汽車頂棚與風道熱熔膠粘接工藝的改進

王艷斌

(一汽豐田技術開發(fā)有限公司 天津 300462)

0 引 言

隨著社會的發(fā)展，汽車作為一種代步工具已越來越廣泛地進入了每一個家庭。近年來，消費者在購買汽車過程中，有2個明顯的趨勢：一是相對于以前的5座汽車，近年來消費者對于7座等以上的汽車需求增加；二是在考慮整車性價比的同時，消費者也越來越看重汽車的舒適性。

為保證在高溫、低溫或濕熱等惡劣天氣情況下人們的舒適出行，汽車車內設置有供暖與通風系統(tǒng)。隨著車長、座位的增加，要使每個座位上的成員都能體會到舒適的乘坐感覺，供暖與通風系統(tǒng)也需要延伸到后排。這其中，頂棚通風系統(tǒng)在保證整車舒適性方面占據(jù)著重要的地位，也使得汽車頂棚與風道的關系變得更加重要。

1 裝配問題

某款車型頂棚與風道的裝配存在如下問題：①頂棚外觀在粘接風道處出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象(圖1)；②頂棚粘接的風道脫落，存在異響問題；③頂棚風道粘接位置偏差的問題。以上問題的解決，需要全面了解頂棚與風道的固定形式、打膠軌跡、打膠量、膠的類型等方面內容。

圖1 頂棚褶皺現(xiàn)象Fig.1 Folding phenomenon of ceiling

1.1 固定形式

目前，對于客車來說，內部空間較大，汽車頂棚和車頂?shù)目照{風道均為獨立、分開式的，一般在客車的頂棚上方設置獨立的風道與空調連接，這種結構的頂棚和風道各自獨立，彼此不發(fā)生關系。對于轎車、SUV來說，內部空間較緊張，頂棚與車體空間相應較小，無法滿足風道與車體單獨連接，需要將風道與頂棚連接。使用熱熔膠粘接固定是一種常用的方式。

熱熔膠粘接固定就是在頂棚粘接位置上噴涂熱熔膠，待熱熔膠未凝固前將風道粘接到頂棚上，待熱熔膠冷卻后使兩者固定在一起。這種固定形式操作方便，既可以在頂棚生產廠家又可以在整車工廠組裝車間輔助線上完成，極大地提高了安裝效率。

一般的PE吹塑成型的風道重量較小，為了確保粘接牢固，經常需要均勻施加一定的壓力，重物的重量及壓著時間需結合熱熔膠的物理特性及車間的生產節(jié)拍來設置。

1.2 打膠軌跡

熱熔膠按照一定的規(guī)則噴涂到頂棚上，這種噴涂形成的打膠路線就是熱熔膠的打膠軌跡。熱熔膠在頂棚上的噴涂軌跡是多種多樣的(圖2)。在保證粘接力的前提下，總是希望采用最短、最簡單、工時最少的打膠軌跡，這也是各方追求的方案。但實際中，打膠軌跡需要進行多種試驗驗證后才能確定。

圖2 打膠軌跡Fig.2 Gluing track

1.3 打膠量

風道系統(tǒng)依靠熱熔膠固定到頂棚上，沿著打膠軌跡，打膠量也是需要控制的一項重要內容。熱熔膠的高度、寬度最后往往影響到粘接力的大小(圖3)。采用自動化打膠設備可以控制熱熔膠的高度、寬度，進而控制打膠量。但對于沒有實現(xiàn)自動化的情況下，需要人工操作打膠機來完成，打膠機出膠速度、出膠頭大小都可以調節(jié)，因此為保證打膠量，還需要操作熟練的工人來控制移動速度。

圖3 不同的打膠量Fig.3 Different amount of glue

1.4 膠的類型

熱熔膠的類型主要有聚烴類、聚氨酯類、聚酰胺類。頂棚粘接層材質一般為PET無紡布，風道材質多為PE吹塑成形，這樣多采用聚氨酯類、聚烴類的熱熔膠。熱熔膠是膠粒狀態(tài)通過膠機高溫熔化后噴涂出來的。熱熔膠的軟化點、粘接時間等都需要結合生產工藝來選擇。

2 問題解析

頂棚外觀在粘接風道處出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象，這主要是由于頂棚的熱收縮率跟風道的熱收縮率不相同造成的。在低溫環(huán)境下，通過熱熔膠結合的頂棚和風道，在三者冷卻過程中，風道的熱收縮率大，頂棚的收縮率小，這樣頂棚就會產生多余的長度差，在兩者粘接處附近產生凹坑，形成褶皺現(xiàn)象。一般情況下，頂棚與風道材質是固定的，兩者的熱收縮率也不容易改變，這時，主要通過調整熱熔膠的打膠軌跡、打膠量、膠的類型來消除兩者產生的收縮量差別。本文研究的這款車型主要就是通過調整打膠軌跡、控制打膠量，多次組合試驗后找到最優(yōu)化的方案。

關于打膠軌跡，有以下原則：滿足粘接力的前提下，盡量縮小打膠區(qū)域；打膠區(qū)域及軌跡盡量對稱。關于打膠量，對于熱熔膠的高度、寬度、重量等都要進行管控。

頂棚上粘接的風道，要滿足汽車整個生命周期內在各種工況下(高溫、高濕、低溫、冷熱循環(huán)等)的粘接要求。等效為在上述工況下，耐久試驗后，頂棚與風道不脫離，且滿足一定的力值要求。這個力值根據(jù)經驗值一般設置為3倍的風道自重，也就是說，風道在承受3gn的加速度下不脫落。

通過要求的力值初步選定熱熔膠類型、打膠軌跡、打膠量，再按照確定的打膠軌跡、打膠量驗證各種工況下的粘接力值是否滿足要求，多次試驗后，選定最優(yōu)的方案。

風道與頂棚粘接過程中，需要依靠頂棚上打刻的標記線來定位，打刻線與風道輪廓距離3～5 mm，對于較大的風道，不需要整個輪廓都做出打刻線，但最少要確保風道每個方向的定位準確且完整。該款車型就是因為缺少了部分打刻線，造成風道安裝過程中出現(xiàn)位置偏差，從而造成粘接效果無法保證，產生脫落或者異響的問題。

3 結 論

綜上所述，風道與頂棚的熱熔膠粘接工藝簡單，操作方便，效率高，但也存在許多的變量，需要通過多次試驗驗證來找到最優(yōu)方案。另外還需要結合工廠現(xiàn)有工藝設備、人員等情況來不斷改進?！?/p>