汽車蓄電池箱殼體破裂的粘接修復(fù)

牛芳芳

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安710089）

前 言

目前汽車蓄電池均采用免維護(hù)的鉛酸電池。鉛酸蓄電池是電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。與鋰離子電池相比較，鉛酸電池耐低溫，在-50℃都能發(fā)動(dòng)汽車，鉛酸電池的成本也比較低。免維護(hù)的鉛酸蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水，其還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)[1]。汽車蓄電池的殼體一般采用聚丙烯塑料，這種塑料殼體由于各種原因會發(fā)生破裂。粘接修復(fù)是一種工藝簡單，且修復(fù)效果良好的修復(fù)方式，所以對于蓄電池殼體的粘接修復(fù)工藝的探討顯得尤為重要。

1 汽車蓄電池殼體破裂原因分析[2,3]

（1）搬運(yùn)拆裝不慎，受到碰撞而破裂

搬運(yùn)不慎，使蓄電池失落或碰撞而破裂；在車輛上安裝不當(dāng)，過松過緊，行車時(shí)受顛簸、震動(dòng)而破裂；拆裝時(shí)猛撬猛擊，使蓄電池受到劇烈的撞擊而破裂

（2）電解液密度低，殼體發(fā)生凍裂

在寒冷的冬季，由于維護(hù)不到位，造成電解液密度過低，從而使得殼體發(fā)生凍裂。

（3）殼體材料的失效

殼體塑料材質(zhì)的內(nèi)部缺陷以及在長期使用過程中，受外界各種環(huán)境因素影響下，發(fā)生老化導(dǎo)致材料失效而破裂。

通過上述原因分析，認(rèn)為操作不當(dāng)、外界環(huán)境影響及殼體材料的失效都會造成蓄電池殼體的破裂。

2 汽車蓄電池殼體破裂的粘接修復(fù)工藝

2.1 明確汽車蓄電池殼體的破裂部位及破裂程度

利用220V 交流電壓檢查法，根據(jù)電壓表指針的偏轉(zhuǎn)情況來初步判定是否存在裂紋，一般電壓表指針不偏轉(zhuǎn)，說明完好無損；若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，即有指示，則表明有裂紋。外殼裂紋位置的確定將沖洗干凈的外殼表面擦凈吹干，殼內(nèi)加滿清水至上沿10mm 處，將重點(diǎn)懷疑滲漏處涂上染色滲透探傷劑，裂紋滲漏的形狀便會顯現(xiàn)出來。然后沿裂紋的走向刻出印跡并畫出裂紋端點(diǎn)位置[4,5]。

2.2 粘接修復(fù)部位的表面處理[6,7]

（1）利用3%～6%的熱的氫氧化鈉堿液除去蓄電池殼體的油漬；

（2）用砂紙將破裂部位周邊進(jìn)行打磨，以保持適當(dāng)?shù)拇植诙龋?/p>

（3）由于聚丙烯屬于難粘塑料，所以還要用化學(xué)處理液進(jìn)行處理，化學(xué)處理液的配方如表1。將此化學(xué)處理液噴淋在殼體裂紋表面進(jìn)行進(jìn)一步處理。

（4）最后用清水沖刷并干燥。

表1 化學(xué)處理液配方表Table 1 The formula of etching solution

2.3 膠粘劑的選擇和配制

根據(jù)分析汽車蓄電池箱的工作環(huán)境，粘接修復(fù)需選用一種耐酸堿性均很好的膠粘劑。由于環(huán)氧-聚硫膠具有突出的耐強(qiáng)酸堿性，所以本次粘接選用環(huán)氧- 聚硫膠。按照表2 所示的環(huán)氧- 聚硫膠的配方表配制膠粘劑[6,7]。

表2 環(huán)氧-聚硫膠的配方表Table 2 The formula of epoxy- polysulfide adhesive

2.4 汽車蓄電池殼體的粘接修復(fù)工藝

（1）修復(fù)材料的準(zhǔn)備

①無堿無蠟玻璃纖維布的準(zhǔn)備

首先配制5%的KH-550 的乙醇溶液，對玻璃纖維進(jìn)行表面處理，而后將玻璃纖維布烘干，最后根據(jù)待修復(fù)部位的尺寸和形狀剪裁玻璃纖維。

②按照2.3 中表2 所示的環(huán)氧- 聚硫膠的配方，準(zhǔn)確稱量各組分，并依次加入各組分充分?jǐn)嚢鑲溆谩?/p>

（2）粘接修復(fù)過程

首先按照2.2 的表面處理方法對裂紋處進(jìn)行脫脂、打磨、化學(xué)處理及清洗，然后用刮刀或其他利器沿外殼裂紋開一V 型槽，而后將環(huán)氧- 聚硫膠涂抹于裂紋處，隨后在裂紋內(nèi)外兩側(cè)各鋪一層無堿無蠟的玻璃纖維布，每涂一遍膠而后就貼一層玻璃布，一般粘貼2 至3 層，最后在玻璃布外面再涂一層環(huán)氧- 聚硫膠，室溫固化48h[6～8]。

3 膠接修復(fù)效果檢查

3.1 高壓火花檢查法

利用汽車上的蓄電池、點(diǎn)火線圈、揚(yáng)聲器、繼電器及高壓線等組成的電路來檢查，即檢查時(shí)，先將開關(guān)閉合，然后手持兩高壓電極并不斷移動(dòng)，與此同時(shí)觀察放電電極之間有無火花產(chǎn)生。若有火花，說明蓄電池殼的外殼已修復(fù)完好。

3.2 電池殼體修復(fù)前后電性能對比

由于蓄電池殼體產(chǎn)生裂紋后，常常會導(dǎo)致電解液滲漏，導(dǎo)致電解液量減少，從而使蓄電池內(nèi)阻升高，端電壓及容量降低。而經(jīng)過粘接修復(fù)，補(bǔ)充電解液后，因修復(fù)完好，電解液不再滲漏，電池的電性能指標(biāo)恢復(fù)正常值。

表3 蓄電池電性能指標(biāo)Table 3 The electrical performance of battery

3.3 電池殼體修復(fù)前后力學(xué)性能對比

對于蓄電池聚丙烯殼體要求其滿足拉伸強(qiáng)度不低于20MPa，常溫的缺口沖擊強(qiáng)度不低于28 kJ/m2[9]，通過表4 的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，可以看出修復(fù)效果達(dá)到力學(xué)性能要求。

表4 蓄電池殼體力學(xué)性能指標(biāo)Table 4 The mechanical performance of battery shell

4 結(jié) 語

汽車蓄電池箱的外殼膠接修復(fù)要獲得良好的膠接效果，膠接工藝過程如表面處理工藝、膠粘劑配方及修復(fù)工藝參數(shù)等、環(huán)境因素及操作者的技術(shù)都要嚴(yán)格控制。一般裂紋處采用3%～6%的熱的氫氧化鈉堿液進(jìn)行脫脂處理，砂布打磨及重鉻酸鉀-濃硫酸化學(xué)處理液噴淋處理并清洗干燥后，采用一定配方的環(huán)氧- 聚硫膠與無堿無蠟的玻璃纖維布進(jìn)行膠接修復(fù)，修復(fù)過程中采用涂膠及玻璃布貼敷增強(qiáng)的方式，最后室溫固化48h，完成整個(gè)粘接過程。