車門與前后蓋PVC膠條開裂問題分析與解決

摘要：為解決乘用車車門、前、后蓋折邊區(qū)域聚氯乙烯（PVC）細密封膠條開裂問題，結合生產制造過程中相應區(qū)域的PVC細密封膠條開裂案例，采用金相分析方法分析了PVC膠開裂的原因和解決措施。針對折邊膠膠量不足，內、外板粘結不充分導致的開裂，采用增加涂膠量并保證涂膠均勻性的措施；針對受外部力作用導致的開裂，采用優(yōu)化PVC修飾工藝避免應力集中的措施；針對烘干過度導致的開裂，采用控制PVC烘干時間的措施。通過以上措施，問題均得到消除和解決。

關鍵詞：車門 前后蓋 PVC 細密封膠條 開裂

中圖分類號：U466 "文獻標志碼：B " DOI： 10.19710/J.cnki.1003-8817.20240056

Analysis and Solution of PVC Cracking of Vehicle Doors and Front and Rear Hoods

Chang Xiaoliang， Zhao Lihong， Zhang Bo

（FAW-Volkswagen Automobile Co.， Ltd.， Changchun 130000）

Abstract： In order to solve the issue of cracking in the polyvinyl chloride （PVC） fine sealing strips in the folded edge areas of passenger car doors， hoods， and trunk lids， and in conjunction with production manufacturing cases of PVC fine sealing strip cracking in the corresponding areas， the paper analyzes the cause of PVC cracking and proposes measures with metallographic analysis method. For the cracking caused by insufficient glue volume of folding edge glue， and sufficient inner and outer board bonding， "measures are taken to increase the amount of glue， while ensuring the uniformity of the glue coating. For the cracking caused by external forces， measures are taken to optimize the PVC finishing process to avoid stress concentration. For the cracking caused by over-drying， measures are taken to control the drying time of the PVC. Through the above measures， the cracking are eliminated and solved.

Key words： Door， Front and rear hoods， PVC， Fine sealing strip， Cracking

1 前言

聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）膠的主要成分為聚氯乙烯樹脂，是通過添加顏料、增塑劑、填料等混合而成的一種固體份可達90%以上的粘稠狀物質，具有密封、隔音、抗石擊的特性[1]，作為一種防腐保護材料在車身上應用廣泛。

乘用車車門及前、后蓋內外板壓合通常采用包邊壓合的工藝，在壓合的折邊位置，內、外板間隙較小，且焊裝折邊膠不能完全填充，存在腐蝕風險，因此，多采用PVC細密封膠條覆蓋折邊縫隙進行防腐。PVC細密封膠條寬度通常為10 mm，厚度為1.5～2.5 mm。

車門及前、后蓋的PVC細密封膠開裂是常見的PVC缺陷之一。膠條開裂會大幅降低折邊邊緣及內、外板壓合縫隙的防腐性能，影響整車外觀。為解決PVC開裂問題，需要進行返修，占用大量工時，影響整車生產節(jié)拍。本文針對生產制造過程中出現的車門及前、后蓋PVC細密封膠開裂問題，研究并分析其原因，并制定解決措施總結針對PVC膠不同開裂形式問題的分析思路。

2 PVC膠貫穿式開裂

本文針對某車型前門靠近鉸鏈位置PVC細密封膠開裂問題進行研究。該開裂長度較大，從外觀即可判斷為貫穿式開裂，如圖1、圖2所示。

2.1 原因分析

為確定開裂原因，從PVC膠材料、烘干工藝參數、PVC膠形態(tài)厚度、焊裝折邊膠填充狀態(tài)、車門內、外板壓合狀態(tài)等方面進行分析。

2.1.1 PVC膠材料及烘干工藝參數分析

PVC膠材料在烘干后具備一定的延伸率及抗拉強度，能在一定程度上保持材料的穩(wěn)定性，防止開裂。針對出現開裂問題的PVC膠材料批次進行檢驗。采用標準工藝烘烤固化制備PVC膠檢測樣件，使用Zwick Z020拉伸機拉伸至斷裂，記錄斷裂力和斷裂伸長率，結果如表1所示，材料的延伸率及抗拉強度均符合企業(yè)標準。

PVC膠烘干溫度對固化后的性能影響非常大，烘干不足或過度烘干均會影響材料的固化效果，降低材料的力學性能。對涂裝烘干爐爐溫曲線、設備參數、烘干時間進行檢查，結果均符合工藝要求。

經過以上材料及工藝檢查，可排除PVC膠材料及烘干工藝的影響。

2.1.2 截面金相法分析

采用截面金相分析法觀察折邊膠填充狀態(tài)，以及PVC膠厚度和內、外板壓合狀態(tài)。如圖2所示，選取PVC膠裂紋垂直方向的截面作為觀察面，采用金相切割、鑲嵌制樣，利用顯微鏡觀察，對裂紋區(qū)域微觀結構進行分析，并選取PVC膠未開裂區(qū)域的截面進行同樣的檢查分析，作為對比。

如圖3所示，PVC膠開裂位置的折邊膠膠量嚴重不足，在內板與外板接觸面b處以及壓合空腔c處均沒有折邊膠，在內、外板接觸面a處折邊膠嚴重不足（圖中暗綠色填充物為折邊膠，黑色填充物為鑲嵌樣件的鑲嵌粉）。由圖4可知，圖3中位置1處的折邊膠已經出現了裂紋，說明車門內、外板在產生相對運動趨勢的過程中，折邊膠膠量不足，造成結構強度不足，無法阻止相對運動的發(fā)生，且折邊膠自身出現了開裂。在此過程中，折邊上的PVC膠也承受了阻止車門內、外板發(fā)生相對運動的反作用力，故發(fā)生了開裂。

對比PVC膠未開裂與開裂位置的焊裝折邊膠的截面可知，在PVC膠未開裂的位置（圖5），內板與外板接觸面a處以及壓合空腔c處的折邊膠均填充充足，接觸面b處折邊膠也滿足填充率30%的要求。在折邊膠充足的情況下，完全可以阻止車門內、外板相對運動的趨勢，不需要PVC膠承受反作用力，PVC膠不會開裂。

綜上所述，可以判定造成PVC膠開裂的主要原因為車門內、外板折邊膠膠量不足，導致結構強度不足。

對PVC膠厚度及壓合狀態(tài)進行測量，結果如圖6、圖7所示。PVC膠開裂處的厚度為1.18 mm，未達到厚度的最低要求（PVC膠厚度要求為2 mm±0.5 mm）。而PVC膠未開裂位置的厚度為2.09 mm，滿足要求。開裂和未開裂位置的折邊壓合厚度及翻邊長度均滿足要求。

綜上所述，車門內、外板粘接不充分造成折邊PVC膠的開裂，主要原因為車門折邊膠膠量不足，導致結構強度不足，無法阻止內、外板相對運動的趨勢。同時PVC膠厚度不足也可能是開裂的影響因素。

2.2 解決措施

為解決PVC膠開裂問題，焊裝車間調整折邊涂膠工藝，增加涂膠量，同時保證涂膠均勻性，確保到達如圖8所示的折邊膠涂膠量要求：接觸面a處填充率達到100%，接觸面b處達到30%，壓合空腔c處達到100%，d區(qū)域保證涂膠溢出。同時調整涂裝PVC車門涂膠厚度和均勻性，使PVC膠厚度達到2 mm±0.5 mm的要求。工藝改進后檢查PVC狀態(tài)，問題消除。

3 PVC膠表面開裂

本文針對前蓋前部油漆表面輕微開裂問題進行研究。由于裂紋微小，無法判斷PVC膠是否開裂，需進行進一步檢測，如圖9、圖10所示。

3.1 原因分析

針對前蓋前部油漆表面輕微開裂問題，從材料、工藝角度，利用截面金相觀察的方法對問題進行分析。

3.1.1 PVC材料及工藝參數分析

經檢查，PVC的材料性能及工藝參數與烘干爐曲線等均符合工藝要求，說明PVC材料及工藝不是開裂的影響因素。

此開裂問題出現在總裝工序，但開裂的發(fā)生既可能在涂裝車間也可能在總裝車間。開裂發(fā)生的具體地點直接影響對原因的判斷，如開裂發(fā)生在涂裝車間，則不需要考慮在總裝過程中因受外力的影響。所以，需要確認開裂發(fā)生的具體位置。在總裝入口排查發(fā)現所有涂裝來車均無開裂問題，因此，判斷開裂發(fā)生在總裝車間。

3.1.2 截面金相法分析

取與裂紋垂直方向的截面，如圖10所示，采用截面金相觀察的方法確認開裂深度，如圖11所示。通過局部放大（圖12）可見，表面油漆與PVC膠表面均發(fā)生了輕微開裂。

由圖11可知，開裂位置A不在折邊壓合開口附近，且焊裝折邊膠填充較充足，因此，開裂原因可以排除折邊膠膠量不足、內外板粘接不牢固。

由圖11中B位置可知，表面的白色色漆涂層與PVC膠發(fā)生了明顯的剝離，說明此位置受到了扭轉力的作用。由圖10可知，開裂區(qū)域為修飾抹平區(qū)和平滑膠條的過度區(qū)邊緣位置，此位置由于手工修飾PVC膠造成局部形狀不規(guī)則，在受到外力的情況下，容易發(fā)生應力集中開裂，即圖10中D位置。

綜上所述，開裂的原因為圖11中B位置受到外部扭轉力作用，該力傳遞到位置圖11中A（即圖10中位置D）處，由于應力集中釋放造成該位置PVC膠開裂，圖10中D位置為裂紋源。由于圖11中A位置為非直接受力部位，所以僅發(fā)生表面開裂。初步判斷該扭轉力是在發(fā)動機罩調整工位進行平度調整時造成的。

根據以上的原因分析，在發(fā)動機罩調整工位前、后進行排查。此工位前未發(fā)現PVC膠開裂，此工位后出現開裂，確認問題發(fā)生在發(fā)動機罩調整工位。

3.2 解決措施

為解決發(fā)動機罩前部油漆表面輕微開裂問題，制定如下措施：

a. 優(yōu)化開裂位置PVC膠修飾的工藝，盡量避免出現PVC膠堆積、非平滑過渡、尖角等可能引起應力集中的狀態(tài)。

b. 重點優(yōu)化總裝車間發(fā)動機罩調整手法，避免在靠近PVC膠修飾的位置施力。

通過實施以上措施，問題消除。

4 PVC過烘干開裂

針對尾門PVC細密封膠條開裂問題進行研究。目視開裂深度較大，可以初步判斷為PVC膠開裂。問題在涂裝車間出現，如圖13、圖14所示。

對PVC膠的材料性能及工藝參數進行檢查，結果均合格。

通過截面金相觀察法可以清晰看到，發(fā)生開裂位置的PVC層出現了大量的孔洞，失去了致密的結構，如圖15所示。此種情況原因多為PVC膠長時間過烘烤造成材料粉化，使內部產生空洞，PVC膠的抗拉強度下降，從而造成膠條開裂，此種情況多見于返修車[2]。

追溯問題車輛狀態(tài)發(fā)現，由于臨時停線，造成個別車輛滯留烘干爐內，車輛發(fā)生過烘干而出現PVC膠開裂。

5 結束語

本文針對不同的PVC膠開裂案例，提供了裂紋機理分析和有效的解決方案，指出裂紋的截面金相觀察方法是分析PVC膠開裂的通用方法，適用于大多數PVC膠開裂問題的分析。通過開裂原因分析和措施驗證指出不同PVC膠開裂類型的根本原因分別是：折邊膠膠量不足，內、外板粘結不充分導致的開裂；受外部力作用導致的開裂；烘干過度導致的開裂。

本文研究的PVC開裂方式主要是由于受力破壞、應力集中破壞和工藝變化引起的。在實際生產過程中，PVC材料的參數指標變化對PVC使用的性能影響很大，所以在PVC開裂的案例中，應根據實際開裂情況進行全面分析，找到真因，才能順利解決問題。

參考文獻：

[1] 彭文. 汽車涂裝過程中PVC涂料施工工藝簡介[J].上海涂料， 2010， 48（3）： 10-12.

[2] 孫小忠. 張倫周. PVC涂膠線常見問題及解決方法[J]. 汽車工藝與材料， 2009（12）： 58-60.