輕量化/低成本底盤膠導入

李夫

摘 要：文章主要介紹了轎車工廠導入輕量化/低成本底盤膠的內容。具體從設備安裝、事前材料驗證、輕量化/低成本效果確認、后續改善等方面進行具體闡述。關鍵詞：輕量化;低成本;底盤膠中圖分類號：U466? 文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）02-171-04

Abstract： This paper introduces the importing of lightweight/ low cost Chassis adhesive from equipment installation， verification test， effect validation and follow up improvement.Keywords： Lightweight; Low cost; Chassis adhesiveCLC NO.： U466? Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）02-171-04

1 引言

車身輕量化是整個行業的發展趨勢，在保證汽車的強度和安全性能的前提下，通過降低汽車的整備質量，可以提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染 ，一舉多得。

降成本是每個汽車企業永恒的課題。隨著近幾年汽車市場競爭激烈程度的加劇，從增量市場轉變為存量市場，且汽車售價整體上是呈下降趨勢的，因此只有能生產出質高價低產品的企業才能生存下去。

輕量化/低成本底盤膠項目同時兼具了車身輕量化與降成本兩項目的。

目前日系車企從2016-17年開始逐步在日本導入輕量化/低成本底盤膠，2017-18年在國內日系合資車企導入。德系國內合資車企在19-20年也會陸續導入。

輕量化/低成本底盤膠項目已于2018年年初正式在本公司涂裝車間底盤膠線投入使用，目前品質穩定，達到了預期目標（成本降低16%、材料重量減輕19%）。

2 輕量化/低成本底盤膠介紹

底盤膠主要噴涂于車輛的底盤及四個輪穴（底盤主要噴涂鐵板結合處、輪穴大面積噴涂，如圖1所示），其主要目的是抗石擊、降噪、防水、防銹等目的。

本次導入的輕量化/低成本底盤膠屬于PVC（聚氯乙烯）加熱膨脹類型。

其主要特點是：1.降低成本2.車身輕量化3.提高防噪性能。

降低成本：底盤膠主要成分為：樹脂、填充劑、溶劑、可塑劑等。本次通過采用價格較低的樹脂來降低成本（原有材料是丙烯酸樹脂）。

車身輕量化：在膠中導入低密度物質來降低比重、減輕車身重量。

提高防噪性能：在膠中加入加熱膨脹型發泡劑，當膠被烘干成型后體積會膨脹，膠內會形成細小的空氣泡，以此達到吸收車底盤所受沖擊力，進而達到降噪的目的。

3 導入過程

3.1 事前認證試驗

3.1.1 吸濕發泡試驗

膠類材質在濕膜狀態下長時間放置后，由于吸收環境中的水分可能會在烘干后在內部產生氣泡，嚴重降低密封性能。為了避免此問題產生，有必要在材料導入前對其進行驗證性試驗，試驗結果如表1：

結論：在現場的各種情況下能夠保證不會發生吸濕發泡。

3.1.2 混合型試驗

因為新舊兩種材料的主要材質及規格發生了很大變化。在新材料導入前需要判斷以何種方式投入使用（1.原有管路清洗、新材料投入;2.新設管路）。由于管路清洗方式無法保證將舊材料完全清洗干凈（閥門、彎頭等處），所以有必要進行新舊材料的混合性試驗，見表2：

根據試驗結果：舊材料在管路內殘留2.5%時，膠的接著性為NG，因此本次新材料導入選擇了新設管路的方式。

3.1.3 黑漆適應性評價

本公司生產的車型在后道工序會在輪穴處噴涂黑漆（美觀、NVH），在新材料導入前有必要與此材料進行匹配性試驗，結果見表3：

評價方法：粘手：確認放置后是否粘手、剝離：剝離：使用100網格膠帶剝離確認。

根據結果顯示：與黑漆匹配性方面，新材料的性能不亞于舊材料。

3.1.4 垂流性評價

膠的最重要品質要求之一即為噴涂后不產生垂流。我們分別設置不同溫度、不同放置時間條件下對新舊材料進行了垂流方面的評價。根據表4的結果可以看出，新材料在垂流性方面不低于舊材料。

3.1.5 重復涂布性評價

在實際作業中，膠涂布軌跡會有重疊的情況。針對該狀態也需要進行試驗進行確認，請見表5：

本公司車型沒有先使用噴槍后使用窄幅槍的情況。

3.1.6 密封性評價

密封性是指鐵板板縫在一定范圍時，膠可以將板縫密實而不開裂。

新舊材料的密封性試驗如表6：

結論：新材料的密封性能比舊材料更好。

3.2 設備安裝

如前所述，本次導入新膠需要新設一套膠循環系統。且為了保證平穩過度，要求新系統投入使用后出現問題時舊系統可以馬上啟用。具體方案為：循環系統機械部分新設（泵、罐、管路、閥門等），電控部分從舊系統拆卸安裝到新系統上，舊系統處于手動狀態待命（由于空間所限，在新設備安裝前將舊有設備進行了必要的移動）。如圖2所示：

在新設管路安裝過程中，有如下幾點需要注意：（1）循環管路建議設置回流管路（管路清洗時使用，生產時關閉）。（2）由于是高壓管路，安裝法蘭及各種結合部位時有必要切實確認安裝狀態，比如法蘭間的密封圈是否安裝到位。避免造成管路泄露，造成人身傷害。（3）管路、罐體安裝完畢后，需要制定完備的清洗計劃及檢驗標準（此項可與材料廠家一起研討）。（4）投入材料后需要根據材料的特性設置合適的供給泵空氣壓力，避免空打造成泵的損壞。

3.3 作業訓練

利用舉升機將一臺訓練車體升高，作業者利用移動式膠泵進行噴涂訓練（噴涂——膠刮掉回收——噴涂）。

3.4 爬坡量產

為了使作業者逐步適應新膠，因此使用新膠時采用了逐步增量的方式。每天生產2H 4H 8H 直到全部使用新膠，詳見表7：

3.5 效果確認

3.5.1 輕量化

原有材料單臺用量體積：al比重bkg/l新材料單臺用量體積為a L 比重為c kg/l;

重量差：（a*b-a*c）kg導入后實際降幅約為19%達成目標。

3.5.2 低成本

原有材料單臺用量體積：al比重b kg/l單價c元/kg新材料單臺用量體積為aL比重為d kg/l單價e元/kg;

成本差：（a*b*c-a*d*e）元/臺導入后實際降幅約為16% 達成目標。

3.6 導入過程中產生的問題點及對應情況

3.6.1 調壓器堵塞問題

在膠投入管路初期，多次發生膠槍不出膠的情況。經過現象確認，逐級排查，發現發生的堵塞的位置是槍下端的調壓器進膠口堵塞，堵塞處膠已經凝固。經過分析，判斷發生原因為初期每日膠用量少，靜止時在持續高壓下可塑劑析出導致。解決辦法：1.膠槍使用完畢后關閉調壓閥下的閥門，膠槍泄壓。2調整膠內可塑劑的含量。通過上述兩個對策后，截止目前此問題未再發。發生堵塞位置如圖3/圖4所示。

3.6.2 投料泵空打

由于新膠的流動性變差以及密度降低，導致用泵從膠的包裝桶桶底抽膠變得困難。經常發生膠的包裝桶內的液面剛到斜面時就無法被抽動了（包裝桶為上部立方體，下部椎體）。

為了解決空打，我們進行了如下實驗：

（1）將泵與包裝桶之間的連接軟管抬高，從“V”型改為水平。——有改善;

（2）在包裝桶下方設置約20cm高的平臺，使包裝桶的最低點高于泵的吸口——沒效果;

（3）在保證膠的供給的前提下，適當降低受入泵的壓縮空氣壓力——有改善;

（4）適當降低膠的粘度——有改善。

最后我們將1/3/4的做法固定下來，目前基本將空打問題解決了。

3.6.3 膠垂流問題

新膠試驗及投產初期，膠噴涂到車身上后發生垂流的現象。發生垂流的部位主要分兩種情況：（1）交叉噴涂導致膠厚度厚的地方，如圖5;（2）板縫較大/多層鐵板結合的部位就，如圖6。

針對第一種情況，我們首先在不影響品質和工藝要求的前提下，通過作業手法改善，盡最大可能降低膜厚。但是輪穴處個別位置有突出表面的部分，而此部分的側面也需要覆蓋膠。因此降低膜厚后仍然膜厚較厚（達到7mm左右），如圖7。

針對第二種情況，是由于膠打到鐵板上后，由于板縫大導致膠與鐵板接觸的面積過小，造成了膠與鐵板間的附著力不足導致了垂流問題。為了解決此問題，我們減小了噴涂時膠槍與鐵板的距離。結果雖然有改善但仍沒有徹底解決。于此同時，也開始懷疑膠粘度低，當粘度調整接近規格上限時也沒有改觀。上述努力是主機廠在現有條件下能夠自主實施

的最大程度，在這種情況下仍然都沒法徹底解決垂流問題。因此為了解決問題，只能夠與材料廠家研討從膠的方面進行調整。通過多次實驗室試驗、現場驗證，最后通過改變原材料的某項指標解決了問題。且為了避免問題再次發生，追加了更嚴格的膠出廠檢測標準（垂流標準）。

3.7 后續計劃-進一步降低成本

目前，底盤膠是以矩形桶（容量1000KG）的包裝形式送到工廠用泵抽到線側。由于底盤膠密度降低后不易下沉，導致有一部分膠附著在罐內壁無法被泵抽出而造成浪費。

目前的計劃是：

（1）安排人員用專用工具將殘膠刮到吸膠口處用泵抽出（每罐可多利用膠30KG）;

（2）研討在罐內壁涂膜一層疏膠層，避免膠掛壁。

4 總結

通過輕量化/低成本底盤膠的導入，總結了以下經驗供同行實施類似項目時參考。

4.1 導入前計劃周密、準備充分

一種材料的導入一般要經歷7-8個月的時間，從立項到真正投入使用，中間有各項準備工作。

只有將所有工作事先編入計劃中，才能避免中間出現遺漏導致項目延期。

材料導入項目需要各個相關部門協調推進（技術部門、制造車間、材料管理部門、材料制造商等）所以導入前有必要使相關部門達成共識，導入過程中保證信息共享。這樣能夠保證項目順利進行。

4.2 事前做好各項驗證試驗

膠除了需要保證本身的各種性能外還需要驗證與其他可能接觸材料的匹配性（ED膜、漆膜等），如發生匹配問題就需要馬上調整（一般說來當出現膠與ED膜、漆膜的匹配問題時，首先考慮對膠進行調整）。

4.3 設備方面一定要做好兩手準備，避免因導入新材料而對生產產生影響

由于新材料的諸多特性還不了解，不可避免在導入初期會出現各種各樣的問題，這時候就需要將舊有系統保持可用狀態。一旦新膠出現問題，舊膠馬上可以投入使用，為新膠的問題解決贏得時間。