1、高分子材料在汽車焊接裝配中的應(yīng)用車制造過程是由金屬、非金屬材料經(jīng)過鍛造、沖壓、焊接、裝配等工序組成的復雜的過程。汽車車身是汽車的主要組成部分，是汽車功能的主要載體，要求其具有美觀時尚的外形，以滿足人們的審美觀；要求其具有安全的結(jié)構(gòu)強度，以保證駕乘人員安全；要求其具有優(yōu)良的密封性和防腐蝕性以及防噪、防震、隔熱、隔音、阻尼功能，降低車內(nèi)噪音和振動，從而提高車身使用壽命，并為顧客提供更為舒適的駕乘空間。因而作為保證和實施上述功能的車身焊裝技術(shù)及新型高分子材料的應(yīng)用，日益為汽車制造商所重視。近年來，在汽車焊裝工序中，廣泛采用高分子粘接和密封技術(shù)來提高車身強度、耐疲勞性、抗腐蝕性、密封性、減震降嗓性等指

2、標，并部分取代了焊接技術(shù)。本文將對該工序近年來的一些高分子材料的應(yīng)用情況做一些介紹。在焊裝線使用的粘接、密封、補強材料，除了要滿足汽車用膠的一般性能外，焊裝工序用材料還必須具有優(yōu)良的油面施工性和粘接性，無毒害，不易燃，能承受涂裝前處理工藝的沖洗，不污染電泳液及涂層質(zhì)量，對涂裝工藝不會產(chǎn)生不良影響等特殊要求。目前焊裝工序應(yīng)用的高分子材料主要有6類：1 折邊膠和折邊膠帶(結(jié)構(gòu)膠)汽車的車門、發(fā)動機罩蓋和行李箱蓋板等部件通常是將內(nèi)、外蓋板折邊后點焊連接的。但是這種工藝使車身表面增添了許多由焊接而造成的凹坑，嚴重影響了車身的外觀質(zhì)量。為了解決這個問題，國外從70年代開始采用粘接取代點焊的方法來生產(chǎn)汽車

3、車門、發(fā)動機罩和行李箱蓋的折邊結(jié)構(gòu)，所用的粘接劑稱為折邊膠。圖1為折邊工藝過程示意圖。以粘接代替焊接制造汽車折邊部件有著十分廣泛的應(yīng)用前景，是汽車制造工藝的發(fā)展方向之一，在國外汽車廠家已獲得廣泛應(yīng)用。根據(jù)國外標準和應(yīng)用情況，折邊膠剪切強度不應(yīng)小于20mpa，剝離強度不應(yīng)小于3kn/m。除了車門、發(fā)動機罩、行李箱蓋以外，也可用于側(cè)圍等其它部位。折邊膠帶(或結(jié)構(gòu)膠片)是隨著國外新車型進入我國的高性能汽車結(jié)構(gòu)粘接材料，現(xiàn)用于一汽豐田轎車的中控門鎖加強件等部位的粘接，該部位由于間隙較大，因而糊狀折邊膠因施工問題難以應(yīng)用。折邊膠帶的剪切強度、剝離強度等主要參數(shù)均優(yōu)于折邊膠，可部分代替糊狀折邊膠使用，例如

4、字通客車，但價格較貴，適合推廣應(yīng)用于汽車其他間隙較大或高承力結(jié)構(gòu)部位的粘接。折邊膠帶(片)己由北京龍苑公司研制成功并成功應(yīng)用，產(chǎn)品符合日本豐田技術(shù)標準。2 點焊密封膠和焊接膠帶焊裝工序是將沖壓好的各種薄板零件采用焊接方法組裝部件，如今在大規(guī)模自動化的汽車生產(chǎn)線上，點焊焊接工藝被普遍采用。但該工藝存在的缺陷是，兩個焊點之間焊縫存在不可避免，焊縫處密封性的好壞直接關(guān)系到車身的質(zhì)量和耐銹蝕能力，是整車技術(shù)性能中一項十分重要的指標。在汽車制造中，如果各鈑金件連接處的縫隙沒有采取有效措施進行密封，汽車在行駛中必然出現(xiàn)漏水、透風和漏塵現(xiàn)象，嚴重的可能引起焊縫處鋼板的銹蝕，使鋼板過早穿孔，加速車輛的報廢。汽

5、車制造業(yè)現(xiàn)在通用的焊縫密封方法是涂布點焊密封膠。按其使用性能上可以分為膨脹型和非膨脹型兩大類，使用工藝如下：沖壓件在焊裝前，將膠涂敷在沖壓件結(jié)合處的單板上，然后將兩板合攏點焊，點焊膠隨電泳漆、中涂面漆等烘烤工序一塊固化。汽車生產(chǎn)中使用的點焊密封膠要求具有好的施工工藝性、觸變性，能夠保證密封性能，在經(jīng)過后序涂裝工藝前處理時，不被沖洗掉，同時不能污染電泳液，點焊膠中不能含有有機硅類物質(zhì)，微量的有機硅樹脂都可能對電泳漆和面漆質(zhì)量造成危害。點焊膠不能影響焊點的強度，焊接時不能分解出有毒氣體或能引起金屬銹蝕的物質(zhì)，加熱過程中不流淌，膠膜固化后足夠的彈性和附著力，耐介質(zhì)，耐老化。上面介紹的點焊膠絕大多數(shù)都

6、是膏狀物，這種膏狀密封膠在性能上能滿足技術(shù)要求，但在施工工藝上卻有不足之處，如需專用機械涂膠機或手動涂膠槍；施膠量不易控制，施膠過多會在搭接件點焊時溢出，污染工位，影響生產(chǎn)效率；過少時易產(chǎn)生縫隙，導致密封失敗。我們公司根據(jù)日本同類產(chǎn)品指標，結(jié)合多年為各大汽車廠配套服務(wù)的經(jīng)驗，研制出了膨脹型點焊密封膠帶，產(chǎn)品性能完全達到了日本豐田技術(shù)標準，克服了糊狀點焊膠施工不方便的缺點，大大提高了汽車生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)效率。3 膨脹型防震粘接劑(半結(jié)構(gòu)膠)在汽車車身制造過程中，車身覆蓋件外板與車架的、車身駕駛室頂蓋與加強梁、車門、發(fā)動機罩蓋以及行李箱蓋與加強梁或內(nèi)外板等部件的組合，過去通常采用直接焊接方法。該類部

7、件中零件之間的間隙較大，點焊或c02保護焊均會嚴重影響制件外觀質(zhì)量，而且較大的間隙在行車中可能因振動而生產(chǎn)噪音。為了克服以上缺點，現(xiàn)在通常做法為在焊裝前，將膨脹型防震粘接劑涂布在薄板與加強件之間，經(jīng)油漆烘干設(shè)備加熱固化，膠層具有較高的粘接強度，受熱膨脹后將加強件與外板緊密結(jié)合成為一體，可以完全取消結(jié)合焊點，因而可以提高車身外表的美觀性，消除行車中的振動和噪聲，膨脹型防震粘接劑的使用部件如圖2。膨脹型防震粘接劑通常為糊狀物，其使用工藝條件和要求與點焊密封膠基本相同。由于是糊狀，膨脹型防震粘接劑在用于汽車引擎蓋、車身側(cè)板等大縫隙填充減震時，由于施膠部位間隙都比較大，在施膠后的裝配過程中常常引起膠料

8、擠出飛流掛，導致缺膠起不到減震效果的問題。國外最新進展是采用成型的膨脹橡膠膠帶來解決該問題，該膨脹型減震膠帶由于采用合成橡膠材料，狀態(tài)呈固態(tài)，克服了上述缺點，而且減震效果也遠遠優(yōu)于糊狀減震材料。龍苑公司吸取國外同類產(chǎn)品優(yōu)點，已研制成功并有多種型號產(chǎn)品獲得廣泛應(yīng)用。4 補強膠片(部件局部增強和延壽材料)隨著汽車向輕量化、高速、節(jié)能方向的進一步發(fā)展，車身鋼板厚度控制越采越嚴，汽車鋼板在車身成型過程中，因沖壓拉伸變得較為薄弱，加之在汽車長期使用過程中，薄弱處如車門拐角、拉手等部位經(jīng)常開啟、關(guān)閉受到反復的拉力、撞擊和振動等應(yīng)力作用，會導致該處金屬板產(chǎn)生疲勞，在應(yīng)力能量不能分散、消耗情況下，導致這些部位

9、產(chǎn)生裂紋。國外汽車廠家譬如豐田、大眾等一般采用局部粘貼復合材料補強的方法來解決該問題。粘貼補強膠片的目的就是通過補強膠片中橡膠分子的松弛作用，在受力作用下產(chǎn)生位移和形變，使應(yīng)力均勻分散，從而消耗掉外界施加的能量，消除或減弱應(yīng)力能量對鋼板的影響，增強其抗疲勞性，避免裂紋的產(chǎn)生或阻止其擴展。通過貼附補強膠片不僅能提高鋼板的疲勞斷裂強度，彎曲強度和剛度，且在碰撞時通過自身形變吸收沖擊能量，提高車身耐撞性，有效提高車身的安全性能指標。圖4為二者對比，由數(shù)據(jù)可看出：粘貼補強膠片鋼板的最大破壞載荷為810牛頓，比未粘貼補強鋼板的最大破壞載荷643牛頓高出167牛頓，增加了25%的破壞載荷。由此可見，在需要

10、局部增強的部位粘貼補強膠片可以大大提高部件的使用壽命。補強膠片系近兩年來國內(nèi)汽車長開始使用的新產(chǎn)品，本公司生產(chǎn)的ly306和ly-308補強膠片已在多家汽車廠成功應(yīng)用獲得一致好評。5 隔音降噪一高膨脹填充物為了降低汽車車身整體重量而不降低汽車整體強度，往往將某些加強部位做成空腔結(jié)構(gòu)，如車身前風擋玻璃兩側(cè)立柱(a立柱)、門立柱(b立柱)等部位，但這些部位在車輛高速行駛過程中，車身的扭轉(zhuǎn)剛度對汽車行駛性能影響顯著，剛度不強，a、b立柱、車門、頂蓋等斷面在汽車行駛過程中受力產(chǎn)生變形，尤其是在發(fā)生意外碰撞是后更是如此；而且車身外部噪音會進入立柱空腔，產(chǎn)生共振現(xiàn)象而導致車廂內(nèi)噪音升高，從而影響汽車的駕乘

11、舒適性。目前汽車工業(yè)開始使用新型的高發(fā)泡材料用于汽車補強、降噪。目前大多數(shù)高檔車型如奧迪a6都在a立柱填充了發(fā)泡材料。目前應(yīng)用的高膨脹材料一般分為兩類，一類是單組份聚氨酯發(fā)泡材料，發(fā)泡倍率1020倍左右，主要在總裝工序使用，其優(yōu)點是膨脹倍率高，施工迅速，缺點是需要專門的施工設(shè)備，投資大，單組分發(fā)泡聚氨酯成本高；另一種是橡膠型高發(fā)泡材料，發(fā)泡倍率在815，用于焊裝工序，同電泳、中涂、面漆一塊膨脹固化，其優(yōu)點是施工方便，投資小，不污染電泳液、面漆，缺點是膨脹率不如單組分發(fā)泡聚氨酯。 試驗證明，同等質(zhì)量的發(fā)泡增強材料比傳統(tǒng)的鋼板加厚材料的抗沖擊性能提高100%左右，本公司與一汽合作試驗，通過對某車型

12、50輛汽車a/b立柱填充ly307橡膠型高膨脹填充物，其駕駛室平均噪音下降5分貝左右。六、導電防腐涂料-導電底漆在轎車行業(yè)，車身都是采用電泳來解決車身防銹問題的，但在客車行業(yè)，因為客車車身巨大，如果采用電泳漆而要修建的電泳槽投資太大，因而國內(nèi)客車企業(yè)大部分采用涂刷防銹漆的方法解決車身防銹問題，傳統(tǒng)的防銹漆均不導電，一般是先將焊接組裝后涂刷防銹漆，或者先涂防銹漆，再于焊裝前打磨掉待焊部位的防銹漆，這樣在焊點部位乃至整個搭接區(qū)域未得到有效的防腐蝕保護，往往導致該部位產(chǎn)生銹蝕源。本公司的單組分/雙組分導電底漆既有效的實現(xiàn)了全面防護，又滿足了焊裝工藝的要求，多年采在北京北方、金華北方、宇通客車、重慶安凱、中通客車等成功使用，反映良好。上文簡要介紹了幾種新型高分子材料在汽車焊裝工序中的應(yīng)用情況，隨著國際間汽車制造技術(shù)的發(fā)展和交流，必將有更多更新的高分子材料應(yīng)用于汽車制造工業(yè)。參考文獻1 聶清武 時鴻棟 在汽車車身成型工藝中如何正確選用點焊密封膠 粘接，1997，(4)：3437；2 鄧仕珍 范增海 汽車車身制造工藝學 北京：北京理工大學出版社，1997；3 樂玉漢 轎車車身設(shè)計 北京：高等教育出版社，2000；4 伍必興 栗成金 聚合物基復合材料北京：航空工業(yè)部材