隨著經(jīng)濟的發(fā)展,國家對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,越來越多的研究機構和汽車行業(yè)將其研究工作的重點放在汽車輕量化上。而使用輕量化材料成為一大發(fā)展趨勢,越來越多的汽車車身使用超高強度鋼和鋁合金材料。
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整體,為了滿足人們對汽車安全性能的要求,在車身受損后,通常會采用更換新件的形式進行維修。而對于超高強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,超高強度鋼材料厚度比較薄,使用傳統(tǒng)焊接時焊接溫度高,會降低超高強度鋼材料強度,導致車體材料下降,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)是一家擁有兩個頂級奢華品牌的英國汽車制造商,在其車型的設計中越來越多地使用了鋁合金材料,其原廠的車輛維修手冊中推薦3MTM結構粘結膠應用在他們的鋁制車身維修中。特斯拉(Tesla)電動汽車的車身設計中也運用了較多的鋁合金等輕量化材料,其原廠的車輛維修手冊中也推薦3MTM結構粘結膠應用在他們的鋁制車身維修中。此外,保時捷(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)列入各大主機廠售后培訓及考核中,預計越來越多的車輛鈑金維修中會應用膠粘鉚接工藝進行維修,以確保售后維修高品質(zhì)。
一、膠粘鉚接技術優(yōu)勢
膠粘鉚接技術在鈑金售后維修中能得到不斷應用推廣,主要是因為膠粘鉚接工藝相對于傳統(tǒng)點焊維修工藝擁有較大的技術優(yōu)勢。
1.對車身材料強度影響小。使用傳統(tǒng)的焊接工藝時,焊接溫度較高,會產(chǎn)生較大的內(nèi)應力,導致連接處的材料強度明顯降低。圖1所示1 500MPa強度的鋼片,采用焊接后,焊接附近區(qū)域的鋼片強度降低,僅有590MPa。而膠粘鉚接工藝維修后,連接處附件應力分布均勻,對材料強度影響小。

2.膠粘鉚接工藝可維修范圍廣。點焊工藝已經(jīng)成熟應用于鋼材與鋼材之間的連接,但對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)有點焊工藝的難點。因為異種金屬材料之間直接采用點焊連接會產(chǎn)生化學腐蝕,不僅影響連接處強度,而且會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)歷長期腐蝕老化后,膠接部位(藍色標注區(qū))基本未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,而未使用膠粘的部位(黃色標注區(qū))則出現(xiàn)明顯的腐蝕。

4.膠粘鉚接工藝省時省力。采用焊接工藝會產(chǎn)生大量的火花,因此在維修時大部分內(nèi)飾需要拆除,費時費力。膠粘鉚接工藝不會產(chǎn)生火花,在很多部件進行維修時,無需拆除或只需拆除極少數(shù)內(nèi)飾,施工方便。表1列出了粘結工藝與焊接工藝的特點對比。

5.膠接鉚接工藝動態(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態(tài)疲勞性能,圖中橫坐標表示動態(tài)疲勞次數(shù),以IgN為單位,以點焊為例,數(shù)字為4.5,代表點焊連接處經(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,工件連接部位的動態(tài)疲勞性能表現(xiàn)有較大區(qū)別,點焊動態(tài)疲勞次數(shù)為104.5,而膠粘鉚接可以達到108.5,動態(tài)疲勞性能明顯優(yōu)于焊接工藝。
