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浅谈车身制造中的减振胶 |
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作者：广州本田汽车有限公司 于源福 来源：AI汽车制造业 |
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在汽车制造中，白车身的制造一直是一个重要过程，在这个过程中，白车身的质量控制尤其关键，白车身质量的高低甚至关系到车辆的结构安全性、乘坐舒适性、能源消耗等各方面。而增强车辆的结构安全性、提高乘坐舒适性、降低能源消耗等都成为所有汽车制造企业的目标，同时也是汽车产品营销的主要卖点。
随着材料科学的发展和汽车工业的成熟，化工材料被越来越广泛地应用到车身制造领域。减振胶（Mastic）就是在白车身制造工艺中应用较多的一种化工材料，它是一种车体工程材料，属于单组分热固化型合成橡胶。
减振胶可以涂布在有油膜的钢板表面，并能承受一定的水流冲洗，且材料稳定，储存安全，具有良好的施工性能，而且涂布在钢板上的减振胶在经过烘炉后可以固化，呈现良好的橡胶弹性和剪切粘接性。
基于这些特点，减振胶被广泛应用在车身焊装制造工艺中的车身内板、外板之间，利用涂装工艺烘炉的热量使其固化，从而使汽车在行驶中减小振动、减低噪音，同时还可以进一步提高汽车部件的刚性。
在汽车白车身制造中应用的减振胶主要分布在汽车的顶蓬、发动机罩、行李箱盖、车门等部位内部，其结构断面如图1所示，图2为减振胶从涂布到固化的工艺流程。
图1 减振胶的分布部位及结构断面
图2 减振胶从涂布到固化的简化工艺流程
不良问题的分析
在汽车的生产中也会发生与减振胶相关的品质不良问题，我们可以通过对这些不良问题的分析来进一步了解减振胶的一些特性。最常见的一种就是由于使用减振胶而对钣金件的影响：减振胶使车身内、外板间产生拉力，并将外板拉向内板侧从而引起了变形，最终影响车辆美观。影响变形的主要因素分为：板间构造设计、粘接面积（涂胶量）、板间距离、材料性能等方面。
1、 涂胶部位的车身构造对变形的影响
外板的刚度会受钢板厚度的影响，外板厚度较薄时，整体刚性较差，容易引起自身形变。另外外板的设计形状不同，则形状刚性也不同，弯曲形状的刚性大于水平形状的刚性。如图3所示，外板呈水平状时，形状刚性较低，由减振胶产生的应力容易引起外板形变。 
图3 结构a的刚度>结构b的刚度
2、 涂胶粘接面积对变形的影响
使用图4所示实验体，对不同的减振胶粘接面积，在拉伸位移量相等的条件下分别进行拉伸试验，拉伸后的实验结果按照哑铃型实验片的应力——变形计算，数据如图5所示。
图4 试验体简图
图5 粘接面积对粘接强度的影响
由此我们可以得出结论：当外板受到拉伸变形时，产生的拉力与粘接剂和板材的接触面积成正比。接触面积越大，受到的拉力就越大，产生位移变形的可能性就越大，所以降低粘接剂的接触面积可以有效地减少外板变形。
3、 减振胶的厚度（外板与内板间距）对变形的影响
使用图4所示实验体，对不同的减振胶厚度，在拉伸位移量相等的条件下分别进行拉伸试验，拉伸后的实验结果按照哑铃型实验片的应力——变形计算，数据如图6所示。
图6 粘接厚度对粘接强度的影响
由此我们可以知道：板缝间距离较小时，很小的变形就会产生很大的拉伸强度，从而导致外板产生较大变形。特别是当板间距离接近于零时，微小的变形就能导致强度的急剧增大。在这样的条件下，对外板变形的影响力也就越大。
4、 减振胶的物理特性对变形的影响
使用图4所示实验体，对不同强度的减振胶和不同加热温度条件下分别进行拉伸试验，拉伸后的实验结果按照哑铃型实验片的应力——变形计算，结果如图7、图8所示。
图8 低强度胶拉伸强度受固化温度的影响
图8 低强度胶拉伸强度受固化温度的影响
由此我们得出的结论如下：由于减振胶引起的变形会随着粘接剂强度的增加而增大，同样条件下，高强度材料和低强度材料引起的强度差大约为3倍，使用低强度减振胶是减轻外板变形的有效方法之一。另外，对于同强度的减振胶，当加热温度从160℃上升到200℃时，强度会增大到1.6倍，因此适当降低加热温度也可以降低拉伸强度和外板变形。
图9 各影响变形因素影响程度对比
综合结论
综合对比上述结论我们可得出：板间间隙是影响车身外板变形程度的主要因素之一，因此，除了合理的结构设计外，生产过程中的零件配合精度控制也是相当重要的，同时还可以根据具体情况采用降低粘接剂的强度和适当减少粘接面积的办法来解决车身外板变形质量问题。
当然除上述案例外，在减振胶的生产和使用过程中，减振胶的其它性能对汽车制造品质都有直接的影响。例如减振胶的旋转粘度、油面固定性、耐喷淋性、流动性等对涂胶质量的影响；减振胶的耐腐蚀性、水密性等对车身表面防锈性能的影响等。我们相信，随着工程师在工作中不断总结和积累，随着材料科学的不断发展，减振胶的运用将会更加自如。(end)
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(10/17/2009) |
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