白车身试制焊接结构胶失效性研究.pdf

白车身试制焊接结构胶失效性硏究
缪康鹏冯斌汪文超(上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海201804)
摘要】通过剖析试制阶段制造的试验车辆顶盖出现裂纹的现象,找出其产生的根本原因是焊接结构
胶失效导致。进一步分析了焊接结构胶的原理及导致焊接结构胶失效的因素,提出了有效解决在白车身试制中
焊接结构胶失效的方法,并在实际造车中得到验证是可行的。
I Abstract By analyzing the crack on the top of tested vehicle built during pre-prototype build-
ing phase, we find the ultimate reason is that welding structure glue is invalidation. And by further an
alyzing the welding structure glue theory and the factor of invalidating the welding structure glue, the
method that can solve the invalidation of the weld structure is put forward. The method is viable prove
by building vehicle
关键词】裂纹焊接结构胶失效白车身
doi:10.3969/j.issn.1007-4554.2014.06.05
0引言
1车顶开裂的问题分析
胶接是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接1.1车顶开裂问题
在一起的技术,具有重量轻、可密封和减震好等特
试制车辆在G11试验中,前后不同时间发现
点。在白车身结构中,焊接结构胶可以替代焊点两辆试验车在完成试验3900kmn和12700km
或者与焊点混合来连接两个零件,白车身焊接中后,车顶天窗两处工艺缺口处有裂纹,长度约
使用焊接结构胶不仅能减少焊点数量,同时也起10mm。
到増强汽车车身的刚度和抗疲劳性。新一代研发1.2车顶开裂问题分析
的结构胶连接具有高强度、高刚度,同时在冲击载
开裂处位于顶盖外板天窗的两側,裂缝起始
荷作用时又具有足够的韧性和柔性,特别是在汽点从工艺缺口开始,见图1。工艺缺口的位置,向
车使用时整个环境温度范围内胶连接都能维持这车身+X向延伸,成对称分布。
样的性能,因此焊接结构胶被广泛应用在白车身
在分析前后炳辆车出现车顶裂纹问题时,分
试制焊裝工序中。但在白车身试制阶段,很多因析了共计8种因素,见图2。
素制约了焊接结构胶发挥作用,导致焊接结构胶
针对图2的影响因素,对每个因素进行排查。
失效,严重时导致零件开裂等不良后果。某试制(1)车顶强度方面,该试制车辆为混合动力车,在
车辆在试验中发生车顶顶盖开裂现象,分析最终原型车年的基础上,在备胎舱处新增加了电池,车辆
结果就是焊接胶失效导致。
的后部重量明显增加,重心降低。在试验过程中,
收稿日期:2014-02-24
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上海汽车2014.06
车身顶盖
裂纹发生处
顶盖加强板焊接胶
图3顶盖裂纹处结构
图1车顶顶盖的工艺缺口
1.3后续问题的跟踪
在后续的车辆中,针对以上原因的分析,车辆
车顶零
装閘题
件质量
试验
在焊接涂胶工艺后,及时进人油漆间进行烘烤,完
程
成油漆工艺。整车完成后,在做同样路试试验时,
没有发现出现裂纹大的现象,原因锁定在焊接涂
运输问题焊接工艺油漆涂胶工艺设计问题
胶工艺方面。焊接结构胶失效导致了顶盖裂纹的
图2产生裂纹因素
产生,需要进一步分析其原理和导致失效的因素。
路面给车身产生的激励加强,存在车身强度不够
的风险。针对该风险进行了CAE的分析,顶盖外2焊接结构胶原理及失效因素
板设计值小于130MPa,CAE分析开裂处设计状态
下承受的强度为8MPa,从设计强度来看满足强度
2.1焊接结构胶特性及其原理
要求;(2)天窗安装方面,检査了两台故障车,仔细
焊接结构胶是以环氧树脂为基材加热固化发
核对了装车PAM文件,结果天窗装配符合设计要
挥作用的,是柔性的单组份糊状结构粘合剂,而且
求;(3)车顶零件质量,车顶单件来自成熟车型的
具有良好的抗流性性能,与油面钢板和镀锌层有
量产零件,检査了同一批次零件的材料报告和尺
良好的粘合力,具体的部分特性如表1
寸报告,符合设计要求;(4)试验过程操作,据试验
表1焊接结构胶特性
工程师现场反馈,试验车辆按照试验流程要求进
特性
信息
行,未出现违规操作;(5)运输问题,车顶单件是用
密度(20℃)/(g/cm
专用料架运输,整车焊接时,单件也一一检査过,
剪切强度(室温)/MPa
18,0
运输未造成裂纹产生;(6)焊接工艺,车顶上裂纹
剪切强度(80℃)/MPa
剪切强度(-30℃)/MP
27,0
处钣金与车顶加强板之间没有焊点,不存在焊接
使用基材
钢板,油板或镀锌板
工艺的问题;(7)设计问题,顶盖处缺口为顶盖制
剥离强度
15 kg/25 mm
20~25
造工艺缺口,设计上通过试验验证是合理的;(8
使用温度/℃
固化条件
180,30min?
油漆涂胶工艺,如图3所示,车身顶盖和顶盖加强
板之间裂纹处车顶单件与车顶加强板之间有焊接
焊接结构胶是通过胶接的形式让两种物体发
胶,现场排査了故障车辆的焊接结构胶,焊接结构生连接,胶接主要靠胶粘剂的粘附作用,粘合时两
胶已经固化,但没有将顶盖与加强板连接在一起,个不同的物体之间接触就发生相互间作用。胶接
车顶的承受强度将大大减少。路试试验时,车顶是一门涉及到物理、化学、高分子、电学等学科交
没有与加强件通过焊接胶连接在一起,长时间承又的复杂现象,理论研究有一定的难度,虽然出现
受载荷,导致了在应力比较集中的顶盖工艺缺口了很多种不同解释,但是都只能解释部分问题
处出现裂纹。通过各种因素分析和核査,基本确
目前文献中经常提到的理论如下
定了焊接结构胶功能失效导致了两条裂纹的
(1)机械嵌合理论。机械理论是最先被提出
产生。
的粘合理论,液态的胶粘剂具有流动性,渗入被粘
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