簡(jiǎn)單分析粘合劑在汽車(chē)生產(chǎn)中所體現(xiàn)的制造和工程優(yōu)勢(shì)

目前，汽車(chē)工程師開(kāi)始越來(lái)越多地借助結(jié)構(gòu)粘合劑完成輕量化材料的持續(xù)粘合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高車(chē)輛剛度等目的，這種新型粘合劑的使用也越來(lái)越廣泛。

鋼鐵市場(chǎng)發(fā)展研究所(Steel Market Development Institute) 汽車(chē)市場(chǎng)高級(jí)總監(jiān) David Anderson 表示：“就在幾年前，結(jié)構(gòu)件粘合劑在乘用車(chē)中的應(yīng)用還幾乎微不足道，而如今在特定車(chē)型中的使用長(zhǎng)度甚至長(zhǎng)達(dá)數(shù)米。”

在密歇根州利佛尼亞市舉辦的鋼鐵市場(chǎng)發(fā)展研究所“鋼鐵領(lǐng)域的杰出設(shè)計(jì)研討會(huì)”(Great Designs in Steel Seminar) 期間，Anderson 及其他幾位材料技術(shù)專(zhuān)家向《汽車(chē)工程》雜志介紹了粘合劑在當(dāng)今汽車(chē)領(lǐng)域中越來(lái)越重要的作用。

通常來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)件粘合劑將配合傳統(tǒng)連接工藝一起使用。Anderson 分析，“由于如今汽車(chē)制造商使用的車(chē)身材料越來(lái)越薄，單純的點(diǎn)焊工藝可能已經(jīng)不再是最好的選擇了。”


機(jī)器人正在車(chē)身上施用陶氏化學(xué)的Toughened Betamate 結(jié)構(gòu)件粘合劑。

從本田的車(chē)型來(lái)看，2018 款本田奧德賽 (Odyssey) 的白車(chē)身由低強(qiáng)度鋼 (41％)、沖壓硬化鋼 (7％)、高強(qiáng)度鋼 (6％)、先進(jìn)高強(qiáng)度鋼 (37％)、超高強(qiáng)度鋼 (8％) 和鋁材料 (1％) 組成，結(jié)合使用了點(diǎn)焊和粘合劑工藝，這種工藝也稱(chēng)為膠接點(diǎn)焊 (weld bonding)。

2018 款本田雅閣轎車(chē)也首次采用了結(jié)構(gòu)膠粘劑。根據(jù)介紹，“通過(guò)廣泛使用結(jié)構(gòu)件粘合劑，這款全新雅閣的車(chē)身剛度有所提升、車(chē)內(nèi)噪聲有所降低，而且還實(shí)現(xiàn)了一定的減重優(yōu)化。具體來(lái)說(shuō)，新款雅閣的重量減輕了 110 到 176 磅（具體幅度取決于內(nèi)飾的選擇），而車(chē)身的扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度則分別提高了 32％和 24％，這將非常有助于提升駕乘質(zhì)量、降低車(chē)內(nèi)噪聲，并優(yōu)化車(chē)輛的動(dòng)態(tài)性能。”


Betamate 結(jié)構(gòu)件粘合劑在使用時(shí)的放大細(xì)節(jié)圖。

第五代奧德賽使用的結(jié)構(gòu)粘合劑較之前版本增加了一倍。2018 款?yuàn)W德賽車(chē)身研發(fā)主管Nicholas Goldsberry 介紹說(shuō)，第五代奧德賽使用粘合劑總長(zhǎng)度達(dá) 44 米（144 英尺），這可以協(xié)助工程師節(jié)約總重量達(dá) 5 千克（11 磅）的額外沖壓件和增強(qiáng)材料，并將車(chē)輛的扭轉(zhuǎn)剛度提高 10%。

一般來(lái)說(shuō)，車(chē)身和封閉板在到達(dá)車(chē)身組裝車(chē)間后，其中的金屬部分會(huì)首先進(jìn)入噴涂處理系統(tǒng)，清理切削油和其他碎屑。Auvil 指出，這種清潔工序會(huì)給部件間的連接強(qiáng)度帶來(lái)一定負(fù)面影響。據(jù)陶氏化學(xué)公司 (Dow Chemical) 結(jié)構(gòu)粘合劑研發(fā)部高級(jí)化學(xué)家 Tyler Auvil 博士的介紹，清潔劑可能會(huì)溶解這些零部件上的粘合劑。

如果連接線(xiàn)上的粘合劑被沖洗掉，這些未固化的粘合劑也可能會(huì)在面板和粘合劑進(jìn)入烘爐前，重新流到車(chē)身表面，導(dǎo)致車(chē)輛在進(jìn)行涂裝前還需要再打磨、清理這部分固化在車(chē)身上的粘合劑。

Auvil 表示，“一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)行業(yè)會(huì)通過(guò)提高粘合劑的粘度來(lái)解決清潔劑溶解的問(wèn)題，但這可能導(dǎo)致機(jī)器人在施用粘合劑時(shí)無(wú)法泵送。”

陶氏的下一代新型結(jié)構(gòu)粘合劑名為 Toughened Betamate，預(yù)計(jì)可在 2018 年初首次應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)型。Auvil聲稱(chēng)，這種結(jié)構(gòu)件粘合劑主要基于環(huán)氧樹(shù)脂基材料，在公司位于美國(guó)密歇根州奧本希爾斯的研發(fā)中心測(cè)試中表現(xiàn)出較好的耐洗刷性。他補(bǔ)充說(shuō)，這種增韌的粘合劑仍可以通過(guò)機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行泵送。

Auvil 表示，Toughened Betamate 粘合劑的低溫固化性能，使其可在非常寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出穩(wěn)定的搭接剪切強(qiáng)度。這種粘合劑的拉伸模量有所增強(qiáng)，非常適用于厚度更薄、強(qiáng)度更高的鋼鐵合金。