膠粘鉚接工藝在汽車鈑金修復中的應用

◆文/廣東 謝小平 姚建 馬思邊

隨著經濟的發展，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焊接工藝較難焊接，鋁合金材料容易出現材料焊穿現象，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。

一、膠粘鉚接技術優勢

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點焊維修工藝擁有較大的技術優勢。

1.對車身材料強度影響小。使用傳統的焊接工藝時，焊接溫度較高，會產生較大的內應力，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。

圖1 傳統焊接工藝會降低板件強度

2.膠粘鉚接工藝可維修范圍廣。點焊工藝已經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歷長期腐蝕老化后，膠接部位(藍色標注區)基本未出現腐蝕現象，而未使用膠粘的部位(黃色標注區)則出現明顯的腐蝕。

圖2 使用膠粘與未使用膠粘的腐蝕性對比

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

表1 膠粘工藝與焊接工藝特點對比

5.膠接鉚接工藝動態疲勞性能。圖3顯示了采用不同連接工藝的工件連接部位動態疲勞性能，圖中橫坐標表示動態疲勞次數，以lgN為單位，以點焊為例，數字為4.5，代表點焊連接處經歷104.5次以后出現的破壞。從圖中可以看出，采用不同連接工藝，工件連接部位的動態疲勞性能表現有較大區別，點焊動態疲勞次數為104.5，而膠粘鉚接可以達到108.5，動態疲勞性能明顯優于焊接工藝。

圖3 不同連接工藝的動態疲勞性能

二、膠粘鉚接工藝的操作方法

目前汽車售后結構件維修中使用的結構膠主要為雙組分環氧結構膠，如3M抗沖擊結構膠07333(圖4)是一款雙組分環氧粘結膠，具有卓越的粘結性能，可廣泛用于多種金屬上，比如鋼，鋁等。非常適用于汽車維修中多種類鈑金件的粘結，比如門板、翼子板、側后圍板、頂棚等外部件，此外還可以應用于原廠特殊設計需要具有抗沖擊強度的部件，如前后圍結構件、車體側邊結構件、后底部車體結構件、門檻鈑金件等。

圖4 結構膠及配套的打膠槍

下面以3M抗沖擊結構膠07333修復結構件為例，簡單介紹膠粘鉚接工藝的操作方法。

1.施工前確保新換鈑金件邊緣切割位置與車身的完整性，使用合適的清潔除膠劑徹底清潔需要粘接的表面(圖5)。

圖5 清潔工件表面

2.使用砂帶機配合P80砂帶去除新替換鈑金件上的電泳涂層，并去除車身內鈑金件上的漆層和銹跡(圖6)。

圖6 去除工件上的涂層及銹跡

3.將新鈑金件與車身定位，檢查新舊件是否匹配，定位后將需要鉚接的部位進行鉆孔預鉚接準備(圖7)。

圖7 對鉚接部位進行鉆孔預鉚接

4.將結構膠放入膠槍，打開膠管的前端密封蓋，擠動膠槍，保證兩組成分的膠都打出，將自動混合膠嘴連接到結構膠膠頭上，擠出3～4cm膠并檢查是否充分混合(圖8)。

圖8 檢查兩種成分的膠是否充分混合

5.在兩個需粘結的鈑金件表面上都打上膠，并用刷子刷涂均勻，覆蓋所有裸露的金屬表面(圖9)。

圖9 在工件鉚接部位打膠

6. 額外施涂一條結構膠到其中一個鈑金件表面，確保膠用量足夠覆蓋所有粘接區域(圖10)。

圖10 給其中一工件額外打膠

7.將新鈑金件準確定位于車身部件上并夾緊固定，擠出來的膠用刷子涂刷均勻，可作為密封使用(圖11)。

圖11 涂刷被擠出的結構膠

8.在結構膠未固化前對需要鉚接的部位進行鉚接處理，多余的膠用除膠劑去除(圖12)。

圖12 去除多余的結構膠

9.粘接好的部件可以常溫固化，也可以通過加熱加速固化，固化后拆除固定夾具(圖13)并進入下一工序。

圖13 固化后拆除固定夾具

在鈑金結構修復中，使用膠粘鉚接工藝可以極大地提高車輛維修品質，保證車輛維修后的安全性能，同時大幅提高鈑金維修的工作效率，減小勞動強度。相信隨著汽車輕量化的發展及鋁車身的使用與推廣，膠粘鉚接工藝會更多地運用于鈑金結構修復工作中，更好地為車主和維修技師服務。