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

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

鋼鐵市場發(fā)展研究所(Steel Market Development Institute) 汽車市場高級總監(jiān) David Anderson 表示：“就在幾年前，結(jié)構(gòu)件粘合劑在乘用車中的應(yīng)用還幾乎微不足道，而如今在特定車型中的使用長度甚至長達數(shù)米。”

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

通常來說，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，“由于如今汽車制造商使用的車身材料越來越薄，單純的點焊工藝可能已經(jīng)不再是最好的選擇了。”


機器人正在車身上施用陶氏化學的Toughened Betamate 結(jié)構(gòu)件粘合劑。

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

2018 款本田雅閣轎車也首次采用了結(jié)構(gòu)膠粘劑。根據(jù)介紹，“通過廣泛使用結(jié)構(gòu)件粘合劑，這款全新雅閣的車身剛度有所提升、車內(nèi)噪聲有所降低，而且還實現(xiàn)了一定的減重優(yōu)化。具體來說，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、降低車內(nèi)噪聲，并優(yōu)化車輛的動態(tài)性能。”


Betamate 結(jié)構(gòu)件粘合劑在使用時的放大細節(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 款奧德賽車身研發(fā)主管Nicholas Goldsberry 介紹說，第五代奧德賽使用粘合劑總長度達 44 米（144 英尺），這可以協(xié)助工程師節(jié)約總重量達 5 千克（11 磅）的額外沖壓件和增強材料，并將車輛的扭轉(zhuǎn)剛度提高 10%。

一般來說，車身和封閉板在到達車身組裝車間后，其中的金屬部分會首先進入噴涂處理系統(tǒng)，清理切削油和其他碎屑。Auvil 指出，這種清潔工序會給部件間的連接強度帶來一定負面影響。據(jù)陶氏化學公司 (Dow Chemical) 結(jié)構(gòu)粘合劑研發(fā)部高級化學家 Tyler Auvil 博士的介紹，清潔劑可能會溶解這些零部件上的粘合劑。

如果連接線上的粘合劑被沖洗掉，這些未固化的粘合劑也可能會在面板和粘合劑進入烘爐前，重新流到車身表面，導致車輛在進行涂裝前還需要再打磨、清理這部分固化在車身上的粘合劑。

Auvil 表示，“一般來說，汽車行業(yè)會通過提高粘合劑的粘度來解決清潔劑溶解的問題，但這可能導致機器人在施用粘合劑時無法泵送。”

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

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)定的搭接剪切強度。這種粘合劑的拉伸模量有所增強，非常適用于厚度更薄、強度更高的鋼鐵合金。