汽車頂棚與風道熱熔膠粘接工藝的改進

王艷斌

(一汽豐田技術開發有限公司 天津 300462)

0 引 言

隨著社會的發展，汽車作為一種代步工具已越來越廣泛地進入了每一個家庭。近年來，消費者在購買汽車過程中，有2個明顯的趨勢：一是相對于以前的5座汽車，近年來消費者對于7座等以上的汽車需求增加；二是在考慮整車性價比的同時，消費者也越來越看重汽車的舒適性。

為保證在高溫、低溫或濕熱等惡劣天氣情況下人們的舒適出行，汽車車內設置有供暖與通風系統。隨著車長、座位的增加，要使每個座位上的成員都能體會到舒適的乘坐感覺，供暖與通風系統也需要延伸到后排。這其中，頂棚通風系統在保證整車舒適性方面占據著重要的地位，也使得汽車頂棚與風道的關系變得更加重要。

1 裝配問題

某款車型頂棚與風道的裝配存在如下問題：①頂棚外觀在粘接風道處出現褶皺現象(圖1)；②頂棚粘接的風道脫落，存在異響問題；③頂棚風道粘接位置偏差的問題。以上問題的解決，需要全面了解頂棚與風道的固定形式、打膠軌跡、打膠量、膠的類型等方面內容。

圖1 頂棚褶皺現象Fig.1 Folding phenomenon of ceiling

1.1 固定形式

目前，對于客車來說，內部空間較大，汽車頂棚和車頂的空調風道均為獨立、分開式的，一般在客車的頂棚上方設置獨立的風道與空調連接，這種結構的頂棚和風道各自獨立，彼此不發生關系。對于轎車、SUV來說，內部空間較緊張，頂棚與車體空間相應較小，無法滿足風道與車體單獨連接，需要將風道與頂棚連接。使用熱熔膠粘接固定是一種常用的方式。

熱熔膠粘接固定就是在頂棚粘接位置上噴涂熱熔膠，待熱熔膠未凝固前將風道粘接到頂棚上，待熱熔膠冷卻后使兩者固定在一起。這種固定形式操作方便，既可以在頂棚生產廠家又可以在整車工廠組裝車間輔助線上完成，極大地提高了安裝效率。

一般的PE吹塑成型的風道重量較小，為了確保粘接牢固，經常需要均勻施加一定的壓力，重物的重量及壓著時間需結合熱熔膠的物理特性及車間的生產節拍來設置。

1.2 打膠軌跡

熱熔膠按照一定的規則噴涂到頂棚上，這種噴涂形成的打膠路線就是熱熔膠的打膠軌跡。熱熔膠在頂棚上的噴涂軌跡是多種多樣的(圖2)。在保證粘接力的前提下，總是希望采用最短、最簡單、工時最少的打膠軌跡，這也是各方追求的方案。但實際中，打膠軌跡需要進行多種試驗驗證后才能確定。

圖2 打膠軌跡Fig.2 Gluing track

1.3 打膠量

風道系統依靠熱熔膠固定到頂棚上，沿著打膠軌跡，打膠量也是需要控制的一項重要內容。熱熔膠的高度、寬度最后往往影響到粘接力的大小(圖3)。采用自動化打膠設備可以控制熱熔膠的高度、寬度，進而控制打膠量。但對于沒有實現自動化的情況下，需要人工操作打膠機來完成，打膠機出膠速度、出膠頭大小都可以調節，因此為保證打膠量，還需要操作熟練的工人來控制移動速度。

圖3 不同的打膠量Fig.3 Different amount of glue

1.4 膠的類型

熱熔膠的類型主要有聚烴類、聚氨酯類、聚酰胺類。頂棚粘接層材質一般為PET無紡布，風道材質多為PE吹塑成形，這樣多采用聚氨酯類、聚烴類的熱熔膠。熱熔膠是膠粒狀態通過膠機高溫熔化后噴涂出來的。熱熔膠的軟化點、粘接時間等都需要結合生產工藝來選擇。

2 問題解析

頂棚外觀在粘接風道處出現褶皺現象，這主要是由于頂棚的熱收縮率跟風道的熱收縮率不相同造成的。在低溫環境下，通過熱熔膠結合的頂棚和風道，在三者冷卻過程中，風道的熱收縮率大，頂棚的收縮率小，這樣頂棚就會產生多余的長度差，在兩者粘接處附近產生凹坑，形成褶皺現象。一般情況下，頂棚與風道材質是固定的，兩者的熱收縮率也不容易改變，這時，主要通過調整熱熔膠的打膠軌跡、打膠量、膠的類型來消除兩者產生的收縮量差別。本文研究的這款車型主要就是通過調整打膠軌跡、控制打膠量，多次組合試驗后找到最優化的方案。

關于打膠軌跡，有以下原則：滿足粘接力的前提下，盡量縮小打膠區域；打膠區域及軌跡盡量對稱。關于打膠量，對于熱熔膠的高度、寬度、重量等都要進行管控。

頂棚上粘接的風道，要滿足汽車整個生命周期內在各種工況下(高溫、高濕、低溫、冷熱循環等)的粘接要求。等效為在上述工況下，耐久試驗后，頂棚與風道不脫離，且滿足一定的力值要求。這個力值根據經驗值一般設置為3倍的風道自重，也就是說，風道在承受3gn的加速度下不脫落。

通過要求的力值初步選定熱熔膠類型、打膠軌跡、打膠量，再按照確定的打膠軌跡、打膠量驗證各種工況下的粘接力值是否滿足要求，多次試驗后，選定最優的方案。

風道與頂棚粘接過程中，需要依靠頂棚上打刻的標記線來定位，打刻線與風道輪廓距離3～5 mm，對于較大的風道，不需要整個輪廓都做出打刻線，但最少要確保風道每個方向的定位準確且完整。該款車型就是因為缺少了部分打刻線，造成風道安裝過程中出現位置偏差，從而造成粘接效果無法保證，產生脫落或者異響的問題。

3 結 論

綜上所述，風道與頂棚的熱熔膠粘接工藝簡單，操作方便，效率高，但也存在許多的變量，需要通過多次試驗驗證來找到最優方案。另外還需要結合工廠現有工藝設備、人員等情況來不斷改進。■