杜志強　魏玲

摘要：介紹了汽車涂膠技術與其他連接技術的特點及相關性能、涂膠粘結(jié)的工作原理及白車身用膠用途，并對涂膠可能存在的質(zhì)量問題提供了相應的控制方法和評判樣片，以及簡單介紹了目前涂膠過程質(zhì)量監(jiān)控所使用的在線檢測技術。

關鍵詞：涂膠；汽車用膠；膠功能；質(zhì)量控制

隨著汽車工藝的飛速發(fā)展以及能源緊缺帶來的影響，對汽車減重提出了更高的要求，越來越多輕型材料應用于汽車產(chǎn)業(yè)，隨之而來車身連接也從點焊等單一金屬連接技術向冷連接、機械連接、熱連接多種連接技術共存方向發(fā)展。而這其中膠作為重要的輔助材料，自20世紀70年代起，在汽車生產(chǎn)應用中占越來越高的比重[1]，已成為車身制造不可或缺的一種技術。合格的粘合技術使車身安全系數(shù)更高，車輛壽命更長[2]。涂膠連接不僅能夠密封防水、提高NVH性能、隔音降噪，同時還能部分代替鉚接等連接技術起到強度連接和明顯減重的作用。

涂膠與其他連接技術優(yōu)缺點對比

焊接、鉚接和螺紋連接會對材料性能帶來變化，使用具有一定的局限性，例如存在熱輸入的焊接等連接方法會對熱影響區(qū)的材料性能帶來一定的變化，會導致材料在外在能量的輸入下發(fā)生形狀變化，如果對外觀面有影響，后續(xù)需要進行修復工作。鉚接和螺紋連接會對板材鉆孔，造成材料性能減弱，同時連接強度僅體現(xiàn)在連接點位置。

涂膠技術適用于幾乎目前所有材料的連接，由于無外界能量的輸入給連接材料，理論上不會損傷材料。同時由于連接區(qū)域內(nèi)應力是均勻分布的，不會造成其他焊接導致的連接點應力集中類問題，如圖1所示。對于部分連接點位置很小的材料仍舊能夠涂敷發(fā)揮作用，而類似點焊等連接技術均有最小的焊接面積要求和操作空間要求，制約相關使用[3]。由于膠類材料屬性，膠類密度比金屬材料類小，所以膠連接能夠起到明顯減重作用。

但是由于膠類的材料屬性，決定材料會在一定的溫度下失效。而且隨著時間，膠類的性能會發(fā)生變化，例如車門類密封膠條，老化會導致關門力更小，會導致漏水風險。膠類連接對環(huán)境和人員操作有著一定的要求，需要防止環(huán)境與膠類物質(zhì)的互相污染。

涂膠的作用原理

膠粘接是依靠膠自身材料的內(nèi)聚力和對其他材料的粘附力起作用的。材料分子內(nèi)部的化學鍵起到了連接作用，這也是材料自身強度的主要來源，另外材料分子之間存在纏繞和物理相互作用，與化學鍵構(gòu)成了材料強度表征。而材料的粘附作用體現(xiàn)在膠與其他材料的吸引力，這種力包括化學鍵、物理作用及表面之間的微機械嚙合。

從以上可知，如果需要提高膠粘結(jié)的強度，需要保證材料自身以及粘結(jié)材料的粘結(jié)力。對于涂敷材料的表面處理是需要保證的?？梢圆捎脵C械或者物理方法對基材表面進行表面處理，處理完畢的基材表面可以進行底涂等防護以提高涂敷后的粘結(jié)能力。

白車身涂膠用途分類

目前已知的白車身用膠主要有3種類型：結(jié)構(gòu)膠、密封膠、折邊膠。結(jié)構(gòu)膠主要表現(xiàn)高強度、高剛度，例如Dow陶氏公司的Betamate 1620，1630等。此類涂膠經(jīng)常配合機械連接技術，與機械連接技術共同保證連接位置的強度剛度要求。密封膠類主要體現(xiàn)材料的防腐、密封作用，例如Eftec依多科公司的RA310、RA350、RA820。密封膠主要用于比較容易進水的位置，例如A柱與翼子板接觸位置。此類膠涂敷要求必須溢出以保證密封性同時為了注重美觀，此類涂膠不易觀察到。折邊膠是用于車身覆蓋件包邊區(qū)域，作用防止折邊位置積聚水分腐蝕連接位置。例如Lord洛德公司的2K折邊膠Versilok253、254，Dow陶氏公司的1K 折邊膠Betamate1493、1041G。

對于此3類涂膠，需要抽樣檢查涂敷長度和位置是否達到設計要求。在日常生產(chǎn)中需要環(huán)一生產(chǎn)進行目視檢查和機器人視覺檢查系統(tǒng)ISRA（Quiss）共同監(jiān)控。環(huán)二質(zhì)量門對生產(chǎn)抽樣檢查[4]。環(huán)三進行抽樣剔試，以保證檢查膠的有效長度和寬度，同時折邊膠通過DIP檢查膠的填充度是否達到要求。

在線涂膠檢測技術時利用多攝像機系統(tǒng)，在涂膠過程中同步檢測涂膠信息，并在幾毫秒內(nèi)檢查出膠條位置、膠量差異并以照片輸出，以監(jiān)控涂膠質(zhì)量，某車型視覺涂膠檢測系統(tǒng)如圖2所示。

某車型部分涂膠種類及缺陷分類

膠段缺失為涂敷膠段長度達不到設計要求，有可能在生產(chǎn)過程中導致此類問題的原因：存在膠槍堵塞，機器人初始設定涂敷長度達不到，膠類位置不正確導致涂膠未被壓實等。需要依據(jù)現(xiàn)場實地查看，確定問題根本原因進行糾正。如圖3所示，此類位置在視覺涂膠系統(tǒng)中可以實時體現(xiàn)并與標準膠段照片進行比對，出現(xiàn)問題即刻進行修復并更改。

涂膠回彈是指兩板材之間的膠凝固后呈現(xiàn)網(wǎng)狀，存在大量空腔，導致膠類功能達不到。此類問題主要是由于在涂膠之后兩連接板材處于壓緊狀態(tài)，去除夾具后，板材由于配合等其他問題貼合度達不到要求，板材之間的間隙發(fā)生變化，導致板材之間的膠在壓緊后恢復不到之前狀態(tài)，大量空氣進入板材之間 [5]。后續(xù)解決此類問題需要關注相關尺寸狀態(tài)，夾具貼合狀態(tài)以及連接技術狀態(tài)，防止出現(xiàn)過壓導致板材變形引起此類問題，如圖4所示。此類問題基本上不能依靠視覺涂膠系統(tǒng)進行監(jiān)控，需要對相關夾具進行貼合檢查和板材貼合檢查。

涂膠寬度達到不要求，部分膠段由于連接位置板材之間間隙不均，導致壓實后膠段擠壓程度不夠，膠段寬度大小不均，部分寬度達不到要求，見圖5。解決此類問題需要注意板材的貼合和夾具的狀態(tài)[6]，此類問題不能依靠視覺涂膠系統(tǒng)進行監(jiān)控。

結(jié)語

白車身用膠是車身一種重要的連接技術，在日常生產(chǎn)中需要保證涂膠質(zhì)量達到要求，汽車涂膠質(zhì)量是否合格也決定了車身穩(wěn)固性、防腐性、人員安全性和舒適性。在線實施視覺涂膠系統(tǒng)可以有效監(jiān)控涂膠質(zhì)量，同時需要關注其他連接技術或夾具板材間隙帶來的影響，提高產(chǎn)品的用膠質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 戴力.汽車涂膠工藝應用研究[J].汽車零部件， 2017（8）：71-74.

[2] 陳美洋.汽車涂層質(zhì)量檢測技術研究[D].沈陽理工大學，2019.

[3] 劉民青.簡易涂膠機的研制[J].工藝裝備，2004，50（8）：40-44.

[4] 史小萌，戴海林，馬啟元.硅烷化聚氨酯及其密封膠的制備和性能研究[J].熱固性樹脂，2003，18（1）：10-13.

[5] 滕琳.汽車車身焊裝線涂膠質(zhì)量控制研究[J].企業(yè)技術實踐，2016（1）：47-49.

[6] 王會香，孫全穎.自動涂膠機械手的PLC控制[J].哈爾冰理工大學學報，2000（7）：16-18.