某MPV車型側(cè)窗玻璃自爆的研究

費翔，昌勇

(安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽合肥 230601)

某MPV車型側(cè)窗玻璃自爆的研究

費翔，昌勇

(安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽合肥 230601)

玻璃是汽車安全件關(guān)鍵件之一，側(cè)窗玻璃作為整車玻璃的組成部分，擔(dān)負著十分重要的角色。簡述某車型側(cè)窗鋼化玻璃的生產(chǎn)工藝。詳細分析側(cè)窗鋼化玻璃自爆原理，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場零公里裝配發(fā)生的自爆現(xiàn)象，分析原因并提出了解決對策。以實際的整改案例說明了在設(shè)計鋼化玻璃時,應(yīng)從滿足匹配關(guān)系、安裝方式、功能滿足、質(zhì)量提升等角度考慮結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、間隙預(yù)留等，為后續(xù)質(zhì)量提升提供了寶貴的經(jīng)驗。

鋼化玻璃;自爆現(xiàn)象;匹配關(guān)系;安裝方式

0 引言

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的消費者開始關(guān)注整車的內(nèi)在質(zhì)量。作為汽車最重要的安全部件之一，車窗玻璃的質(zhì)量與安全已經(jīng)變得越來越重要。由于車窗玻璃生產(chǎn)工藝的局限性以及現(xiàn)場裝配的復(fù)雜性，不可避免地會在一定情況下導(dǎo)致玻璃出現(xiàn)自爆、開裂等質(zhì)量問題。針對此種情況，結(jié)合生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的案例，著重分析某MPV車型側(cè)窗玻璃的自爆原因及整改措施，位后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)與管控提供借鑒。

1 某MPV側(cè)窗的安裝方式

側(cè)窗作為整車玻璃的一部分，在看似簡單的裝配背后卻包含著對車身結(jié)構(gòu)的了解、對匹配精度的把握、對裝配工藝的認知和對材料性能的運用。有時看似簡單的1 mm差異，將導(dǎo)致外觀匹配的完全不同及可能出現(xiàn)問題，作者從整車匹配出發(fā)研究導(dǎo)致側(cè)窗玻璃自爆的原因。某MPV側(cè)窗安裝方式見圖1，前側(cè)由玻璃支架與車身C柱鈑金固定，后側(cè)通過鉸鏈連接固定在D柱鈑金之上。

圖1 某MPV側(cè)窗安裝示意圖

2 側(cè)窗自爆原理分析及改進

2.1 鋼化玻璃自爆的特性

鋼化玻璃是一種常見的安全玻璃，在汽車行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，鋼化玻璃的安全性能主要來源于它的永久應(yīng)力。根據(jù)鋼化玻璃的鋼化原理，鋼化后玻璃內(nèi)部存在的張應(yīng)力等于壓應(yīng)力，達到一個整體的平衡，無論在生產(chǎn)過程中還是使用過程中，一旦內(nèi)應(yīng)力的平衡被打破，玻璃就會發(fā)生爆裂，即玻璃產(chǎn)生自爆。

圖2 壓力示意圖

鋼化玻璃自爆是玻璃加工行業(yè)內(nèi)常見的一個失效模式。此MPV側(cè)窗玻璃在生產(chǎn)現(xiàn)場裝配自爆，學(xué)科團隊收集導(dǎo)致玻璃自爆的多種因子，對玻璃自爆進行分析。

2.2 玻璃自爆原因分析

2.2.1 玻璃自爆與玻璃原片特性的關(guān)系

玻璃產(chǎn)品自身影響因素總結(jié)為3點：玻璃曲率不符合要求、玻璃抗沖擊強度不合格、玻璃碎片不合格。

2.2.1.1 曲率檢測

對于玻璃而言，面積越大曲面越復(fù)雜，生產(chǎn)加工時的難度就越大，越不容易控制，玻璃自爆的風(fēng)險也就越大。該MPV生產(chǎn)現(xiàn)場玻璃自爆現(xiàn)象集中在車身右側(cè)，右側(cè)窗發(fā)生自爆。玻璃設(shè)計曲率可滿足現(xiàn)場裝配需求，是否為右側(cè)窗實際曲率不合格導(dǎo)致問題點發(fā)生?

對批次產(chǎn)品160片進行檢測，檢測結(jié)果見表1，合格，排除玻璃曲率不符合要求的可能。

表1 玻璃檢具檢測結(jié)果

2.2.1.2 產(chǎn)品刮擦實驗、抗沖擊驗證及碎片驗證

(1)針對故障率較高的批次產(chǎn)品進行刮擦試驗(見圖3)，靜置24 h后未發(fā)生自爆(試驗要求為8 h)。檢測結(jié)論合格。

(2)抗沖擊驗證。試驗方法：按GB9656-2003《汽車安全玻璃》的要求用227 g鋼球從2.5 m高度沖擊玻璃，玻璃不破裂。試驗結(jié)果見表2，結(jié)論合格。

(3)碎片驗證。試驗方法：按GB9656-2003《汽車安全玻璃》的要求在50 mm×50 mm的方框內(nèi)，碎片顆粒數(shù)在40～400內(nèi)。試驗結(jié)果見表3，結(jié)論合格。

圖3 側(cè)窗刮擦實驗

表2 側(cè)窗抗沖擊試驗結(jié)果

表3 側(cè)窗碎片試驗結(jié)果

綜上所述，學(xué)科團隊經(jīng)過驗證排除了玻璃原片對自爆現(xiàn)象的影響。

2.2.2 自爆與綜合匹配的關(guān)系

對于鋼化玻璃而言，玻璃與周邊零件間隙越大，玻璃自爆的風(fēng)險就越小，但是在鋼化玻璃與車身配合的設(shè)計中，同時要考慮美觀，間隙太大不利于整車的外觀要求，所以在設(shè)計中必須綜合考慮。為了保證鋼化玻璃因為溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮后，玻璃與其他零件沒有硬接觸，必須對玻璃與其他零件的間隙進行計算，設(shè)計時給予考慮。玻璃安裝時與車身止口間隙要求、膠條壓縮量的測量、整車邊緣應(yīng)力值被確認為風(fēng)險因素。下面開始對風(fēng)險因素進行確認。

對玻璃與車身止口間隙、膠條壓縮量進行確認。經(jīng)核對數(shù)模，確認設(shè)計側(cè)窗與車身側(cè)窗止口鈑金設(shè)計間隙為10 mm(此時側(cè)窗膠條表現(xiàn)為最大壓縮量)。

檢測側(cè)窗玻璃與鈑金間隙值，測點分布見圖4。

圖4 側(cè)窗與車身匹配間隙測量點示意圖

(1)測量條件1：保證側(cè)窗與D柱、側(cè)圍配合零面差，不扣上側(cè)窗把手鎖扣情況下檢測某MPV車型間隙值，檢測結(jié)果見表4。

(2)測量條件2：扣上側(cè)窗把手鎖扣情況下檢測,并將某MPV與標(biāo)桿車型間隙值進行對比，結(jié)果如表5所示。標(biāo)桿車型設(shè)計間隙為24 mm(參考值)，相對于該MPV車型容錯率高,且扣上把手后該MPV與鈑金間隙值小于設(shè)計值10 mm，間隙不合格。

表4 側(cè)窗開啟與車身鈑金止口間隙表

說明：在未扣上側(cè)窗把手鎖扣時，檢測間隙整體在10 mm以上(個別點偏差)，即整體各部位的側(cè)窗膠條未達到最大壓縮量，側(cè)窗玻璃未明顯受力，正常。

表5 側(cè)窗關(guān)閉與車身鈑金止口間隙表 mm

在側(cè)窗玻璃把手鎖扣扣上后，玻璃和鈑金的間隙明顯小于設(shè)計值，此時玻璃內(nèi)應(yīng)力較大，存在自爆隱患。觀察發(fā)現(xiàn)右側(cè)玻璃鉸鏈處間隙偏小的點更多更為集中，由于玻璃本身裝配的把手鎖扣，受力自爆可能性更為凸顯。下面再檢測膠條壓荷進一步確認。膠條壓荷如圖5所示。

圖5 膠條壓荷(內(nèi)間隙：10.5 mm8 mm,

檢測顯示：在壓縮量大于10 mm的區(qū)間內(nèi)，隨著間隙的減小膠條壓力成幾何級數(shù)式增長，對玻璃鉸鏈安裝孔這一薄弱區(qū)域產(chǎn)生較大扭力影響，導(dǎo)致玻璃總成在安裝后或關(guān)閉狀態(tài)下受到極大外力而爆裂。

現(xiàn)場隨機抽取一塊某MPV右后側(cè)窗玻璃，分別裝配主檢具及玻璃自爆車身，對玻璃與止口的內(nèi)間隙進行測量，設(shè)計值為10 mm，考慮到未裝配膠條，部分點實測值應(yīng)略小于設(shè)計值，如表6所示。

故障車輛檢測值較主檢具檢測存在較大波動，玻璃鉸鏈的安裝點面及止口的平整度存在較大問題，此為玻璃自爆的根本原因。

表6 故障車間隙數(shù)據(jù)對比表(把手正常關(guān)閉時) mm

2.3 解決方案

(1)在側(cè)窗玻璃把手處增加3M膠墊片，經(jīng)驗證可有效緩解側(cè)窗玻璃受力問題，側(cè)窗玻璃開啟、關(guān)閉力明顯減小，評審車底盤號(C7000453)。

(2)針對側(cè)窗止口不平順、張口過大、扭曲問題，沖焊分廠對止口進行100%校正，保證止口平順、無扭曲，車身止口間隙一致性監(jiān)控，100%檢驗合格后再轉(zhuǎn)序。

(3)把手安裝孔處板件間隙要求為0，來件著色標(biāo)識，100%檢驗把關(guān)。

(4)針對玻璃自爆故障率較高，要求供方必須在出廠時進行100%檢測，并提供檢測報告。

針對導(dǎo)致玻璃自爆的根本原因，制定如下根本解決方案：

(1)生產(chǎn)技術(shù)部負責(zé)制作側(cè)窗止口檢具，明確檢測標(biāo)準(zhǔn)，沖焊分廠對側(cè)窗止口100%確認。

(2)針對膠條壓縮量問題，優(yōu)化設(shè)計斷面(減薄膠條泡管根部)，將壓縮量應(yīng)力盡量減少到最低。膠條改進后壓荷實驗曲線如圖6所示，壓荷已大幅度減小。樣件確認有效后固化斷面，明確切換時間。

圖6 膠條改進后壓荷實驗

3 結(jié)論

通過對某MPV側(cè)窗產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的確認、匹配的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)的變更及細節(jié)處理的優(yōu)化進行解析、驗證，為鋼化玻璃自爆現(xiàn)象的處理提供了有實際指導(dǎo)意義的借鑒經(jīng)驗。玻璃的設(shè)計首先要滿足其安裝位置所賦予的結(jié)構(gòu)、功能及使用等基本需求，應(yīng)充分考慮到試驗的要求，對實驗過的產(chǎn)品也要進行破壞性拆解來確定產(chǎn)品的實際狀態(tài)是否發(fā)生了改變；在設(shè)計產(chǎn)品時，應(yīng)充分考慮其安裝面及配合件的結(jié)構(gòu)特性，在保證美觀的前提下，對設(shè)計間隙的把握也要基于對配合件精度的認知，尤其是側(cè)窗與鈑金配合，要預(yù)留合理的設(shè)計間隙以防止干涉，同時預(yù)留間隙既要滿足可操作性也要保證裝配后的外觀效果。

[1]王望予.汽車設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.

[2]李洪港,劉強.汽車玻璃貼膜與玻璃修復(fù)圖冊[M].北京:人民交通出版社，2007.

[3]周天輝.鋼化玻璃自爆及應(yīng)力無損測定方法[J].建筑玻璃與工業(yè)玻璃,1996(4):21-22.

[4]全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.汽車玻璃安全標(biāo)準(zhǔn):GB 9656-2003[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.

[5]全國絕熱材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.絕熱材料最高使用溫度的評估方法:GB/T 17430-2015[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.

StudyonaMPVSideWindowGlassExploding

FEI Xiang，CHANG Yong

(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd.，Hefei Anhui 230601,China)

Glass is one of the key parts of automobile.The side window glass is a part of the whole vehicle glass, which plays an important role.The production technology of tempered glass was briefly introduced. Then the principle of explosive phenomenon of tempered glass was analyzed in detail.Combining with the explosion phenomenon occurred in production site,the reason was analyzed and countermeasures were proposed.Taking the rectification case as example, it was explained that the factors such as the structure, material quality and space reservation should be considered to meet the matching relationship, installation method, function satisfaction and quality improvement.It provides experience for the following continuous improvement.

Tempering glass;Explosive phenomenon；Matching relationship； Installation method

2017-07-05

費翔(1988—)，男，學(xué)士，助理工程師，研究方向為汽車內(nèi)外飾。E-mail：feixiangqian@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.12.016

U463.83+5

B

1674-1986(2017)12-065-06