焊接+粘接工艺

发布时间:2010-07-13
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据粘接材料生产厂商估计,未来的车架中将会有50%的焊点被粘接所取代。然而粘接工艺中较长的凝固时间对这一技术的发展则有着一定的限制

#p#据统计,一辆中档轿车大约有5500个焊点,每个焊点的成本约0.5元。Degussa股份公司认为,在这些焊点中,50%左右的焊点可以采用粘接技术生产制造,这样可以使每辆轿车的生产成本降低700元。

通过节约700元这一数字不难看出,为什么OEM汽车生产厂对车架粘接技术感兴趣了。而目前,汽车工业企业中采用的粘接仅为10%左右,每辆汽车的粘接剂和密封材料的用量接近30kg。这些都充分体现了粘接技术有增无减的发展趋势。

采用粘接工艺技术最多的车辆当数宝马7系列轿车。在这种轿车中粘接缝的总长度已经接近150m了。最新的粘接记录是由梅赛德斯公司的S级轿车创造的,其粘接缝长度达到了180m。

很好的混合连接技术

从1998年开始,戴姆勒-克莱斯勒公司就在车架的生产制造中采用了粘接工艺技术。在老式的奔驰S级轿车中,铝质后箱板的连接采用的就是粘接工艺。在该系轿车中,粘接工艺作为车架焊接的一种补充。据戴姆勒-克莱斯勒公司的发言人Gerd Esser先生介绍,在该公司新系列轿车的设计中,以焊接+粘接工艺作为车架连接的基本工艺技术,尤其是在车架碰撞能量吸收区域和在车架刚性有着重要影响的区域中。粘接工艺可以得到较大面积的连接,具有更好的传递外力的能力。

实际上,宝马公司早在1969年就开始在车架生产中采用粘接技术了。准确地说,是在车门处采用手动涂覆粘接剂进行卷边扣缝的粘接、发动机舱盖和后货箱舱盖等零部件的粘接。在这些零部件采用粘接工艺之后,其强度和防腐性能得到了显著改善。

从1972年开始,宝马公司采用了自动粘接技术。从那时起,点焊-粘接的复合连接工艺技术不断地得到发展:在现代的宝马7系轿车中,粘接缝的长度达到了150m,是对点焊连接的最好补充。据Dow Automotive公司介绍,他们生产的1K系列的环氧树脂粘接剂在烘烤KTL底漆时即可硬化,也就是说,在180℃的温度下开始硬化。

据宝马公司的发言人MichaelBlabst先生介绍,在5系列轿车中使用的最新的、高技术含量的粘接工艺技术是铝质前部结构与钢制车架间的冲压铆钉粘接。这样一来,除达到了持久的连接性能以外,还得到了很好的铝-钢隔离,有效地防止了铝-钢连接时的电化学腐蚀。

车头重量减轻25%

在大众公司的新型Polo轿车中,车头部件的钢材采用了KTL阴极沉积涂漆工艺进行防腐处理,并且带有聚丙烯塑料成形件。为了完成新型Polo车头的连接任务,Dow Automotive公司研制开发了聚丙酸脂基的2K系列的双组份粘接材料。这种新型粘接剂不进行任何特殊处理就可以将表面材料粘接在一起,并且投入成本较低。采用这种粘接工艺后,使得混合结构设计的车头重量减轻了25%。

据大众公司另一位发言人Hartmuth Hoffmann先生介绍,未来的汽车中将会更多地采用粘接技术,利用粘接工艺可以在保证板件不变形的前提下实现可靠的连接。

奥迪公司也明确地看到了粘接技术在汽车制造业中的发展趋势。据奥迪公司负责汽车研发设计的Carsten B r博士称,在汽车生产制造的各个方面,粘接工艺的使用正在不断增加。在20世纪时,车架生产的主要工艺技术是焊接;到了21世纪时,车架生产制造的主要工艺技术将会是粘接。

B r博士认为,粘接技术能否得到广泛应用取决于粘接材料的研发情况,例如2K粘接剂在车架制造中预硬化的进展情况等。车架组件在粘接预硬化后有着很好的强度和刚性,足以保证在厂内运输和CKD运输的需要。

使用粘接工艺技术的最大障碍是对粘接连接的不可计算性。为了保障各个部件的可靠性,目前需要进行大量的试验、测试。

从全局来看,设备制造技术中单组元和多组元粘接剂的研发有了长足发展,从而也大大提高了粘接工艺技术的可靠性。但是,始终存在着对粘接技术的限制,如同所有的聚合物一样,在温度升高时会出现强度损失,粘接剂的老化也很快。

受到一定限制

在福特公司中,车架设计制造的专业人士对粘接技术持保留态度。据Stamping & Body设计公司Saarlouis厂的部门负责人介绍,汽车车架的粘接,以提高强度和替代其他连接工艺技术为目的。福特公司目前仅在Focus和新型福克斯C-Max型轿车的挡风玻璃下框中采用了这一技术。

这位负责人认为,从汽车的生产制造过程来看,粘接技术不够灵活,等待硬化的时间太长,另外,与其他连接技术相比,粘接技术的可行性也较小。因此,目前福特公司很少使用粘接技术。在福特公司的Focus车架中,他们只对20余处的板金件接缝和车架结构连接点进行了粘接,目的在于减少车辆的振动。每个粘接点使用的粘接剂最多可达650g。

福特公司科隆冲压和车架厂的领导人Stefan Loth博士讲述了一个有趣的粘接剂使用特性:“当我们在粘接剂中加入了一种颗粒物时,我们可以利用颗粒物尺寸的大小精确地控制被粘接板材的间距,而不会对焊点的外观产生任何可见的影响。”据Loth博士介绍,限制粘接工艺使用的主要原因是粘接剂较长的硬化时间。对此,粘接剂生产厂很快做出了反应,研发了快硬的2K系列双组分粘接剂。

在汽车使用寿命结束时,清除车架粘接剂的研究工作也取得了长足进展。“简单方便地清除粘接材料”是OEM汽车生产厂家的一项非常重要的要求。大众公司希望有一种‘智能化’的、便于回收再利用的粘接剂,并且有着很好的碰撞缓冲性能。

据了解,Degussa公司研发出一种新的粘接剂,可以在电磁场中加热硬化,并通过定点加热的方法而解除粘接,从而满足了汽车生产厂家的要求。


粘接的优点

粘接可以连接不同材质的材料,既节省能源,而且无需使用其他辅助材料。它是一种可以替代焊接的连接工艺技术。另外,据Degussa公司介绍,当使用薄板材料制造高强度粘接车架时,使用1kg的粘接剂可以将车辆的重量减轻25kg。采用粘接连接的车架结构刚性比焊接车架提高了10%-30%。另外,粘接剂还有着很好的密封作用,可以减少振动、降低噪音、防止锈蚀等。

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