結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊在汽車白車身中的應(yīng)用與工藝探討

徐 衍

（奇瑞汽車股份有限公司，汽車工程研發(fā)總院車身技術(shù)研究院，安徽 蕪湖 241009）

結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊在汽車白車身中的應(yīng)用與工藝探討

徐 衍

（奇瑞汽車股份有限公司，汽車工程研發(fā)總院車身技術(shù)研究院，安徽 蕪湖 241009）

近年來(lái)，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和化學(xué)工業(yè)的進(jìn)步，汽車工業(yè)用膠粘劑日益多樣化，結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊是膠粘劑的衍生產(chǎn)品。本文主要論述了結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊在汽車白車身中的應(yīng)用技術(shù)、實(shí)施工藝以及影響因素，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊在奇瑞汽車中的應(yīng)用情況及發(fā)展前景進(jìn)行了論述。

結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊；復(fù)合車體加強(qiáng)技術(shù)；剛度；模態(tài)

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和化學(xué)工業(yè)的進(jìn)步，膠粘劑產(chǎn)品的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。尤其近年來(lái)，由于對(duì)汽車的使用性和商品性要求越來(lái)越高，汽車生產(chǎn)用的材料日益多樣化，膠粘劑產(chǎn)品的應(yīng)用工藝已成為必不可少的工序，膠粘劑產(chǎn)品也成為汽車生產(chǎn)的必備材料。其中，結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊是汽車領(lǐng)域內(nèi)的新產(chǎn)品，它是一種以熱固性樹脂、橡膠和聚合物合金為主的膠粘劑（如環(huán)氧、酚醛、不飽和聚酯及其改性樹脂等膠粘劑）復(fù)合在以玻纖增強(qiáng)的尼龍材料上。它可提供光滑的外形，能傳遞較大的機(jī)械載荷應(yīng)力，避免在鈑金之間產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而可提高裝配件的使用性能和耐久性。

1 結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊在汽車中的應(yīng)用

1.1 復(fù)合車體加強(qiáng)技術(shù)

復(fù)合車體加強(qiáng)技術(shù)簡(jiǎn)稱CBS（Composite Body Solutions），用來(lái)解決汽車結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題。核心是結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊是由熱激活可膨脹的高強(qiáng)度粘接層和負(fù)荷載體組成。結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊填充車體間的空隙，將各個(gè)單獨(dú)的負(fù)荷載體粘接成一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，顯著地提高了結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度以及改善碰撞安全性能。

1.2 BM車型用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊

近些年來(lái)，研究一些BM車型發(fā)現(xiàn)，在其車身空腔內(nèi)部經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些負(fù)荷載體層加粘接層的預(yù)成型件，多見(jiàn)于A柱、B柱、頂橫梁和發(fā)艙及底板前縱梁空腔處。

1.3 結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊的組成及生產(chǎn)工藝

1.3.1 組成

結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊基本都是由負(fù)荷載體和粘接層組成，負(fù)荷載體層一般多用玻纖增強(qiáng)（GF30以上）的尼龍作為骨架，少數(shù)也有采用鋁合金作為骨架，粘接層一般都是由環(huán)氧樹脂改性而成（環(huán)氧樹脂里加入少量的聚氨酯、橡膠等組合）。

1.3.2 生產(chǎn)工藝

結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊的負(fù)荷載體一般都采用注塑成型的生產(chǎn)工藝（鋁合金除外），通過(guò)模具加工制成，而粘接層則采用將改性環(huán)氧樹脂通過(guò)反應(yīng)型注射的方式填充在負(fù)荷載體的表面。

2 結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊應(yīng)用條件及性能

2.1 應(yīng)用條件

結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊需在鈑金上安裝后才能發(fā)揮作用，故對(duì)其應(yīng)用條件要明確：①有卡扣配合、定位孔、可焊接片等固定方式；②膠塊安裝過(guò)程中不允許有焊鉗等碰觸；③膠塊禁止反復(fù)拆卸和安裝，以免損傷膠塊自帶卡扣或可定位部位；④不能在膠塊裝配完后相應(yīng)區(qū)域有高溫?zé)腹に嚒?/p>

2.2 結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊零部件的相關(guān)性能

①NVH方面減振降噪聲，因結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊在焊裝裝配后，經(jīng)過(guò)涂裝電泳高溫固化，將車身空腔進(jìn)行了密封和阻隔，噪聲通過(guò)孔隙進(jìn)入到空腔中，聲音的傳播途徑受到其阻隔，不會(huì)影響鈑金的共振，另外可將噪聲進(jìn)行反射和削弱。

②提高碰撞安全性，一般在車身數(shù)據(jù)凍結(jié)后，結(jié)構(gòu)已固化，這時(shí)候通過(guò)更改結(jié)構(gòu)或焊點(diǎn)等布置來(lái)解決碰撞安全問(wèn)題比較困難，而此時(shí)采用復(fù)合車身加強(qiáng)技術(shù)即利用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊以卡接、焊接等定位方式將結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊應(yīng)用在碰撞相應(yīng)薄弱區(qū)域，會(huì)提高碰撞安全性。

③可緊固周圍加強(qiáng)件，起到“化學(xué)焊接”作用，極大地改善鈑金受到外界應(yīng)力引起的侵入量變化。

④提高車身剛度，在車身一些局部區(qū)域，如前縱梁、底部門檻等處采用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊，可大幅提升車身的彎曲剛度；在車內(nèi)地板橫梁、頂蓋橫梁等處采用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊，則可提升車身的扭轉(zhuǎn)剛度。

3 結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊在奇瑞汽車上的應(yīng)用

3.1 在車身上應(yīng)用

1）結(jié)構(gòu)模態(tài)和剛度不滿足設(shè)計(jì)要求，車身的結(jié)構(gòu)模態(tài)和剛度需在性能目標(biāo)中分解并體現(xiàn)，往往因鈑金零部件沖壓工藝、材料、重量等原因會(huì)影響到車身的模態(tài)和剛度，這時(shí)可在一些關(guān)鍵區(qū)域可采用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊來(lái)提升車身的結(jié)構(gòu)模態(tài)和剛度；

2）碰撞安全性達(dá)不到法規(guī)要求，工業(yè)工程中由于造型、制造工藝等影響，零部件的部分性能不滿足整車性能設(shè)計(jì)要求，這時(shí)可考慮使用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊來(lái)提升性能；

3）鈑金加強(qiáng)件存在設(shè)計(jì)、工藝應(yīng)用等風(fēng)險(xiǎn)，這是由于零部件本身狀態(tài)造成的，在一些條件下如不能實(shí)施鈑金加強(qiáng)件，比如焊接困難、重量過(guò)大、結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中、耐久性不好等，可考慮使用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊來(lái)替代鈑金加強(qiáng)件；

4）滿足車身輕量化的要求，相比車身鈑金件的加強(qiáng)作用，同樣的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊在質(zhì)量上可大大優(yōu)于前者，一般單件可降低質(zhì)量50%或以上。

3.2 使用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊解決方案

奇瑞公司經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊的使用上摸索出一套完整的經(jīng)驗(yàn)和一些使用案例，并編制了相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

2009年公司某款車在上市前，因工藝、模具投入等原因，致使車身結(jié)構(gòu)不好更改，在安全碰撞時(shí)得分不高。為了改善此性能，考慮增加結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊。先利用安全碰撞模擬分析、零部件單元化設(shè)計(jì)、工裝開模、批量驗(yàn)證等過(guò)程，以改善車身結(jié)構(gòu)問(wèn)題，最終滿足了安全碰撞要求，達(dá)到了性能目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠塊產(chǎn)品的開發(fā)和車身復(fù)合加強(qiáng)技術(shù)的使用給車身結(jié)構(gòu)提升提供了一種新思路，目前這種產(chǎn)品和技術(shù)在國(guó)外主機(jī)廠已應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)在這方面還處于摸索和試驗(yàn)階段，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)這種產(chǎn)品和技術(shù)會(huì)得到更多的青睞和推廣。

為了適應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展的需要，應(yīng)做好以下工作：

1）開發(fā)新品種。開發(fā)一些技術(shù)領(lǐng)先的膠粘劑產(chǎn)品。掌握國(guó)外科技新動(dòng)態(tài)及分析研究BM車型，參照采用新膠種、新工藝，以加速我國(guó)車用膠粘劑產(chǎn)品工業(yè)水平的提高。

2）更新設(shè)備，滿足膠粘劑產(chǎn)品的使用要求，提高生產(chǎn)效率。

3）制定產(chǎn)品及材料的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)汽車用膠粘劑的品種已經(jīng)比較齊全，應(yīng)盡早統(tǒng)一制訂出與此相適應(yīng)的、規(guī)范性能測(cè)試方法，建立完善質(zhì)量保證體系。

［1］李紅，栗卓新.超輕鋼汽車材料高效復(fù)合連接技術(shù)研究進(jìn)展［J］.汽車技術(shù)，2008（2）：1-5.

［2］Blank N，Koch S.Advanced Vehicle Construction with Effective Bonded Joins［J］. Journal of Materials Engineering，2006：225-226.

［3］常保華，史耀武，董仕節(jié).膠接技術(shù)及其應(yīng)用［J］.工藝與新技術(shù)，1998（1）：9-11.Application of structural reinforced rubber blocks in BIW and discussion of their production process

XU Yan
（Body Technology Institute of Automotive Engineering and Research Institute， Chery Automobile Co.， Ltd.， Wuhu， Anhui 241009，China）

In recent years， with the continuous development of automotive industry and chemical industry， the automotive adhesives were increasingly diversified， the structural adhesives reinforced rubber blocks are a class of derivative products. This article discussed the application of structural reinforced rubber blocks in the automotive BIW， their implementation process and influencing factors， while the application of structural reinforced rubber blocks in the Chery automobiles and the future prospects were discussed..

structural reinforced rubber block； composite body reinforcing technology； stiffness； mode

TQ436+.2

A

1001-5922（2015）07-0073-02

2014-10-31

徐衍（1981-），男，工程師。主要從事汽車車身用膠粘劑及NVH產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用工作。E-mail：towershadow@163.com。