結構增強膠塊在汽車白車身中的應用與工藝探討

徐 衍

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

結構增強膠塊在汽車白車身中的應用與工藝探討

徐 衍

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

近年來，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和化學工業(yè)的進步，汽車工業(yè)用膠粘劑日益多樣化，結構增強膠塊是膠粘劑的衍生產(chǎn)品。本文主要論述了結構增強膠塊在汽車白車身中的應用技術、實施工藝以及影響因素，同時對結構增強膠塊在奇瑞汽車中的應用情況及發(fā)展前景進行了論述。

結構增強膠塊；復合車體加強技術；剛度；模態(tài)

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和化學工業(yè)的進步，膠粘劑產(chǎn)品的應用也越來越廣泛。尤其近年來，由于對汽車的使用性和商品性要求越來越高，汽車生產(chǎn)用的材料日益多樣化，膠粘劑產(chǎn)品的應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，結構增強膠塊是汽車領域內(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）復合在以玻纖增強的尼龍材料上。它可提供光滑的外形，能傳遞較大的機械載荷應力，避免在鈑金之間產(chǎn)生應力集中，從而可提高裝配件的使用性能和耐久性。

1 結構增強膠塊在汽車中的應用

1.1 復合車體加強技術

復合車體加強技術簡稱CBS（Composite Body Solutions），用來解決汽車結構方面的問題。核心是結構增強膠塊的應用，結構增強膠塊是由熱激活可膨脹的高強度粘接層和負荷載體組成。結構增強膠塊填充車體間的空隙，將各個單獨的負荷載體粘接成一個復合結構，顯著地提高了結構的剛度和強度以及改善碰撞安全性能。

1.2 BM車型用結構增強膠塊

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

1.3 結構增強膠塊的組成及生產(chǎn)工藝

1.3.1 組成

結構增強膠塊基本都是由負荷載體和粘接層組成，負荷載體層一般多用玻纖增強（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

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

2 結構增強膠塊應用條件及性能

2.1 應用條件

結構增強膠塊需在鈑金上安裝后才能發(fā)揮作用，故對其應用條件要明確：①有卡扣配合、定位孔、可焊接片等固定方式；②膠塊安裝過程中不允許有焊鉗等碰觸；③膠塊禁止反復拆卸和安裝，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區(qū)域有高溫燒焊工藝。

2.2 結構增強膠塊零部件的相關性能

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

②提高碰撞安全性，一般在車身數(shù)據(jù)凍結后，結構已固化，這時候通過更改結構或焊點等布置來解決碰撞安全問題比較困難，而此時采用復合車身加強技術即利用結構增強膠塊以卡接、焊接等定位方式將結構增強膠塊應用在碰撞相應薄弱區(qū)域，會提高碰撞安全性。

③可緊固周圍加強件，起到“化學焊接”作用，極大地改善鈑金受到外界應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構增強膠塊，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構增強膠塊，則可提升車身的扭轉剛度。

3 結構增強膠塊在奇瑞汽車上的應用

3.1 在車身上應用

1）結構模態(tài)和剛度不滿足設計要求，車身的結構模態(tài)和剛度需在性能目標中分解并體現(xiàn)，往往因鈑金零部件沖壓工藝、材料、重量等原因會影響到車身的模態(tài)和剛度，這時可在一些關鍵區(qū)域可采用結構增強膠塊來提升車身的結構模態(tài)和剛度；

2）碰撞安全性達不到法規(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計要求，這時可考慮使用結構增強膠塊來提升性能；

3）鈑金加強件存在設計、工藝應用等風險，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施鈑金加強件，比如焊接困難、重量過大、結構應力集中、耐久性不好等，可考慮使用結構增強膠塊來替代鈑金加強件；

4）滿足車身輕量化的要求，相比車身鈑金件的加強作用，同樣的結構增強膠塊在質(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 使用結構增強膠塊解決方案

奇瑞公司經(jīng)過10多年的發(fā)展，在結構增強膠塊的使用上摸索出一套完整的經(jīng)驗和一些使用案例，并編制了相應的產(chǎn)品標準要求。

2009年公司某款車在上市前，因工藝、模具投入等原因，致使車身結構不好更改，在安全碰撞時得分不高。為了改善此性能，考慮增加結構增強膠塊。先利用安全碰撞模擬分析、零部件單元化設計、工裝開模、批量驗證等過程，以改善車身結構問題，最終滿足了安全碰撞要求，達到了性能目標。

4 結語

結構增強膠塊產(chǎn)品的開發(fā)和車身復合加強技術的使用給車身結構提升提供了一種新思路，目前這種產(chǎn)品和技術在國外主機廠已應用，但國內(nèi)在這方面還處于摸索和試驗階段，相信在不遠的將來這種產(chǎn)品和技術會得到更多的青睞和推廣。

為了適應汽車工業(yè)發(fā)展的需要，應做好以下工作：

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

2）更新設備，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)標準。我國汽車用膠粘劑的品種已經(jīng)比較齊全，應盡早統(tǒng)一制訂出與此相適應的、規(guī)范性能測試方法，建立完善質(zhì)量保證體系。

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［3］常保華，史耀武，董仕節(jié).膠接技術及其應用［J］.工藝與新技術，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)和應用工作。E-mail：towershadow@163.com。