汽车橡胶密封条用金属骨架的研究

王海军

（山东骏昂新材料科技有限公司，山东 德州 253300）

汽车橡胶密封条（以下简称密封条）多选用综合性能优异的三元乙丙橡胶为主体材料，与钢骨架等复合成型或装配卡扣、双面胶等辅材形成成品。密封条种类繁多，按挤出断面的构成可分为密实橡胶密封条、海绵橡胶密封条、密实海绵复合密封条、密实橡胶金属骨架复合密封条、密实海绵金属骨架复合密封条[1]。其中，含金属骨架的复合密封条占相当大的比例[2]。

本工作主要对密封条常用金属骨架的材质、类别、加工和应用进行分析。

1 金属骨架的材质

密封条用金属骨架的材料有碳素结构钢、不锈钢和铝，这些材料经过复杂的加工工艺制成密封条所需的骨架。目前国内密封条常用的钢带或铝带材质有08F，SPCC，08AL，Q195，DC03+C590，1.4310，5754等牌号。几种密封条用金属骨架母带的力学性能如表1所示。

表1 几种密封条用金属骨架母带的力学性能

密封条用金属骨架根据应用要求进行选择。例如，密封条后续需进行断节处理时，可选择拉断伸长率稍低的金属骨架材质；密封条后续需拉伸时要选择拉断伸长率稍高的金属骨架材质[3]。

随着汽车制造业的发展，密封条用骨架材料也呈现出选用优质高性能金属材料的趋势，以DC03+CX90系列钢带和SPCC系列钢带的应用最为广泛，欧系车型密封条采用5754系列铝带较多。鉴于汽车轻量化设计要求，日系车多采用减薄钢带的方式来减轻产品质量，钢带厚度减小到0.35 mm左右，而欧系车多采用铝带减轻质量。

2 金属骨架的分类

密封条用金属骨架按加工工艺可分为冲切带、滚剪拉伸带、滚压带、钢丝编织带、平板带等，按材质可分为钢带、铝带、钢丝编织带等，按形状又分为单筋带和双筋带等。典型密封条用金属骨架如图1所示。

图1 典型密封条用金属骨架

滚剪拉伸带、滚压带和冲切带是先将卷板经退火、轧制、纵剪等工艺加工成薄板金属带，再进行滚剪拉伸、滚压或冲切加工制成金属带成品。钢丝编织带是使用聚酯纤维线将弯曲后的钢丝编织成带。密封条用平板带表面需预涂粘合剂，以实现金属骨架与橡胶之间的良好粘合。

密封条常用的钢带厚度为0.4和0.5 mm，铝带厚度为0.57和0.8 mm等，钢丝编织带主要使用Φ0.76 mm钢丝。

3 金属骨架的加工和应用

3.1 加工

密封条用金属骨架以盘卷形式存放、转运和交付，盘卷大小可根据密封条生产现场的实际情况确定。金属骨架存放和转运过程中要避免与腐蚀性物质接触，并做好防潮措施[4]。金属带的表面不应有锈蚀、划痕等缺陷。

含金属骨架的密封条生产时，橡胶材料通过冷喂料挤出机机筒，与金属骨架在复合挤出机机头内复合，然后通过口型挤出半成品，再经硫化箱硫化后，制成密封条成品[5-6]。含金属骨架的密封条一般以U型结构安装在车身钣金上，因为橡胶材料比较软，为了防止密封条脱落，增强密封条安装后的夹持力，其U型结构要靠金属骨架提高夹持的强度，图2所示为含金属骨架密封条与车身钣金装配断面。

图2 含金属骨架密封条的装配示意

密封条用金属骨架的成型通常采用冷弯滚压工艺，通过轧辊轮使金属带产生连续塑性变形，将密封条含金属骨架的部分加工成U型结构。金属骨架的成型分为预成型、后成型和半预成型3种 方式。

金属骨架预成型方式是在密封条复合挤出前，将金属带通过冷弯滚压形成预期的形状后，在复合挤出机机头内与胶料复合，再通过口型挤出半成品，经硫化制成成品。后成型方式是金属带在挤出前不做成型处理，以平板形式在复合挤出机机头内与胶料复合后经口型挤出，经硫化箱硫化后再进行滚压定型处理。半预成型方式是预成型和后成型方式的组合，这种方式是为了保证密封条U型结构的形状。半预成型在挤出前将金属带定型，但并不达到最终状态，在密封条硫化后再进行一次滚压，实现最终形状。一般情况下，金属骨架形状较为复杂时采用预成型或半预成型方式，如水切密封条；金属骨架形状较为简单时采用后成型方式，如背门门洞密封条。

3.2 应用

含金属骨架密封条种类繁多，如门框密封条、行李箱密封条、发动机盖密封条、水切密封条、天窗密封条、B柱中缝密封条等。这些密封条多数采用钢带，一些欧系高端汽车密封条也会使用铝带，如欧系呢槽和水切密封条等，目前门框密封条也有采用铝带的情况。图3示出几种含金属骨架密封条断面。

图3 含金属骨架密封条断面示意

滚剪拉伸带因其不产生废弃料可降低成本，所制成的密封条骨架较轻，在车身结构弯曲处便于密封条随型安装的特点，被越来越多地用作密封条金属骨架，主要用作门框密封条、行李箱密封条等的骨架。

冲切带是应用较为广泛的密封条用金属骨架，根据用途设计成不同的结构，如单筋冲切带、双筋冲切带等，其主要应用于欧系呢槽密封条、发动机盖密封条、B柱中缝密封条、天窗密封条、水切密封条等。

滚压带是一种较早应用在密封条中的金属骨架，主要应用在后成型密封条中，其在成型过程中进行断节处理，成型后的密封条可最大限度地弯曲，以适应车身钣金角度和弧度的变化。这种金属骨架主要应用于行李箱密封条和装饰条中。

钢丝编织带应用范围也较广，其制成的密封条易于随钣金弯曲变形，主要应用于行李箱密封条、门框密封条，但因钢丝编织带厚度较大、生产速度慢、成本稍高等，目前在国内汽车制造业内使用范围较小。

平板带主要应用于内外水切密封条，但受限于橡胶与金属材料不易粘合，使用时需涂覆开姆洛克等热硫化型粘合剂。

4 结论

（1）密封条用金属骨架的材料主要有碳素结构钢、不锈钢和铝材；目前国内密封条用金属骨架以DC03+CX90系列钢带、SPCC系列钢带的应用最为广泛，欧系车密封条采用5754系列铝带 较多。

（2）密封条用金属骨架按加工工艺可分为滚剪拉伸带、滚压带、冲切带、钢丝编织带、平板带等。按材质可分为钢带、铝带、钢丝编织带等。

（3）汽车门框密封条、行李箱密封条、发动机盖密封条、水切密封条、天窗密封条、B柱中缝密封条、装饰条等都广泛地采用金属骨架结构。

（4）密封条用金属骨架向性能优良、轻量化方向发展，以减小厚度、采用铝材骨架等为主要研究方向。