郭媛鈺，何妍

（北京奔馳汽車有限公司，北京 100176）

前言

作為客戶關(guān)注的熱點(diǎn)之一，后備箱密封系統(tǒng)以及后備箱漏水問題對于整車的評價(jià)結(jié)果尤為重要。良好的密封性成為檢驗(yàn)汽車后背箱的一項(xiàng)重要功能性指標(biāo)。然而，在整車的生產(chǎn)制造過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)后備箱漏水的議題。因此，如何對漏水問題的根本原因進(jìn)行高效分析，以及在今后的設(shè)計(jì)中如何降低此類風(fēng)險(xiǎn)成為了各個(gè)主機(jī)廠亟待解決的問題。

隨著汽車造型的不斷變化與發(fā)展，顧客對于后備箱開口尺寸提出了更大的需求。另外隨著汽車產(chǎn)業(yè)更高的柔性化生產(chǎn)的需求，以及爭取更高的效益，后備箱密封膠條的斷面設(shè)計(jì)也需要適應(yīng)多種鈑金造型和不同的焊接結(jié)構(gòu)。這對后備箱密封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及性能提出了更高的要求[1]。

1 密封系統(tǒng)失效的影響因素

本文討論可能導(dǎo)致后備箱密封系統(tǒng)失效的各項(xiàng)因素，旨在為后備箱漏水問題提供分析優(yōu)化及解決方案。

典型的后備箱密封結(jié)構(gòu)由車身鈑金法蘭邊、密封膠條以及后備箱門內(nèi)板組成，圖1 為此系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖。箭頭所指示的為水流方向。

圖1 后備箱密封系統(tǒng)示意圖

常見的漏水失效模式分為兩種情況：（1）水流通過膠條泡管表面流入后備箱內(nèi)；（2）水流通過膠條內(nèi)齒結(jié)構(gòu)從法蘭邊流入后備箱。基于這兩種不同的漏水情況，常見的可導(dǎo)致漏水的主要因素可分為三個(gè)方面：后備箱膠條、后備箱車身鈑金法蘭邊狀態(tài)以及裝配過程中對于漏水問題產(chǎn)生的不良影響[2]。

2 后備箱密封條

后備箱密封膠條是構(gòu)成后備箱密封系統(tǒng)的重要零件，其典型的斷面結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 后備箱膠條典型斷面結(jié)構(gòu)（左：雙腔，右：單腔）

通常此膠條結(jié)構(gòu)由密實(shí)膠，發(fā)泡膠，密封劑，金屬骨架以及纖維線構(gòu)成。其中密實(shí)膠主要分布在膠條開口、內(nèi)齒以及擋水唇邊處，發(fā)泡膠主要分布在頂部泡管、裝飾唇邊以及部分內(nèi)齒處。

2.1 插拔力

插拔力是衡量膠條裝配性的重要功能參數(shù)，其數(shù)值主要由金屬骨架的開口大小和膠條內(nèi)齒長度、厚度、材料及角度決定。插入力主要影響了安裝的難易程度，插入力過大時(shí)會(huì)導(dǎo)致操作者難以將膠條安裝到位，通常情況表現(xiàn)為鈑金法蘭邊無法插入到一定深度的密封劑中，因而導(dǎo)致漏水問題。由于插拔力的大小通常是通過開口，齒形，材料的硫化程度而決定的，因此插入力與拔出力的數(shù)值具有相關(guān)性。插入力偏大時(shí)拔出力也會(huì)偏大，而插入力過小也會(huì)造成拔出力偏小，使膠條無法穩(wěn)固地固定在鈑金上，進(jìn)而導(dǎo)致膠條脫落而引發(fā)的漏水問題。

2.2 壓縮載荷

壓縮載荷簡稱CLD，指的是將膠條泡管壓縮到指定型變量時(shí)所受的力值。在膠條長度相同，后備箱內(nèi)間隙相同的情況下，膠條的壓縮載荷越高，其與后備箱蓋的壓力就越大。較高的壓縮載荷對于漏水和顛簸路段后備箱的噪音問題有利，然而如果膠條的壓縮載荷過高也會(huì)造成后備箱門無法閉合的問題。

圖2 是兩種典型的泡管設(shè)計(jì)，分別為單腔型和雙腔型。一般材料、壁厚相同的情況下單腔型泡管的壓縮載荷更小，適用于重量較輕的后備箱蓋。

2.3 金屬骨架

后備箱膠條的金屬骨架有兩種，分別為編織帶骨架和沖壓鋼/鋁骨架（圖3）。由于后備箱開口造型的需求，金屬骨架要滿足更小的拐角半徑R，在拐角處保證橡膠與鈑金的貼合，從而起到更好的密封效果。

圖3 金屬骨架（左：編織帶，右：沖壓鋁帶）

此外，編織帶骨架具有更大的回彈性，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)加工及主機(jī)廠裝配中對滾壓工裝的要求更高。

2.4 密封劑

密封劑注于膠條開口的底部，粘度高不易揮發(fā)。裝配完成后鈑金插入密封劑中形成密閉型腔從而達(dá)到密封的效果。因此，在設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)中灌膠重量、高度和位置都是把控產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素。

3 后備箱鈑金狀態(tài)

3.1 鈑金偏移

對于后備箱漏水問題而言，鈑金偏移主要指法蘭邊長度過長/過短，多層鈑金的錯(cuò)位和面差。過長的法蘭邊會(huì)導(dǎo)致?lián)跛竭厽o法接觸到車身，使密封條內(nèi)齒受到更大的水壓。而過短的法蘭邊會(huì)導(dǎo)致鈑金無法插入到膠條底部，因此無法充分與密封劑接觸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在法蘭邊頂部與膠條密封劑邊緣形成縫隙，導(dǎo)致漏水情況的發(fā)生。

多層板金或多層鈑金搭接的縫隙處的漏水情況大約占80%，這是由于在多層鈑金處更容易出現(xiàn)鈑金偏移，內(nèi)外板錯(cuò)位或斷差的情況。

圖4 所示為可接受的法蘭邊內(nèi)外板面差。通常情況下，為了降低后備箱的漏水風(fēng)險(xiǎn)，需要保證外法蘭邊長度高于內(nèi)側(cè)，且內(nèi)外鈑金面差不可大于2mm。

圖4 法蘭邊內(nèi)外板面差

3.2 鈑金厚度

一般情況下后備箱膠條所裝配的法蘭邊由1-3 層鈑金構(gòu)成，理論鈑金厚度大約在0.7mm-4.5mm 范圍內(nèi)。然而由于焊點(diǎn)質(zhì)量的影響會(huì)導(dǎo)致鈑金與鈑金之間無法緊密貼合，從而形成超過2mm 甚至達(dá)到4mm 的縫隙。而過厚的法蘭邊以及較大的鈑金縫隙會(huì)導(dǎo)致膠條難以裝配到位，密封劑無法完全填充或者裝配后產(chǎn)生不良形變從而導(dǎo)致漏水。

3.3 法蘭邊角度與內(nèi)間隙

法蘭邊角度和后備箱蓋與之形成的內(nèi)間隙是影響膠條泡管形變狀態(tài)和被壓縮量的重要因素。在設(shè)計(jì)中法蘭邊與車身鈑金的倒角有明確的定義，法蘭邊角度的偏差會(huì)導(dǎo)致泡管姿態(tài)的傾斜，而內(nèi)間隙過大會(huì)導(dǎo)致泡管達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的壓縮載荷。這兩個(gè)因素都會(huì)造成泡管部位無法達(dá)到理想的密封效果，同時(shí)也會(huì)對關(guān)門力造成影響。

3.4 法蘭邊切邊缺陷

切邊不齊以及焊渣未處理是法蘭邊切邊的常見問題[3]。切邊線的平整度是保證密封腔封閉的條件，切邊缺料的位置會(huì)使整個(gè)閉合的腔體打開，導(dǎo)致水流的流入。而對于焊接處的焊渣，需要及時(shí)手工返修打磨，以防止凸出的余料對膠條的裝配造成影響。

4 裝配相關(guān)問題

4.1 插入角度與泡管姿態(tài)

理想的裝配狀態(tài)下，鈑金應(yīng)該垂直于膠條底部，緊貼在定位內(nèi)齒上。由于人員操作及后備箱造型角度等原因，實(shí)際的裝車狀態(tài)無法完全達(dá)到理論位置。因此，如何規(guī)劃膠條的定位點(diǎn)、安裝順序以及收口位置也是影響膠條密封性能的關(guān)鍵因素。通常收口位置會(huì)設(shè)置在易操作且不易漏水的地方，盡量避開拐角處、焊縫處和鈑金搭接處。

4.2 滾壓工裝

為了方便操作人員安裝，與售后維修不同主機(jī)廠使用的為開口狀態(tài)的膠條。因此在膠條插入法蘭邊后需要通過滾壓工裝使其達(dá)到收口狀態(tài)。合適的壓輥可以增加膠條裝配后的拔出力，并且使膠條擋水條與車身更加貼合。

4.3 匹配零件狀態(tài)

為了實(shí)現(xiàn)美觀的需求，后備箱膠條需要保持與后備箱的內(nèi)飾零件一定長度的搭接。而匹配零件的不正常干涉會(huì)對后備箱膠條的姿態(tài)造成影響。因此在實(shí)際漏水問題分析過程中，后備箱側(cè)圍切邊、鎖柱蓋板的位置都是需要考慮分析的因素。

5 結(jié)論

本文針對后備箱漏水問題進(jìn)行分析，從后備箱密封條，鈑金法蘭邊狀態(tài)以及裝配過程三個(gè)方面闡述及分析了不同失效模式所帶來的漏水風(fēng)險(xiǎn)。對于后備箱膠條而言合適的插拔力，長度和金屬骨架開口是保證膠條可以緊密貼合鈑金的首要因素，而足夠高的壓縮載荷和充足的灌膠量則進(jìn)一步防止水流從泡管上方或者膠條內(nèi)部流入后備箱。對于膠條裝配的法蘭邊而言，其切邊平順度，厚度，多層鈑金搭接處的面差以及焊點(diǎn)質(zhì)量對于后備箱的漏水問題也是至關(guān)重要的。許多經(jīng)典案例表明，后備箱蓋與車身內(nèi)間隙大，會(huì)導(dǎo)致泡管上方漏水情況的發(fā)生，優(yōu)化內(nèi)間隙后可顯著改善漏水現(xiàn)象。此外，操作工安裝膠條的手法，滾壓工裝以及對應(yīng)內(nèi)飾零件的姿態(tài)也是分析此問題的重要參考項(xiàng)之一。