◆文/廣東 謝小平 姚建 馬思邊

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)汽車排放提出了更高的要求，制造出“低能耗、低排放”，甚至“零排放”的汽車是汽車行業(yè)需要思考的問題。而輕量化是降低能耗、減少排放的最為有效的措施之一，越來越多的研究機(jī)構(gòu)和汽車行業(yè)將其研究工作的重點(diǎn)放在汽車輕量化上。而使用輕量化材料成為一大發(fā)展趨勢(shì)，越來越多的汽車車身使用超高強(qiáng)度鋼和鋁合金材料。

汽車車身是由各鈑金件通過鉚接、焊接以及螺栓連接等方法組成的一個(gè)整體，為了滿足人們對(duì)汽車安全性能的要求，在車身受損后，通常會(huì)采用更換新件的形式進(jìn)行維修。而對(duì)于超高強(qiáng)度鋼或鋁合金車身的維修是鈑金維修技師面前的一大難題，超高強(qiáng)度鋼材料厚度比較薄，使用傳統(tǒng)焊接時(shí)焊接溫度高，會(huì)降低超高強(qiáng)度鋼材料強(qiáng)度，導(dǎo)致車體材料下降，影響安全性能；鋁合金材料使用傳統(tǒng)焊接工藝較難焊接，鋁合金材料容易出現(xiàn)材料焊穿現(xiàn)象，材料強(qiáng)度下降，影響安全性能。為了保證維修后汽車的安全性能，越來越多的汽車制造商推出了膠粘鉚接維修方案。

捷豹路虎(JLR)是一家擁有兩個(gè)頂級(jí)奢華品牌的英國(guó)汽車制造商，在其車型的設(shè)計(jì)中越來越多地使用了鋁合金材料，其原廠的車輛維修手冊(cè)中推薦3MTM結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠應(yīng)用在他們的鋁制車身維修中。特斯拉(Tesla)電動(dòng)汽車的車身設(shè)計(jì)中也運(yùn)用了較多的鋁合金等輕量化材料，其原廠的車輛維修手冊(cè)中也推薦3MTM結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠應(yīng)用在他們的鋁制車身維修中。此外，保時(shí)捷(Porsche)、奔馳(Mercedes Benz)寶馬(BMW)豐田(Toyota)等也在其原廠的車輛維修手冊(cè)中推薦使用膠粘鉚接工藝，且膠粘鉚接工藝作為車輛維修的新技能，已經(jīng)列入各大主機(jī)廠售后培訓(xùn)及考核中，預(yù)計(jì)越來越多的車輛鈑金維修中會(huì)應(yīng)用膠粘鉚接工藝進(jìn)行維修，以確保售后維修高品質(zhì)。

一、膠粘鉚接技術(shù)優(yōu)勢(shì)

膠粘鉚接技術(shù)在鈑金售后維修中能得到不斷應(yīng)用推廣，主要是因?yàn)槟z粘鉚接工藝相對(duì)于傳統(tǒng)點(diǎn)焊維修工藝擁有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1.對(duì)車身材料強(qiáng)度影響小。使用傳統(tǒng)的焊接工藝時(shí)，焊接溫度較高，會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致連接處的材料強(qiáng)度明顯降低。圖1所示1 500MPa強(qiáng)度的鋼片，采用焊接后，焊接附近區(qū)域的鋼片強(qiáng)度降低，僅有590MPa。而膠粘鉚接工藝維修后，連接處附件應(yīng)力分布均勻，對(duì)材料強(qiáng)度影響小。

圖1 傳統(tǒng)焊接工藝會(huì)降低板件強(qiáng)度

2.膠粘鉚接工藝可維修范圍廣。點(diǎn)焊工藝已經(jīng)成熟應(yīng)用于鋼材與鋼材之間的連接，但對(duì)于鋼材與鋁材異種材料的連接、非金屬材料之間的連接是現(xiàn)有點(diǎn)焊工藝的難點(diǎn)。因?yàn)楫惙N金屬材料之間直接采用點(diǎn)焊連接會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，不僅影響連接處強(qiáng)度，而且會(huì)加速材料本體的腐蝕。而采用膠粘鉚接工藝不僅可以解決連接問題，還可以避免異形材料之間的腐蝕。

3.膠粘鉚接工藝具有抗腐蝕性能。使用焊接維修后，還需要對(duì)維修后部位涂抹密封膠以防止腐蝕，而使用膠粘鉚接工藝的車輛，可保證與車身同壽命的防腐蝕性能。在圖2中，采用膠接的板件在經(jīng)歷長(zhǎng)期腐蝕老化后，膠接部位(藍(lán)色標(biāo)注區(qū))基本未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，而未使用膠粘的部位(黃色標(biāo)注區(qū))則出現(xiàn)明顯的腐蝕。

圖2 使用膠粘與未使用膠粘的腐蝕性對(duì)比

4.膠粘鉚接工藝省時(shí)省力。采用焊接工藝會(huì)產(chǎn)生大量的火花，因此在維修時(shí)大部分內(nèi)飾需要拆除，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。膠粘鉚接工藝不會(huì)產(chǎn)生火花，在很多部件進(jìn)行維修時(shí)，無需拆除或只需拆除極少數(shù)內(nèi)飾，施工方便。表1列出了粘結(jié)工藝與焊接工藝的特點(diǎn)對(duì)比。

表1 膠粘工藝與焊接工藝特點(diǎn)對(duì)比

5.膠接鉚接工藝動(dòng)態(tài)疲勞性能。圖3顯示了采用不同連接工藝的工件連接部位動(dòng)態(tài)疲勞性能，圖中橫坐標(biāo)表示動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)，以lgN為單位，以點(diǎn)焊為例，數(shù)字為4.5，代表點(diǎn)焊連接處經(jīng)歷104.5次以后出現(xiàn)的破壞。從圖中可以看出，采用不同連接工藝，工件連接部位的動(dòng)態(tài)疲勞性能表現(xiàn)有較大區(qū)別，點(diǎn)焊動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)為104.5，而膠粘鉚接可以達(dá)到108.5，動(dòng)態(tài)疲勞性能明顯優(yōu)于焊接工藝。

圖3 不同連接工藝的動(dòng)態(tài)疲勞性能

二、膠粘鉚接工藝的操作方法

目前汽車售后結(jié)構(gòu)件維修中使用的結(jié)構(gòu)膠主要為雙組分環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，如3M抗沖擊結(jié)構(gòu)膠07333(圖4)是一款雙組分環(huán)氧粘結(jié)膠，具有卓越的粘結(jié)性能，可廣泛用于多種金屬上，比如鋼，鋁等。非常適用于汽車維修中多種類鈑金件的粘結(jié)，比如門板、翼子板、側(cè)后圍板、頂棚等外部件，此外還可以應(yīng)用于原廠特殊設(shè)計(jì)需要具有抗沖擊強(qiáng)度的部件，如前后圍結(jié)構(gòu)件、車體側(cè)邊結(jié)構(gòu)件、后底部車體結(jié)構(gòu)件、門檻鈑金件等。

圖4 結(jié)構(gòu)膠及配套的打膠槍

下面以3M抗沖擊結(jié)構(gòu)膠07333修復(fù)結(jié)構(gòu)件為例，簡(jiǎn)單介紹膠粘鉚接工藝的操作方法。

1.施工前確保新?lián)Q鈑金件邊緣切割位置與車身的完整性，使用合適的清潔除膠劑徹底清潔需要粘接的表面(圖5)。

圖5 清潔工件表面

2.使用砂帶機(jī)配合P80砂帶去除新替換鈑金件上的電泳涂層，并去除車身內(nèi)鈑金件上的漆層和銹跡(圖6)。

圖6 去除工件上的涂層及銹跡

3.將新鈑金件與車身定位，檢查新舊件是否匹配，定位后將需要鉚接的部位進(jìn)行鉆孔預(yù)鉚接準(zhǔn)備(圖7)。

圖7 對(duì)鉚接部位進(jìn)行鉆孔預(yù)鉚接

4.將結(jié)構(gòu)膠放入膠槍，打開膠管的前端密封蓋，擠動(dòng)膠槍，保證兩組成分的膠都打出，將自動(dòng)混合膠嘴連接到結(jié)構(gòu)膠膠頭上，擠出3～4cm膠并檢查是否充分混合(圖8)。

圖8 檢查兩種成分的膠是否充分混合

5.在兩個(gè)需粘結(jié)的鈑金件表面上都打上膠，并用刷子刷涂均勻，覆蓋所有裸露的金屬表面(圖9)。

圖9 在工件鉚接部位打膠

6. 額外施涂一條結(jié)構(gòu)膠到其中一個(gè)鈑金件表面，確保膠用量足夠覆蓋所有粘接區(qū)域(圖10)。

圖10 給其中一工件額外打膠

7.將新鈑金件準(zhǔn)確定位于車身部件上并夾緊固定，擠出來的膠用刷子涂刷均勻，可作為密封使用(圖11)。

圖11 涂刷被擠出的結(jié)構(gòu)膠

8.在結(jié)構(gòu)膠未固化前對(duì)需要鉚接的部位進(jìn)行鉚接處理，多余的膠用除膠劑去除(圖12)。

圖12 去除多余的結(jié)構(gòu)膠

9.粘接好的部件可以常溫固化，也可以通過加熱加速固化，固化后拆除固定夾具(圖13)并進(jìn)入下一工序。

圖13 固化后拆除固定夾具

在鈑金結(jié)構(gòu)修復(fù)中，使用膠粘鉚接工藝可以極大地提高車輛維修品質(zhì)，保證車輛維修后的安全性能，同時(shí)大幅提高鈑金維修的工作效率，減小勞動(dòng)強(qiáng)度。相信隨著汽車輕量化的發(fā)展及鋁車身的使用與推廣，膠粘鉚接工藝會(huì)更多地運(yùn)用于鈑金結(jié)構(gòu)修復(fù)工作中，更好地為車主和維修技師服務(wù)。