装焊车间用胶类型及分布位置概述

袁井丽，宋现爽，汤湧

（华晨汽车研究院，辽宁 沈阳 110005）

关键字：装焊用胶；粘接密封；设计优化

前言

随着汽车产业的发展，人们对汽车舒适性的要求越来越高，“安全、舒适、环保、节能、轻量化”已成为未来汽车的发展趋势。因此，粘接密封作为汽车生产所必需的一类重要辅助制造方式，应用越来越广泛[1]。各种密封粘接材料根据其性能特点的差异，在车身上的使用位置和作用也有差异，本文详细概述了装焊车间常用胶材料类型及分布位置，包括点焊密封胶、减震胶、结构胶、补强胶片及隔断等。

1 点焊密封胶

点焊密封胶[2]是以合成橡胶为主体，添加具有导电性能的物质制成，主要应用在装焊车间，起到防振、防尘、防锈的作用，确保连接部位的密封性。

点焊密封胶适用于车身所有焊缝处，尤其是装焊之后易被其他零件遮蔽的或者不易涂布焊缝胶的竖立焊缝，此外，同焊缝密封胶并用可以密封容易被锈蚀或质量要求高的车身缝隙，如防火墙前隔板处、顶盖流水槽、下车身和侧围两总成焊合处、乘客舱及后行李箱及地板周圈等需要重点密封的位置[1]，起到防风、防水、防尘以及阻隔噪音的作用。此外，对于车顶前围等重点部位的焊缝，建议采用点焊胶和焊缝胶的双道密封方式。尤其要注意车身焊接件之间的搭接顺序和零件形面的高低关系，以防止导水不利，造成积水等问题。

钣金的涂胶位置形面和结构对密封效果有很大影响，一般涂胶位置钣金间隙不要大于 2mm，施胶面宽度不能小于10mm。点焊胶应用在装焊车间，其油面附着性、点焊性、耐冲洗性及耐蚀水密性等几项性能都非常重要。涂布点焊密封胶对车身的要求如图1所示：

图1 涂布点焊密封胶对车身的要求

点焊密封胶根据作用结果不同主要分为非膨胀型和膨胀型两种，应用时要依据车身的实际情况[1]。通常膨胀型点焊胶的适用性更强，较大的焊缝也可以很好的密封，但要注意耐液防渗性能的考察。对于预成型类的密封胶带，装焊车间多应用于车身内部较大的或垂直的缝隙，涂装车间多应用于车身外部要求美观整齐的焊缝或一些用液态胶操作困难的位置。但是预成型胶带因其成本较高，目前仅在车身一些重要位置使用。

2 减振胶

在装焊车间，减振胶主要应用在车身外板和内板或加强板之间，按点状或者线状进行涂布。减振胶在车辆行驶中起到减振和支撑作用[3]，同时可有效防止被涂布位置的生锈现象。

减振胶一般分为膏状减振胶（膨胀胶）和减振胶带（膨胀胶带），减振胶带多应用于间隙较大，外板与加强梁间距烘烤前后变化大的部位，如发动机盖、车门、行李箱盖、顶盖、侧围的内外板之间等。由于不同的车身结构要求不同，在设计中一般发动机盖、行李箱盖和顶盖等位置多选用中高强度的减振胶，除了减振作用以外还有一定的支撑力。车门等位置则选用低强度的减振胶，因为车门内外板之间间隙较大，涂胶量比较多，若选用剪切强度大、硬度高的减震胶易导致外板变形而影响外观质量。

图2 涂布减振胶对车身的要求

在选择应用不同强度的减振胶时，要充分考虑车身内外板之间的缝隙大小、涂胶用量和减振胶性能的匹配性。一般的应用原则是：（1）涂胶直径要等于或稍大于车身内外板之间的间隙，确保减振胶膨胀后能达到预期的效果；（2）涂胶面积较大的结构上，多选则成型的减振胶带，不仅可以简化生产工序，也能大幅度的提高生产节拍；（3）涂胶面积较小的结构或者间隙较大的内外板之间，一般也选则成型的减振胶带，避免液态胶因自重过大下垂，进而导致固化后减振胶膨胀达不到预期要求或者产生“裂纹”的现象。涂减振胶对车身的要求如图2所示。

3 结构胶

结构胶是以环氧树脂为主体材料，添加增韧剂、固化剂、填充剂等配制而成的无溶剂型结构胶粘剂，主要用来提高车身刚度及耐久性，增加车身结构的吸能容量，改善汽车安全性能[4]。此外，结构胶还可应用于车身焊接不到的位置，起到结构粘接的作用。结构胶的应用可以部分取代或者完全取代相应位置的点焊胶的应用，减少相应位置的焊点，在车身刚度和强度提升的同时，减少高强钢板等的应用，有助于车身轻量化的设计。此外，随着轻量化设计的飞速发展，铝板材料、碳纤维材料等的应用，异种材料和新型材料之间的连接对结构胶的应用提出来更高的要求。

结构胶对车身刚度的影响及作用，可在车身设计初期可通过CAE分析得到直观的参考数据。目前结构胶车身上的用量越来越大，主要包括以下几个重点位置：（1）前后纵梁与地板之间的焊接位置，增加车身主要承载件的强度；（2）A、B、C柱内板与加强件之间的焊接位置，增加车身框架结构的强度；（3）四门两盖的折边位置，代替焊点，提高车身外表面的质量；（4）车身某些不易实施焊点操作的位置，用粘接代替焊接。涂布结构胶对车身的要求如图3所示：

图3 涂布结构胶对车身的要求

4 补强胶片

补强胶片是由合成橡胶和环氧树脂混合配制而成的一种新型补强材料，对大而薄的外板起到补强作用的片状成型胶，主要分为膨胀型和非膨胀型。在车身上主要起到补强和减振的作用，能够达到显著提升车身刚性，从而提升整车的舒适性，有效降低车身成本[5]。

补强胶片主要应用于车门、侧围、后背门等重要位置的补强，也有一定的减振作用。在选用补强胶片时，一定要充分考虑以下几点：（1）补强倍率和钢板的抗变形能力的匹配性，若补强倍率太小起不到补强效果，若补强倍率太大则外板易变形；（2）补强胶片的外形设计的合理性，胶片边缘设计成波浪或圆弧等非线形边，有助于收缩拉力分散，防止钢板出现凹坑，影响外观；（3）补强胶片剪切强度的合理性，如果剪切强度较大，容易导致钢板局部变形；（4）钢板自身应力的合理性以及与补强胶片的匹配性，钢板应力集中部位，补强胶易将钢板局部拉变形。因此，在使用补强胶片时，可以结合CAE分析，合理布置补强胶片的大小和位置。

补强胶片可分为装焊用和涂装用补强片，其优缺点如下表所示。针对装焊用和涂装用的环境区别，需要调整配方中改性环氧树脂以及固化剂等填充料比例，达到产品完全固化。补强胶片一般选择补强倍率3倍左右的胶片就行，由于补强胶片的种类有很多种，具体选择的时候要根据实际情况选择。

5 隔断与隔音材料

隔断与隔音材料是应用在车内 A、B、C柱空腔内，阻断噪声传递路径的发泡胶，主要作用是填充密封、吸音降噪，并可有效阻断汽车在行驶过程中产生的路噪声及风噪声。在布置隔断时需要提前和上车身设计人员沟通以尽早确定位置，避免与其他件安装孔或CO2焊接部位过近，产生堵孔或烧件的问题。

表1 装焊车间和涂装车间用补强胶片的优缺点

常用的空腔隔断和隔音材料经过电泳烘烤加热后完美的填充细小缝隙，起到填充密封、吸音降噪的作用，主要有贴片式和支架安装式[1]。

图4 隔断与隔音材料典型分布位置

贴片式隔音材料一般应用于空腔较小、形状规整且附近无安装孔的位置，如A、C柱的外腔，最常用的是EVA发泡材质和EPDM橡胶型发泡材质的产品。该类产品成本较低，但是不易控制发泡方向，需要特别注意形状不规则的型腔的尖角位置发泡材料的设计。

支架安装式隔断一般应用于空腔较大、形状复杂或附近有较多安装孔的位置，如A、B、C、D柱下方的位置，最常用的是带尼龙骨架的隔断，主要是由PA66和EVA发泡材料构成。该类产品定位准确、发泡方向容易控制、封堵效果较好，但成本上相对较高，不仅需要车身提前预留安装孔，同时要注意预留足够的缝隙，大概4-5mm，保证电泳液顺利通过。

无论是贴片式和支架安装式隔断，发泡材料的发泡温度一定要与电泳烘干炉温度相匹配，同时控制注意控制发泡时间和发泡方向。

近年来，双组分聚氨酯发泡材料应用越来越广泛，主要应用于汽车车身空腔位置的填充，提高车身 NVH性能。双组分聚氨酯发泡材料主要是通过注射模式注入在空腔中，在常温下就能够快速反应并快速成型，可有效的进行气流阻隔，降低噪声。聚氨酯发泡材料的内部具有许多微小的间隙和连续的气泡，这种多孔吸声结构不仅阻隔声音，还有吸音的特性。双组分聚氨酯发泡材料应用于空腔阻断中，具有以下优点：（1）三维可靠封阻，吸声性能良好；（2）无模具投入，材料成本低廉；（3）可平台共用，无需改制设备。

6 总结

通过对装焊车间用胶的类型与分布位置的对比分析，我们发现在装焊用胶设计中需要注意以下问题：（1）对于涂布点焊密封胶、结构胶和折边胶，车身设计上应考虑搭接边宽度大于 10mm，应严格控制两板间的间隙，间隙大导致结构强度降低，因此产品设计中不需要预留间隙。（2）前围板、前中后地板、侧围、发动机隔板等与周边搭接需要点焊密封胶和焊缝密封胶双道密封。（3）应用折边胶的位置，要根据实际情况调整胶量，使用量过多时会出现溢出现象，后续固化后形成胶瘤，影响后续焊缝胶涂布。使用量过少会导致粘接强度下降，同时出现空腔，在后续涂布焊缝胶固化时导致表面鼓出气泡。（4）结构粘接的结构间隙要求非常小，一般小于0.2mm间隙。（5）异种材料如铝板与钢板和新型材料如碳纤维等的粘接密封的研究和应用还有待进一步的提升。此外，环保节能对于白车身用胶的要求也是越来越高，在保证车身粘接密封良好的前提下，要减少 VOC等有毒有害物质的排放，这就需要开发和应用更加新型环保高性能胶类产品。因此，要想实现持久密封粘接，必须同时满足以下三个条件：满足要求的密封胶产品、密封部位结构合理和持续规范应用工艺。