密封膠在汽車制造工業(yè)中的應(yīng)用

1、膠粘劑/密封膠在汽車制造工業(yè)中的應(yīng)用聶清武(龍苑化工機電技術(shù)公司 北京市 100094)摘要 本文介紹了膠粘劑/密封膠在汽車工業(yè)中的應(yīng)用情況，講述了不同膠粘劑/密封膠的應(yīng)用部位和應(yīng)用原理關(guān)鍵詞 汽車 膠粘劑 密封膠1.前言隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展及其不斷提高的性能要求，膠粘劑密封膠作為汽車生產(chǎn)所必需的一類重要輔助材料，應(yīng)用越來越廣泛。粘接技術(shù)在汽車制造上的應(yīng)用，不僅可以起到增強汽車結(jié)構(gòu)、緊固防銹、隔熱減振和內(nèi)外裝飾的作用，還能夠代替某些部件的焊接、鉚接等傳統(tǒng)工藝，實現(xiàn)相同或不同材料之間的連接，簡化生產(chǎn)工序，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。在汽車向輕量化、高速節(jié)能、延長壽命和提高性能方向發(fā)展的道路上，膠粘劑密封膠發(fā)

2、揮著越來越重要的作用。汽車制造大體上可能分為以下幾個步驟，即車身的制造，發(fā)動機及底盤的制造，總裝配等，圖1為汽車制造過程示意圖。本文將對汽車車身的制造過程中焊裝工序、涂裝工序、總裝工序、裝配工序膠粘劑密封膠的應(yīng)用情況進行詳細(xì)介紹，同時對汽車前期研發(fā)用材料、特殊工藝用膠情況做一些簡要介紹。2.汽車車身制造工序車身是汽車總體的主要組成部分之一。通常，載重汽車的車身是駕駛室(包括車前板制件即車頭部分)，貨箱及車架。大客車和轎車車身有些有車架，有些沒有車架，車底板就起車架的作用。車身的制造按照其結(jié)構(gòu)特點，大致要經(jīng)歷以下幾道工序：1、車身的沖壓該工序主要通過壓力機上的模具，對金屬板材在其壓力下沖壓成一定

3、形狀的車身零部件。2、車身的裝配與焊接目前車身通常采用的裝焊方式為接觸點焊，分雙邊點焊和單邊點焊，接觸點焊是在電極壓力的作用下，將焊接件緊密接觸，利用電流流經(jīng)焊件時所產(chǎn)生的電阻熱加熱焊接件，使焊接點熔合在一起。3、車身的涂裝經(jīng)由焊裝組裝完成后的車身殼體要進行涂裝，涂裝的作用主要是起防銹、防腐，延長車身壽命和裝飾目的。汽車車身涂裝通常要經(jīng)過圖2的工序：3. 汽車粘接/密封膠的應(yīng)用3.1 汽車用膠粘劑密封膠選用原則汽車生產(chǎn)是批量性、流水式生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中有其特殊性，此外，作為交通運輸工具的汽車在各種道路、氣候下行駛，因此，汽車用膠粘劑、密封膠必須充分滿足和適應(yīng)汽車制造廠中的生產(chǎn)工藝，大批量、流水

4、線生產(chǎn)及應(yīng)用性能要求。具體要求見表1。表1 汽車用粘接劑密封膠要求性能上的要求生產(chǎn)使用中工藝要求1.充分滿足汽車材料要求，在保養(yǎng)在修里程或預(yù)期使用壽命里始終保持所承擔(dān)的使命。1.具有良好的施工工藝性能，涂布工簡單易行。(刷涂、滾涂、擠涂、噴涂、浸涂等)2.具有良好的耐寒性，耐熱性，以滿足汽車在不同氣候條件下行駛所經(jīng)受的考驗和使用部位上的要求。2.適應(yīng)不斷前進的生產(chǎn)裝配線的步調(diào)具有上定的初始強度或瞬時粘接能力。3.具有優(yōu)異的耐濕、耐鹽霧腐蝕的能力，在潮濕、多鹽的氣候和高速公路行駛時不喪失機能。3.如果需要加熱固化，一般要求其固化溫度在汽車涂裝烘干設(shè)備的加熱溫度及時間范圍內(nèi)，而且在此溫度下不能分解

5、，烘干前不流淌。4.具有良好的耐油性，包括各種潤滑油，汽油，柴油等，不被油所溶解，抽取耐致使粘接失效，出現(xiàn)漏水漏氣現(xiàn)象。4.通過油漆前處理工序的粘接劑，密封膠，要經(jīng)受住清洗、磷化液的沖擊，不潰散不污染電泳液，尤其不含有機硅樹脂成分，以免影響涂裝質(zhì)量。3.2 膠粘劑密封膠在汽車上的主要應(yīng)用部位圖3 標(biāo)明了膠粘劑、密封膠在汽車上主要應(yīng)用部位。圖3 粘接劑、密封膠在汽車上使用部位示意圖1.車燈膠；2.發(fā)動機罩減震膠；3.發(fā)動機變速器密封、鎖緊；4.車窗粘接、密封；5.頂棚粘接；6.隔熱材料粘接；7.頂蓋流水槽密封；8.行李箱內(nèi)襯粘接；9.內(nèi)飾粘接；10.防震粘接劑：1l.車外裝飾條粘接；12.車底防

6、石擊涂料：13.點焊密封膠；14.剎車蹄片粘接3.3 膠粘劑密封膠在汽車車身上的應(yīng)用情況車身上應(yīng)用的膠粘劑、密封膠主要有折邊膠粘接劑、點焊密封膠、減震膠、焊縫密封膠、抗石擊涂料、指壓膠、內(nèi)飾膠、風(fēng)擋玻璃膠、丁基密封膠、厭氧膠、硅酮密封膠等，下面分別介紹各種類型粘接劑、密封膠在汽車車身上的應(yīng)用部位及使用要求。3.3.1 車身焊裝工序用粘接劑密封膠車身焊裝是車身制造的重要工序，為了提高車身的密封、防銹蝕性，減輕振動，需要在車身鈑金搭接處涂敷密封膠。近來，以粘接代替點焊或部分代替點焊組裝車身技術(shù)的發(fā)展，使膠粘劑在車身裝配中又有了新的應(yīng)用。在焊裝線使用的粘接劑、密封膠，除了要具備汽車用膠的一般性能外，

7、最重要的是對涂裝工藝不會產(chǎn)生不良影響，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。目前焊裝工序主要應(yīng)用的膠粘劑密封膠有三類：1)折邊膠汽車的車門、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(yán)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4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，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。2)點焊密封

8、膠汽車車身由若干塊鋼板焊接而成，焊縫存在是不可避免的，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(biāo)。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(fēng)和漏塵現(xiàn)象，嚴(yán)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。其從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，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

9、能，在經(jīng)過后序涂裝工藝前處理時，不被沖洗掉，同時小能污染電冰液，點焊膠中不能含有硅類物質(zhì)，微量的硅樹脂都可能對電泳漆和面漆質(zhì)量造成危害。又不能影響點焊的強度，焊接時點焊膠不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。3)膨脹型防震粘接劑在汽車車身制造過程中，車身覆蓋件的外板與加強梁間的結(jié)合通常使用焊接方法裝配，車身駕駛室頂蓋加強梁，發(fā)動機罩蓋加強梁以及行李箱蓋加強梁等外板的組合，都采取焊接方法，由于在蓋板與加強梁間存在著一定的縫隙，行車中可能因振動而生產(chǎn)噪音，而且蓋板上的焊點也嚴(yán)重地破壞了外觀的平整性，為了克服以上缺點，可以在焊裝前，將

10、膨脹型防振粘接劑涂布在沖壓薄板與加強梁結(jié)構(gòu)中，經(jīng)油漆烘干設(shè)備加熱固化，膠層具有較高的粘接強度，受熱膨脹后將加強梁與蓋板緊密結(jié)合成為一體，減少或完全取消結(jié)合焊點，因而可以提高車身外表的美觀性，減弱行車中的振動和噪聲，膨脹型防振粘接劑的使用部件如圖5。圖5膨脹型防震粘接劑的應(yīng)用部位膨脹型防振粘接劑通常為液態(tài)膏狀物，也有的制成膠帶狀，在車身焊裝過程中，將膠(或膠帶)涂在加強梁上，然后組合焊接。與點焊密封膠相似，膨脹型防振粘接劑不必單獨設(shè)立加熱固化調(diào)和，通常在電泳涂裝烘干爐中膨脹、固化，所以其使用工藝條件和要求與點焊密封膠相同。上面介紹了目前裝焊工序常用的幾種膠粘劑密封膠材料，隨著汽車制造工藝的進步及

11、膠粘劑密封膠技術(shù)進展，目前在焊裝工序出現(xiàn)了幾種新型的粘接密封材料：1)折邊膠帶(高強度結(jié)構(gòu)膠帶)折邊膠帶是隨著國外新車型進入我國的。其主要用于汽車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)均與折邊膠相同，可推廣應(yīng)用于汽車其他間隙較大而需結(jié)構(gòu)粘接的部位。2)膨脹型點焊密封膠帶上面介紹的點焊膠絕大多數(shù)都是膏狀物，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，施工膠過多會在搭接件點焊或沖壓時溢出，污染工位，影響生產(chǎn)效率；過少時易產(chǎn)生縫隙，導(dǎo)致密封失敗。我們

12、公司根據(jù)日本同類產(chǎn)品指標(biāo)，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，該材料性能參數(shù)完全達到了日本豐田技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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)膨脹型減震膠帶與點焊膠類似，現(xiàn)用膨脹膠也是糊狀，在用于汽車引擎蓋、車身側(cè)板的填充減震時，由于施膠部位間隙都比較大，在施膠后的工序過程中常常引起膠料擠出、流掛，導(dǎo)致缺膠起不到減震效果的問題。膨脹型減震膠帶由于采用合成橡膠材料，狀態(tài)呈固態(tài)，則克服了這個缺點，而且減震效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于糊狀減震材料。4)鋼板補強膠片隨著汽車向輕量化、高速、節(jié)能方向的進一步發(fā)展，車身鋼板要求越來越薄，而且汽車鋼板在車身成型

13、過程中，因沖壓拉伸變得較為薄弱，在汽車長期行駛過程中，薄弱處如旅行車車門拐角，經(jīng)常開啟、關(guān)閉受到反復(fù)的拉力、撞擊和振動等應(yīng)力作用，會導(dǎo)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，集中在某些缺陷處(如工藝孔處、拐角處等)產(chǎn)生裂紋。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。5)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(fēng)擋玻璃兩側(cè)立柱、門立柱等部位，但這些部位在車輛高速行駛過

14、程中，車身外部噪音會進入立柱空腔，產(chǎn)生共振現(xiàn)象而導(dǎo)致車廂內(nèi)產(chǎn)生噪音問題，從而影響汽車的駕乘舒適性。高膨脹填充物就是用于擋玻璃兩側(cè)前立柱內(nèi)填充，起到隔絕噪音目的的一種膠粘劑，根據(jù)形態(tài)可分為糊狀產(chǎn)品和成型產(chǎn)品，該類產(chǎn)品具有高膨脹、低密度、耐各種前處理液，在底涂、中涂、面涂工序過程中能充分固化膨脹，且不污染電泳液、面漆的特點。3.3.2 車身涂裝工序用粘接劑密封膠 涂裝工藝用膠雖品種較少，卻是汽車上用量最大的一類，主要有焊縫密封膠和抗石擊涂料，其基材成份都為PVC塑溶膠，兩者雖然在性能上各有側(cè)重，但工藝上都要求能夠通過高壓涂膠設(shè)備實施機械化涂布或噴涂。1)焊縫密封膠焊縫密封的好壞直接影響到車身的密封

15、性和防銹蝕能力，前面已經(jīng)介紹了焊縫密封的方法之一涂布點焊密封膠，另外一種方法就是涂布焊縫密封膠密封焊縫。焊縫密封膠主要用于車身焊裝后涂在焊縫上的密封膠，起到密封防漏，增強防銹能力和填補焊縫，增加車體美觀性的作用。一般要求焊縫密封膠要具有突出的觸變性，在堆積一定厚度時能保持棱角，不發(fā)生流淌，加熱塑化后，膠層有彈性、不開裂、外觀平整，對中涂和面漆不能產(chǎn)生變色現(xiàn)象，焊縫密封膠在汽車密封、防漏、防銹方面起著至關(guān)重要的作用。2)焊縫密封膠帶焊縫密封膠帶是一種預(yù)先成型的帶狀密封材料，隨汽車車身烘烤工序一起固化。在大面積車身焊裝成型工藝中，焊縫的密封雖有焊縫膠可以解決現(xiàn)實問題，但如果采用預(yù)先成型的密封膠帶來

16、覆蓋焊縫，則具有施工簡便快捷，外表美觀對環(huán)境無污染等優(yōu)點，是一種很有發(fā)展前途的粘接密封材料，目前在汽車行業(yè)應(yīng)用還較少。3)防石擊涂料防石擊涂料是在涂裝工序，噴涂在汽車底板上，用于緩沖汽車高速行駛過程中，諸如沙石等各種物體對底板的強力沖擊，提高底板抗腐蝕能力，延長使用壽命的一種密封劑，另外還有助于降低車內(nèi)噪音，改善乘員的舒適性，目前已被汽車廠家廣泛采用。4)指壓密封膠在涂裝工序，除了使用前面提到的粘接密封材料外，還用到指壓密封膠。所謂指壓密封膠，實際上是一種密封膩子，用手指涂抹、壓實，主要用于車身焊裝后所形成的較大縫隙、工藝孔的密封以及凹凸不平處的修飾等。指壓密封膠要求無毒、無味、施工過程不粘手

17、，與鋼板附著性好，在油漆烘干過程中一塊固化，烘干過程中不流淌、不收縮，與密封件結(jié)合力好。該材料在客車、越野車、重型卡車等車型中應(yīng)用較多。3.3.3 汽車總裝工序用粘接劑密封膠汽車內(nèi)飾材料的選擇以及質(zhì)量的高低是衡量整車舒適性、安全性和華麗性的重要指標(biāo)。汽車內(nèi)飾件多為非金屬材料、種類繁多，因材料性質(zhì)不同，應(yīng)用場合各異，所以用膠品種互有區(qū)別，難以一概而論，現(xiàn)就其中某些重要品種作一介紹。1)內(nèi)裝飾膠用于將軟質(zhì)頂棚材料粘貼到車身頂蓋上，增添車內(nèi)美觀華飾。目前國內(nèi)這一用途的膠種都以溶劑型氯丁膠為主，在工藝和性能上要求初粘力高，滿足車身內(nèi)飾生產(chǎn)線快節(jié)奏的需要，在汽車庫存及使用過程中，不能引起頂棚材料產(chǎn)生變冬

18、現(xiàn)象。2)丁基密封膠帶主要用于車門內(nèi)板防水膜的粘接密封，它由丁基橡膠添加增粘劑擠出而成型，指壓貼合容易，與鋼板漆面和防水膜均有較強的粘接力，能長期保持粘彈性和密封性，目前已被汽車行業(yè)廣泛采用。3)風(fēng)擋玻璃膠汽車的車窗玻璃如果密封性不好，則在行車、停放過程中會造成漏水、透風(fēng)、漏塵土等現(xiàn)象。目前車窗玻璃的固定、密封方式有橡膠密封條固定、橡膠密封條一密封膠固定密封、直接粘接劑固定密封等三種方式。對于前兩種密封方式，主要采用丁基類非固化型密封膠對密封條與車玻璃及窗框的間隙進行密封，見圖6；車窗玻璃的直接粘接密封則采用聚氨酯類粘接材料進行粘接。該類膠粘劑通常是聚氨酯主劑配合清潔劑、漆面/玻璃底劑一同使用，剪切強度較高，彈性和密封性突出，能將玻璃和車身緊密結(jié)合為一個整體，增強了車身剛性，保證于密封效果，提高了汽車安全性。粘接示意圖見圖7。3.3.4 裝配件用膠粘劑密封膠汽車發(fā)動機、變速箱、底盤裝配用膠粘劑密封膠，其應(yīng)用和作用主要表現(xiàn)在各種平面、孔蓋、管接頭的密封和螺栓的鎖固方面，可以防止油、水、氣的泄漏和螺栓的松動，直接關(guān)系到汽車的正常運行，其主要用膠品種有厭氧膠和硅酮密封膠。1)厭氧膠：涂布工藝簡單、固化速度快、鎖固密封性能好，根據(jù)使用部位的不同要求，有不同強度的品種，其