淺談減振膠在白車身制造中的應用

高杰

摘要：減振膨脹膠用于汽車頂蓋與加強梁、五門一蓋內外板等零件之間，起減振粘接作用。消除了行車過程中的振動噪音，同時減少或取消結合焊點，提高車身美觀性。本文針對減振膨脹膠性能、作用進行探討。

關鍵詞：減振膨脹膠；減振；粘接

中圖分類號：TQ437 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）07-0000-03

1 前言

汽車的五門一蓋、頂蓋等尺寸較大的表面覆蓋件與內板加強件之間如果無連接、填充材料，在車輛行駛、怠速等過程中，車身外板等薄弱部位會產生振動（嚴重時外板會與加強板發(fā)生碰撞），并在車體內傳播，進而引起其他部件的振動，降低駕乘舒適性。為防止、減弱振動傳播，汽車外板與加強件之間采用減振膠等高分子材料類產品進行減振。減振膠將外板與加強件緊密連接在一起，中間填充了彈性材料，使外板與加強件形成整體，從而阻止或減弱了振動在2個剛性材料之間的連續(xù)傳播。

2 減振膠的作用

在NVH（Noise噪聲、Vibration振動、Harshness舒適性）的解決方案中，對激勵源的控制是最根本、最直接的措施，其包括降低激勵源的激振力及降低各部位對激振力的響應等，即改造振源和聲源。但是由于車輛系統(tǒng)的復雜性，對激勵源難以徹底控制，這樣就需要從其傳播途徑入手采取措施，消除、衰減振動和噪音傳播。振動是結構傳播的主要形式，其傳播的振動頻率一般低于500 Hz；對于振動，通常采取的主要措施有減振和阻尼，在白車身制造中主要使用的減振材料之一為減振膠，見圖1示意。

減振膠用于車身頂蓋與加強梁、發(fā)動機蓋與發(fā)動機蓋內板、行李箱蓋與行李箱蓋內板、車門外板與防撞梁之間及其他需減振的部位，見圖2。

減振膠起到如下作用：（1）減振。由于外板與加強梁間隔了彈性材料，避免了鋼板與加強梁直接接觸，阻止了2個剛性材料的碰撞產生振動，同時阻止或減弱了其他振動在2個剛性材料之間的連續(xù)傳播，消除部分異聲響動。（2）控制共振。通過減振膠的連接，增加了外板穩(wěn)定性，加固了車體結構，改變了車體固有頻率，減弱了局部與外板產生的共振和共鳴。（3）阻尼。該類部位應用結構可以看作一種約束阻尼層結構，當加強梁和外板受振動而形變時，減振材料不僅通過上下伸縮形變衰減振動，而且在外板與減振層、減振層與加強梁之間發(fā)生剪切作用，從而消耗振動能量。（4）涂布膨脹型防振膠，可減少或取消結合焊點，提高車身外表美觀性。

3 減振膠使用工藝

減振膠分為膨脹型和非膨脹型，主要由合成橡膠、合成樹脂、增塑劑、硫化劑或固化劑、無機填料和發(fā)泡劑組成。一般形狀為膏狀（減振膨脹膠），根據(jù)使用需求也可為帶狀（減振膨脹膠帶）。

根據(jù)使用部位縫隙大小選擇膨脹型或非膨脹型。對于一些間隙較大、外板與加強梁間距烘烤前后變化大、需要提高耐槽液沖刷性、垂直縫隙、生產節(jié)拍快等部位，選擇膨脹膠帶為宜。膨脹型減振膠膨脹率可以高達500%，若過高，將導致壓縮回彈性差，影響減振壽命，一般膏狀減振膠膨脹率不超過80%，膨脹膠帶膨脹率以不超過150%為宜。根據(jù)外板剛性強弱選擇減振膠軟硬。外板剛性弱一般要求材料彈性好、粘接強度低，外板剛性強一般要求材料粘接強度高，涂布示意見圖3。

減振膠的操作工藝：（1）在頂蓋、車門加強梁和發(fā)動機、行李箱內板，按產品設計涂布減振膠，涂膠直徑應符合設計要求；（2）涂膠完畢后裝配零部件進行壓合；（3）四門兩蓋進行包邊裝配、頂蓋總成焊接裝配；（4）裝配完成后整車經過涂裝工藝，隨電泳漆工序烘干時固化，達到粘接、減振要求。涂膠方式有：機器人自動涂膠、人工手動涂膠。

減振膠是在涂裝工序隨漆面烘烤固化，固化條件應符合汽車廠家涂裝漆面烘烤條件。一般需提前進行匹配試驗，保證在生產過程中能夠完全固化，并且加熱不流掛。為防止涂裝烘烤工藝變化和異常，對減振膠造成破壞，需設定過熱烘烤性，一般烘烤溫度200 ℃以上，時間30 min左右。某型號減振膠烘烤線關系及固化窗口見圖4。

在車身經過涂裝前處理（冷水、熱水、脫脂液、除銹液、磷化液等）、電泳的沖刷和侵蝕時減振膠應具備良好的耐液性，即在脫脂液、磷化液及電泳液中浸泡無不良反應，不會脫落、造成涂裝液體的污染和性能上的改變。首次使用或更換處理液前必須作驗證實驗。

4 減振膠應用工藝問題及解決方法

4.1 膏狀減振膠開裂問題

內板、加強梁與發(fā)動機蓋或車頂之間出現(xiàn)縫隙，類似開裂。原因分析：（1）內外板包邊縫隙大；（2）門蓋包邊強度不夠，導致門蓋內板總成與門蓋外板總成錯動；（3）外板與加強梁間隙變大；（4）進入槽液時槽液沖刷導致。此外，在車門或側圍等垂直部位也會出現(xiàn)一些開裂問題。原因分析：膨脹率太低導致開裂。

解決方案：（1）涂膠直徑或包邊間隙符合涂膠工藝，產品結構穩(wěn)定不產生變形；（2）對門蓋包邊部位使用折邊膠預烘烤或焊接固定，保證包邊結構強度；（3）增加膠體黏度，抵抗水流沖擊，但會導致涂膠擠出困難；（4）膨脹膠膨脹率滿足產品間距要求。

4.2 外板出現(xiàn)凹坑或鼓包

面漆噴涂固化后，車身外板出現(xiàn)凹坑或鼓包。原因分析：（1）車身鋼板薄或強度低；（2）減振膠粘接強度高，硬度高；（3）膨脹系數(shù)不匹配；（4）鋼板加熱過程中應力釋放，導致膨脹。一般歐系車用膠用到日系車上可能出現(xiàn)，不要在車身未完全冷卻前檢測車身是否鼓包。

解決方案：

①選擇硬度小于18A（邵氏硬度，下同）、柔軟減振膠產品，使鋼板變形時減振膠隨之變形，不影響鋼板外觀，采用硬度3～15A的減振膠非常有效；②降低減振膠的強度，但應滿足產品設計要求；③對車身局部補強，鋪貼補強膠片，增加車身局部剛性。

通過降低硬度能大幅度解決凹坑問題，但無法完全消除，一般夏季無問題，10月～3月仍會出現(xiàn)凹坑問題，概率在1%左右。將出現(xiàn)問題部位減振膠割斷，但不要去除，這樣仍有減振效果。

4.3 減振膠流掛、脫落問題

膏狀減震膠在運輸顛簸后流掛、脫落，影響車身的電泳效果。原因分析：（1）膏狀減震膠膠體強度低；（2）減振膠分子向被粘物表面的移動、擴散和滲透減弱，潤濕變差，減振膠與外板與加強梁形成物理化學和機械結合過程減緩，造成減振膠脫落。

解決方案：（1）采用膨脹膠帶代替膏狀膠；（2）調整減振膠配方，提高強度。

5 減振膠最新進展

（1）低固化溫度，與無鉛電泳漆固化匹配，固化條件在160 ℃/10 min。環(huán)保，節(jié)能。

（2）低硬度、彈性減振膠，與各種車身鋼板匹配、無拉坑變形等問題，減振效果優(yōu)良。

（3）減振膠與點焊密封膠通用，簡化焊裝車間用膠品種。

（4）修補用減振膠的研發(fā)，產品室溫固化，用于因開裂等造成的缺膠問題。

6 結語

根據(jù)白車身的設計要求、制造工藝選擇合適的減振膠，可以消除蓋板與加強梁間因振動而產生的噪音，符合NVH的要求，滿足顧客日益提高的駕乘需求。同時減振膠具有較高的粘接強度，烘烤固化后將外板與加強梁緊密結合形成整體，避免因裝配在外板上焊接造成的外觀缺陷。目前減振膠在汽車制造過程中普遍應用，選擇合適的減振膠，對提高產品質量有著重要意義。