目前,汽車工程師開始越來越多地借助結構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,結構件粘合劑在乘用車中的應用還幾乎微不足道,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“鋼鐵領域的杰出設計研討會”(Great Designs in Steel Seminar) 期間,Anderson 及其他幾位材料技術專家向《汽車工程》雜志介紹了粘合劑在當今汽車領域中越來越重要的作用。
通常來說,結構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不再是最好的選擇了?!?/P>

機器人正在車身上施用陶氏化學的Toughened Betamate 結構件粘合劑。
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構膠粘劑。根據(jù)介紹,“通過廣泛使用結構件粘合劑,這款全新雅閣的車身剛度有所提升、車內噪聲有所降低,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(具體幅度取決于內飾的選擇),而車身的扭轉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量、降低車內噪聲,并優(yōu)化車輛的動態(tài)性能?!?/P>

Betamate 結構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構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) 結構粘合劑研發(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構粘合劑名為 Toughened Betamate,預計可在 2018 年初首次應用于量產車型。Auvil聲稱,這種結構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。
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