强化车身结构用的结构粘合剂

淘气包

在汽车制造过程中，作为一种金属连接的方式，结构粘合剂的应用正处于迅猛发展阶段。结构粘合剂可增强粘接结构的刚性、耐久性和抗冲撞性。此外，由于该粘合剂的使用，使得相容性差的金属之间的粘接变容易，从成本和车身重量方面加大了车身结构优化设计的可能性。

结构粘合剂可利用环氧树脂、橡胶、丙烯酸酯和聚氨酯这些材料配制。然而，由于环氧树脂优异的机械性能以及目前汽车制造的工艺要求，因此选用环氧树脂来开发车身结构粘合剂独具优越性。

该结构粘合剂的采用有助于提高点焊设计性能，或在提高结构性能的同时，通过减少点焊数而降低成本。使汽车制造企业可对难以焊接的结构，如高强度钢材、铝材或点焊设备无法进驻的区域，进行组装。

工艺和机械性能要求

为提高车身结构的抗冲撞性，所设计的结构粘合剂在动态条件下应具有良好的韧性。同时，该粘合剂也必须满足用户工艺范围内所涉及的应用要求，如机械强度和耐久性方面的严格要求。用于汽车行业的“车身焊装车间”的粘合剂还须使用方便，具有可焊性，且对清洗剂和预处理液有良好的抗冲洗性。粘接的金属表面通常会有冲压油，因此该粘合剂还须在不清洁的金属表面形成具有持续耐腐蚀性的粘合层。当采用电泳进行固化处理时(炉温为160℃~205℃，固化时间为20~100min)，该粘合剂的强度可达到最大值。(目前，由于烘烤温度要求持续降低，降低该结构粘合剂的固化温度也在进一步研究)

为确保钢材的粘接接头具有长期稳定性，可采用标准加速老化试验对其粘接强度进行评估，以测试粘合剂在老化试验前和老化试验后在不同基材上的抗剥离强度和搭接剪切强度。此外，还须通过疲劳试验来模拟粘接接头的性能，从而评估粘合剂在不同负荷下的长期稳定性。

箱梁动态试验(接近于真实实验)

除在试验室进行试验之外，箱梁也广泛用于证明车身结构的刚性和抗冲击性。即，将箱梁用各种连接方式进行组装，如只经过点焊的方式、粘接加焊接的方式、以及只有粘接的方式。对这些箱梁进行扭转刚度试验和在动态条件下进行轴向冲压试验。

所采用的粘合剂品牌为Terokal。它是一种由汉高公司出品的、具有高韧性和抗冲击性的单组分热固化环氧树脂胶粘剂。该粘合剂具有如下性能：

搭接剪切强度(0.8mm CRS)>20MPa (10mm/min)

T型剥离强度(0.8mm CRS)>200N/25mm (200mm/min)

耐冲击性(ISO 11343，0.8mm CRS)>30N/mm(2m/s)

采用Instron 5584型拉伸试验机(Instron)测量搭接剪切强度和T型剥离强度。采用Dynatup 9250HV(Instron)测量耐冲击性。

1.箱梁的扭转刚度

当弯角度数为1°时，分别测量了以CRS(n=3)和GA(n=3)为基材、并经焊接和粘焊制成的箱梁所具有的扭转刚度(Nm/deg)(见图1)。

2.对箱梁进行冲压试验

采用抗冲击性结构粘合剂对增强箱梁抗压强度的作用(见图2)。这些试验结果均明显表明，在性能方面，采用该结构粘合剂可改善理想金属结构所具有的抗扭刚度和轴向抗压性能。将结构粘合剂与点焊工艺一同使用时，可使箱梁的抗扭转刚度提高16%~18%。而其在轴向受冲压时所吸收的能量增加了20％~27%。目前尚未发现基材类型对冲压试验造成影响。在分别对以CRS和GA为基材制成的箱梁所进行的冲压试验中，其性能改善效果相同。在轴向受压时，即使点焊数减少50%，亦不会对箱梁的抗扭转刚度和其所吸收的能量造成任何不利影响。

对汽车工业来讲，该结构粘合剂的应用对当代车身设计和制造业(如减小钢材厚度，同时保持车身性能，从而使车身重量更轻、设计成本更低)指明新方向。此外，通过保持优良的耐久性、韧性和抗冲击性等性能，可减少点焊数并缩短生产周期。

因此，对于提高车身结构性能、减轻车身重量、简化生产过程和优化生产成本来说，结构粘合剂是一种十分有用的材料。