白車身涂膠技術質量控制研究

杜志強　魏玲

摘要：介紹了汽車涂膠技術與其他連接技術的特點及相關性能、涂膠粘結的工作原理及白車身用膠用途，并對涂膠可能存在的質量問題提供了相應的控制方法和評判樣片，以及簡單介紹了目前涂膠過程質量監控所使用的在線檢測技術。

關鍵詞：涂膠；汽車用膠；膠功能；質量控制

隨著汽車工藝的飛速發展以及能源緊缺帶來的影響，對汽車減重提出了更高的要求，越來越多輕型材料應用于汽車產業，隨之而來車身連接也從點焊等單一金屬連接技術向冷連接、機械連接、熱連接多種連接技術共存方向發展。而這其中膠作為重要的輔助材料，自20世紀70年代起，在汽車生產應用中占越來越高的比重[1]，已成為車身制造不可或缺的一種技術。合格的粘合技術使車身安全系數更高，車輛壽命更長[2]。涂膠連接不僅能夠密封防水、提高NVH性能、隔音降噪，同時還能部分代替鉚接等連接技術起到強度連接和明顯減重的作用。

涂膠與其他連接技術優缺點對比

焊接、鉚接和螺紋連接會對材料性能帶來變化，使用具有一定的局限性，例如存在熱輸入的焊接等連接方法會對熱影響區的材料性能帶來一定的變化，會導致材料在外在能量的輸入下發生形狀變化，如果對外觀面有影響，后續需要進行修復工作。鉚接和螺紋連接會對板材鉆孔，造成材料性能減弱，同時連接強度僅體現在連接點位置。

涂膠技術適用于幾乎目前所有材料的連接，由于無外界能量的輸入給連接材料，理論上不會損傷材料。同時由于連接區域內應力是均勻分布的，不會造成其他焊接導致的連接點應力集中類問題，如圖1所示。對于部分連接點位置很小的材料仍舊能夠涂敷發揮作用，而類似點焊等連接技術均有最小的焊接面積要求和操作空間要求，制約相關使用[3]。由于膠類材料屬性，膠類密度比金屬材料類小，所以膠連接能夠起到明顯減重作用。

但是由于膠類的材料屬性，決定材料會在一定的溫度下失效。而且隨著時間，膠類的性能會發生變化，例如車門類密封膠條，老化會導致關門力更小，會導致漏水風險。膠類連接對環境和人員操作有著一定的要求，需要防止環境與膠類物質的互相污染。

涂膠的作用原理

膠粘接是依靠膠自身材料的內聚力和對其他材料的粘附力起作用的。材料分子內部的化學鍵起到了連接作用，這也是材料自身強度的主要來源，另外材料分子之間存在纏繞和物理相互作用，與化學鍵構成了材料強度表征。而材料的粘附作用體現在膠與其他材料的吸引力，這種力包括化學鍵、物理作用及表面之間的微機械嚙合。

從以上可知，如果需要提高膠粘結的強度，需要保證材料自身以及粘結材料的粘結力。對于涂敷材料的表面處理是需要保證的。可以采用機械或者物理方法對基材表面進行表面處理，處理完畢的基材表面可以進行底涂等防護以提高涂敷后的粘結能力。

白車身涂膠用途分類

目前已知的白車身用膠主要有3種類型：結構膠、密封膠、折邊膠。結構膠主要表現高強度、高剛度，例如Dow陶氏公司的Betamate 1620，1630等。此類涂膠經常配合機械連接技術，與機械連接技術共同保證連接位置的強度剛度要求。密封膠類主要體現材料的防腐、密封作用，例如Eftec依多科公司的RA310、RA350、RA820。密封膠主要用于比較容易進水的位置，例如A柱與翼子板接觸位置。此類膠涂敷要求必須溢出以保證密封性同時為了注重美觀，此類涂膠不易觀察到。折邊膠是用于車身覆蓋件包邊區域，作用防止折邊位置積聚水分腐蝕連接位置。例如Lord洛德公司的2K折邊膠Versilok253、254，Dow陶氏公司的1K 折邊膠Betamate1493、1041G。

對于此3類涂膠，需要抽樣檢查涂敷長度和位置是否達到設計要求。在日常生產中需要環一生產進行目視檢查和機器人視覺檢查系統ISRA（Quiss）共同監控。環二質量門對生產抽樣檢查[4]。環三進行抽樣剔試，以保證檢查膠的有效長度和寬度，同時折邊膠通過DIP檢查膠的填充度是否達到要求。

在線涂膠檢測技術時利用多攝像機系統，在涂膠過程中同步檢測涂膠信息，并在幾毫秒內檢查出膠條位置、膠量差異并以照片輸出，以監控涂膠質量，某車型視覺涂膠檢測系統如圖2所示。

某車型部分涂膠種類及缺陷分類

膠段缺失為涂敷膠段長度達不到設計要求，有可能在生產過程中導致此類問題的原因：存在膠槍堵塞，機器人初始設定涂敷長度達不到，膠類位置不正確導致涂膠未被壓實等。需要依據現場實地查看，確定問題根本原因進行糾正。如圖3所示，此類位置在視覺涂膠系統中可以實時體現并與標準膠段照片進行比對，出現問題即刻進行修復并更改。

涂膠回彈是指兩板材之間的膠凝固后呈現網狀，存在大量空腔，導致膠類功能達不到。此類問題主要是由于在涂膠之后兩連接板材處于壓緊狀態，去除夾具后，板材由于配合等其他問題貼合度達不到要求，板材之間的間隙發生變化，導致板材之間的膠在壓緊后恢復不到之前狀態，大量空氣進入板材之間 [5]。后續解決此類問題需要關注相關尺寸狀態，夾具貼合狀態以及連接技術狀態，防止出現過壓導致板材變形引起此類問題，如圖4所示。此類問題基本上不能依靠視覺涂膠系統進行監控，需要對相關夾具進行貼合檢查和板材貼合檢查。

涂膠寬度達到不要求，部分膠段由于連接位置板材之間間隙不均，導致壓實后膠段擠壓程度不夠，膠段寬度大小不均，部分寬度達不到要求，見圖5。解決此類問題需要注意板材的貼合和夾具的狀態[6]，此類問題不能依靠視覺涂膠系統進行監控。

結語

白車身用膠是車身一種重要的連接技術，在日常生產中需要保證涂膠質量達到要求，汽車涂膠質量是否合格也決定了車身穩固性、防腐性、人員安全性和舒適性。在線實施視覺涂膠系統可以有效監控涂膠質量，同時需要關注其他連接技術或夾具板材間隙帶來的影響，提高產品的用膠質量。

參考文獻：

[1] 戴力.汽車涂膠工藝應用研究[J].汽車零部件， 2017（8）：71-74.

[2] 陳美洋.汽車涂層質量檢測技術研究[D].沈陽理工大學，2019.

[3] 劉民青.簡易涂膠機的研制[J].工藝裝備，2004，50（8）：40-44.

[4] 史小萌，戴海林，馬啟元.硅烷化聚氨酯及其密封膠的制備和性能研究[J].熱固性樹脂，2003，18（1）：10-13.

[5] 滕琳.汽車車身焊裝線涂膠質量控制研究[J].企業技術實踐，2016（1）：47-49.

[6] 王會香，孫全穎.自動涂膠機械手的PLC控制[J].哈爾冰理工大學學報，2000（7）：16-18.