汽車橡膠密封條用金屬骨架的研究

王海軍

（山東駿昂新材料科技有限公司，山東 德州 253300）

汽車橡膠密封條（以下簡稱密封條）多選用綜合性能優(yōu)異的三元乙丙橡膠為主體材料，與鋼骨架等復(fù)合成型或裝配卡扣、雙面膠等輔材形成成品。密封條種類繁多，按擠出斷面的構(gòu)成可分為密實橡膠密封條、海綿橡膠密封條、密實海綿復(fù)合密封條、密實橡膠金屬骨架復(fù)合密封條、密實海綿金屬骨架復(fù)合密封條[1]。其中，含金屬骨架的復(fù)合密封條占相當(dāng)大的比例[2]。

本工作主要對密封條常用金屬骨架的材質(zhì)、類別、加工和應(yīng)用進行分析。

1 金屬骨架的材質(zhì)

密封條用金屬骨架的材料有碳素結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼和鋁，這些材料經(jīng)過復(fù)雜的加工工藝制成密封條所需的骨架。目前國內(nèi)密封條常用的鋼帶或鋁帶材質(zhì)有08F，SPCC，08AL，Q195，DC03+C590，1.4310，5754等牌號。幾種密封條用金屬骨架母帶的力學(xué)性能如表1所示。

表1 幾種密封條用金屬骨架母帶的力學(xué)性能

密封條用金屬骨架根據(jù)應(yīng)用要求進行選擇。例如，密封條后續(xù)需進行斷節(jié)處理時，可選擇拉斷伸長率稍低的金屬骨架材質(zhì)；密封條后續(xù)需拉伸時要選擇拉斷伸長率稍高的金屬骨架材質(zhì)[3]。

隨著汽車制造業(yè)的發(fā)展，密封條用骨架材料也呈現(xiàn)出選用優(yōu)質(zhì)高性能金屬材料的趨勢，以DC03+CX90系列鋼帶和SPCC系列鋼帶的應(yīng)用最為廣泛，歐系車型密封條采用5754系列鋁帶較多。鑒于汽車輕量化設(shè)計要求，日系車多采用減薄鋼帶的方式來減輕產(chǎn)品質(zhì)量，鋼帶厚度減小到0.35 mm左右，而歐系車多采用鋁帶減輕質(zhì)量。

2 金屬骨架的分類

密封條用金屬骨架按加工工藝可分為沖切帶、滾剪拉伸帶、滾壓帶、鋼絲編織帶、平板帶等，按材質(zhì)可分為鋼帶、鋁帶、鋼絲編織帶等，按形狀又分為單筋帶和雙筋帶等。典型密封條用金屬骨架如圖1所示。

圖1 典型密封條用金屬骨架

滾剪拉伸帶、滾壓帶和沖切帶是先將卷板經(jīng)退火、軋制、縱剪等工藝加工成薄板金屬帶，再進行滾剪拉伸、滾壓或沖切加工制成金屬帶成品。鋼絲編織帶是使用聚酯纖維線將彎曲后的鋼絲編織成帶。密封條用平板帶表面需預(yù)涂粘合劑，以實現(xiàn)金屬骨架與橡膠之間的良好粘合。

密封條常用的鋼帶厚度為0.4和0.5 mm，鋁帶厚度為0.57和0.8 mm等，鋼絲編織帶主要使用Φ0.76 mm鋼絲。

3 金屬骨架的加工和應(yīng)用

3.1 加工

密封條用金屬骨架以盤卷形式存放、轉(zhuǎn)運和交付，盤卷大小可根據(jù)密封條生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況確定。金屬骨架存放和轉(zhuǎn)運過程中要避免與腐蝕性物質(zhì)接觸，并做好防潮措施[4]。金屬帶的表面不應(yīng)有銹蝕、劃痕等缺陷。

含金屬骨架的密封條生產(chǎn)時，橡膠材料通過冷喂料擠出機機筒，與金屬骨架在復(fù)合擠出機機頭內(nèi)復(fù)合，然后通過口型擠出半成品，再經(jīng)硫化箱硫化后，制成密封條成品[5-6]。含金屬骨架的密封條一般以U型結(jié)構(gòu)安裝在車身鈑金上，因為橡膠材料比較軟，為了防止密封條脫落，增強密封條安裝后的夾持力，其U型結(jié)構(gòu)要靠金屬骨架提高夾持的強度，圖2所示為含金屬骨架密封條與車身鈑金裝配斷面。

圖2 含金屬骨架密封條的裝配示意

密封條用金屬骨架的成型通常采用冷彎滾壓工藝，通過軋輥輪使金屬帶產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，將密封條含金屬骨架的部分加工成U型結(jié)構(gòu)。金屬骨架的成型分為預(yù)成型、后成型和半預(yù)成型3種 方式。

金屬骨架預(yù)成型方式是在密封條復(fù)合擠出前，將金屬帶通過冷彎滾壓形成預(yù)期的形狀后，在復(fù)合擠出機機頭內(nèi)與膠料復(fù)合，再通過口型擠出半成品，經(jīng)硫化制成成品。后成型方式是金屬帶在擠出前不做成型處理，以平板形式在復(fù)合擠出機機頭內(nèi)與膠料復(fù)合后經(jīng)口型擠出，經(jīng)硫化箱硫化后再進行滾壓定型處理。半預(yù)成型方式是預(yù)成型和后成型方式的組合，這種方式是為了保證密封條U型結(jié)構(gòu)的形狀。半預(yù)成型在擠出前將金屬帶定型，但并不達(dá)到最終狀態(tài)，在密封條硫化后再進行一次滾壓，實現(xiàn)最終形狀。一般情況下，金屬骨架形狀較為復(fù)雜時采用預(yù)成型或半預(yù)成型方式，如水切密封條；金屬骨架形狀較為簡單時采用后成型方式，如背門門洞密封條。

3.2 應(yīng)用

含金屬骨架密封條種類繁多，如門框密封條、行李箱密封條、發(fā)動機蓋密封條、水切密封條、天窗密封條、B柱中縫密封條等。這些密封條多數(shù)采用鋼帶，一些歐系高端汽車密封條也會使用鋁帶，如歐系呢槽和水切密封條等，目前門框密封條也有采用鋁帶的情況。圖3示出幾種含金屬骨架密封條斷面。

圖3 含金屬骨架密封條斷面示意

滾剪拉伸帶因其不產(chǎn)生廢棄料可降低成本，所制成的密封條骨架較輕，在車身結(jié)構(gòu)彎曲處便于密封條隨型安裝的特點，被越來越多地用作密封條金屬骨架，主要用作門框密封條、行李箱密封條等的骨架。

沖切帶是應(yīng)用較為廣泛的密封條用金屬骨架，根據(jù)用途設(shè)計成不同的結(jié)構(gòu)，如單筋沖切帶、雙筋沖切帶等，其主要應(yīng)用于歐系呢槽密封條、發(fā)動機蓋密封條、B柱中縫密封條、天窗密封條、水切密封條等。

滾壓帶是一種較早應(yīng)用在密封條中的金屬骨架，主要應(yīng)用在后成型密封條中，其在成型過程中進行斷節(jié)處理，成型后的密封條可最大限度地彎曲，以適應(yīng)車身鈑金角度和弧度的變化。這種金屬骨架主要應(yīng)用于行李箱密封條和裝飾條中。

鋼絲編織帶應(yīng)用范圍也較廣，其制成的密封條易于隨鈑金彎曲變形，主要應(yīng)用于行李箱密封條、門框密封條，但因鋼絲編織帶厚度較大、生產(chǎn)速度慢、成本稍高等，目前在國內(nèi)汽車制造業(yè)內(nèi)使用范圍較小。

平板帶主要應(yīng)用于內(nèi)外水切密封條，但受限于橡膠與金屬材料不易粘合，使用時需涂覆開姆洛克等熱硫化型粘合劑。

4 結(jié)論

（1）密封條用金屬骨架的材料主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼和鋁材；目前國內(nèi)密封條用金屬骨架以DC03+CX90系列鋼帶、SPCC系列鋼帶的應(yīng)用最為廣泛，歐系車密封條采用5754系列鋁帶 較多。

（2）密封條用金屬骨架按加工工藝可分為滾剪拉伸帶、滾壓帶、沖切帶、鋼絲編織帶、平板帶等。按材質(zhì)可分為鋼帶、鋁帶、鋼絲編織帶等。

（3）汽車門框密封條、行李箱密封條、發(fā)動機蓋密封條、水切密封條、天窗密封條、B柱中縫密封條、裝飾條等都廣泛地采用金屬骨架結(jié)構(gòu)。

（4）密封條用金屬骨架向性能優(yōu)良、輕量化方向發(fā)展，以減小厚度、采用鋁材骨架等為主要研究方向。