结构胶在汽车白车身上的应用研究

高京伟

摘要：随着社会经济的发展，我国的汽车行业有了很大进展，越来越多先进技术涌现，并广泛应用在汽车生产制造上。在汽车白车身上应用结构胶技术，可以有效为汽车提供密封作用。传统的点焊胶和折边胶在实际应用在白车身的车门、行李箱以及发动机盖等连接部位，能够起到连接和密封的作用，但是由于传统方式过于单一，所以在实际应用范围较窄。而结构胶在汽车白车身上的应用效果较好，功能更加丰富，实际应用范围更广。由此，本文主要就结构胶在汽车白车身上的应用进行分析，结合实际情况，提出合理的改善措施。

关键词：结构胶；汽车白车身；白车身静刚度；应用研究

随着汽车工业的不断发展和化学工业的进步，胶粘剂产品的应用也越来越广泛。尤其近年来，由于对汽车的使用性和商品性要求越来越高，汽车生产用的材料日益多样化，胶粘剂产品的应用工艺已成为必不可少的工序，胶粘剂产品也成为汽车生产的必备材料。其中，结构胶块是汽车领域内的新产品，它是一种以热固性树脂、橡胶和聚合物合金为主的胶粘剂（如环氧、酚醛、不饱和聚酯及其改性树脂等胶粘剂）复合在以玻纤的尼龙材料上。它可提供光滑的外形，能传递较大的机械载荷应力，避免在钣金之间产生应力集中，从而可提高装配件的使用性能和耐久性。

1结构胶在汽车上的应用

1.1结构胶基本性能

结构胶弹性模量高达2100MPa，在汽车行业属于一种高模量车身用胶。它以环氧树脂为主体材料，通过增韧等改性技术极大地改善了产品脆性、易剥离等缺点，其具有良好的粘接力、优秀的力学性能、耐高低温、耐老化和低污染等特性。部分零部件受到装配空间的限制和外观要求无法采用传统焊接工艺时，可采用结构胶满足其设计要求。

1.2提升构件吸能特性

经过研究调查显示，结构胶技术被广泛应用在汽车生产制造中，能够有效提升安全零部件吸能效果。

1.3结构胶应用部位

由于结构胶可以提高白车身刚度，因此常用于车门、发动机罩、后背门、纵梁、防火墙、底板和车顶等零部件的翻边、搭接边处。其应用原则是以刚度等性能薄弱环节补强为主，采用有限元模拟方法，确定结构胶应用于白车身上的位置、长度等相关参数。

2基于正交设计的分析方案优化

2.1边界条件

白车身网格划分后，计算白车身的各项弹性模量、密度以及钢板性参数等边界条件。结果如表1。通过初步验证可以确定白车身的结构胶使用长度为20～40m，涂抹厚度为0.2～0.5mm，胶宽为15～30mm，经过白车身有限元分析，来确定结构胶的具体应用部位。

2.2分析方案优化

本文选用L9(33)正交设计试验方法，大大地减少了有限元分析方案。结果得知结构胶宽度对白车身静刚度影响最大，用胶长度和厚度对白车身静刚度影响次之，A3B2C2和A2B2C2方案为最佳，应予以高度重视。

3白车身刚度及模态性能优化

通过对白车身刚度有限元分析后，可以了解到白车身的扭转刚度，从表2中不难看出，结构胶在汽车白车身上应用能够有效提升扭转刚度和弯曲刚度，效果十分明显。结构胶在白车上上应用A3B2C2和A2B2C2方案，能够有效提升静刚度，通过有限元分析来分析白车身的模态，可以得出，白车上使用结构胶后模态为1.8～2.5Hz，效果较之传统的点焊胶技术更为显著。

4结构胶应用条件及性能

4.1应用条件

①有卡扣配合、定位孔、可焊接片等固定方式；②胶块安装过程中不允许有焊钳等碰触；③胶块禁止反复拆卸和安装，以免损伤胶块自带卡扣或可定位部位；④不能在胶块装配完后相应区域有高温烧焊工艺。

4.2结构胶零部件的相关性能

①NVH方面减振降噪声，因结构胶块在焊装装配后，经过涂装电泳高温固化，将车身空腔进行了密封和阻隔，噪声通过孔隙进入到空腔中，声音的传播途径受到其阻隔，不会影响钣金的共振，另外可将噪声进行反射和削弱。②提高碰撞安全性，一般在车身数据冻结后，结构已固化，这时候通过更改结构或焊点等布置来解决碰撞安全问题比较困难，而此时采用复合车身加强技术即利用结构增强胶块以卡接、焊接等定位方式将结构胶块应用在碰撞相应薄弱区域，会提高碰撞安全性。③可紧固周围加强件，起到“化学焊接”作用，极大地改善钣金受到外界应力引起的侵入量变化。④提高车身刚度，在车身一些局部区域，如前纵梁、底部门槛等处采用结构胶块，可大幅提升车身的弯曲刚度；在车内地板横梁、顶盖横梁等处采用结构增强胶块，则可提升车身的扭转刚度。

结语

综上所述，采用结构胶不仅可以提高白车身刚度、模态等性能指标，而且还有利于优化整车质量。结构胶车身工程化可提高白车身静刚度、模态、碰撞安全性及优化整车质量，也为车身结构设计和优化提供了更为有效的方案，将成为提高整车设计水平重要途径之一。

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