汽车制造中的胶接技术(与汽车轻量化趋势完美结合的胶接技术「翊弼生态」)

一、胶接技术与汽车轻量化完美结合

随着汽车技术的发展，汽车行业出现了一些方向性的趋势，如这两年一直被提及的汽车“三化”，即电动化、轻量化、智能化。在节能减排政策与电动化加速的双重驱动下，汽车轻量化趋势明显。有实验表明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6-8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里耗油可降低0.3-0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。

高强钢、铝合金、镁合金等金属材料，工程塑料、碳纤维增强复合材料等非金属材料，在材料本身和应用开发方面都取得了快速的发展，特别是迅速兴起的碳纤维增强复合材料，凭借优异的性能表现，开始在汽车轻量化的进程中大显身手。随之而来的问题是，混合材料的结构带来了连接技术的难题，当复合材料等非金属材料加入之后，只有胶接是比较可靠的连接方式。

胶接技术正是得益于不易变形、结合应力分布均匀的优点，脱颖而出。据3M公司介绍，胶接技术在新能源汽车电池包上已经开始应用，如底板的拼接使用胶接技术，其结构胶的最大抗剪力可以达到40MPa。

而且相对于机械紧固连接，胶粘剂接头中应力分布十分均匀，可使被粘接物强度和刚性全部得以体现，具有强度高、成本低、质量轻的优势。胶粘剂可调节不同材料被粘物之间热膨胀特性差别，还有防腐、密封等功能。

目前胶粘剂按应力-应变特性分为韧性及脆性两种，脆性胶粘剂的剪切强度高于韧性胶粘剂，韧性胶粘剂的连接静强度较高。

因此，环境温度低于100℃时尽量选用韧性胶粘剂，高温环境时最好选用脆性胶粘剂。目前碳纤维复合材常用的胶粘剂有：环氧树脂类、聚胺酯类、丙烯酸类。复合材料胶接表面处理：粘接物体表面的清洁度、粗糙度和表面化学结构这三个因素直接影响最终的粘接强度，表面处理工艺主要是改善材料表面提高粘接强度。

常用的表面处理方式有以下三种：

二、轻量化结构粘接用胶部位

目前轻量化结构粘接车型有：乘用车、商务车、客车、货车等。

另外电池包作为新能源汽车开发中十分重要的部件，技术与生产水平备受人们的关注。轻量化的发展使得电池包壳体选材多样化，同时对不同材料连接技术提出了新的挑战，如何通过轻量化材料的连接技术来保证电池包壳体的安全性能，是电池壳体轻量化过程中的一个重要研究课题。

胶接技术可以应用在结构强度要求不高或以密封性要求为主的电池包组件上，如支架固定块之类的小件。结构胶搭配金属接头可用于复合材料电池包连接。

1、乘用车结构粘接

-塑料尾门粘接

-车门粘接

*粘接材质：

PP/ABS/PC+LGF/MD/CFRP

-发动机罩盖粘接

*粘接材质：PP/ABS/PC/SMC/CFRP

-天窗支架、行李架粘接

*粘接材质：PBT/SMC/CFRP

2、商务车结构粘接

-多层板材复合粘接

-不同板块复合粘接

*粘接材质：玻璃钢、PU发泡、木材等。

3、客车结构粘接

-前后模块粘接

-车顶、空调复合粘接

*粘接材质：SMC+AL/喷漆钢板等。

4、货车结构粘接

-高顶复合粘接

-保险杠粘接

-车门外部塑料件粘接

*粘接材质：SMC+喷漆钢、ABS/PP/PE等。

三、固化技术和材料热处理工艺成为关键

尽管胶接的优势众多，但由于胶的固化需要较长时间，使得大批量生产线在车身车间卡住了脖子，汽车生产的整个节拍都会受到影响。

现阶段，在通常情况下会使用加速固化设备，如热风、加热条/加热毯、红外、电磁等，对多种有机溶剂（如单、双组分AB胶，单、双组分聚氨酯胶，单、双组分环氧胶等）进行即时固化。但由于这些技术受限，即时固化工位通常需要20分钟以上，成为整线装配中的瓶颈。

赛赫智能VFM微波固化加热原理是通过瞬间分子偏转加热，根据不同分子结构，进行微波加热。这种方式在低于玻璃化转变温度Tg之下仍然可以进行固化，同时不会在聚合物中激发玻璃形成（玻璃化）的化学反应，因而不会改变物质结构，减少胶粘剂表面失效的可能。微波固化与传统固化方式不同，它直接穿透基材作用于胶层，使得材料表面不受损伤。

传统的定频微波固化在与金属混合使用时会产生电弧放电，而且由于波长固定产生驻波效应，导致加热不均。赛赫智能变频微波VFM技术0.1s快速扫过4096个频率，产生高度均匀的微波场，可以迅速而均匀地加热整个材料。在与金属一起使用时不产生电弧，可安全用于混合材料接头和电子设备中。

变频微波VFM技术不仅可以通过快速固化缩短轻量化车身生产线的节拍，而且在锂电池极片干燥工艺中表现同样出色。

锂电池的电极制作是将均匀的湿浆料涂敷在金属集流体上，然后通过干燥去除湿涂层中的溶剂。传统的极片干燥方式有远红外辐射干燥、双面送风漂浮干燥、常规对流热风干燥、循环热风冲击干燥、过热水蒸气干燥等，这些方式基本都是由表面向内进行热传导，去除溶剂的同时会造成胶粘剂向表面的扩散转移，胶粘效果不均匀，而且干燥过程中形成的孔隙又会阻碍热传导，进一步恶化干燥效果。同时传统干燥方式带来的能量浪费也饱受诟病。

赛赫智能开发的先进极片干燥工艺（ADP），有机地将变频微波VFM技术与传统热传导方式结合，胶粘剂很少迁移，电极达到更均匀的干燥效果。应用ADP干燥工艺，原有的30米干燥空间可以缩短为原来的1/3；极片干燥出货速率提升至少4倍；能耗只有原来的1/3；同时改善了电池极片内部孔隙的分布，预示了广阔的市场前景。

汽车创新技术“制造工艺奖”

凭借先进的工艺和优势技术，近日在上海举行的AI汽车制造业25周年庆典暨“汽车创新技术大奖”颁奖典礼上，翊弼智行生态企业——赛赫智能以其变频微波（VFM）固化技术和材料热处理工艺被授予汽车创新技术“制造工艺奖”。

相信随着赛赫智能变频微波VFM技术的拓展，在半导体、电子封装、医疗、材料加工等其他领域也会带来更多亮眼表现。

企业简介：

翊弼智行生态企业——赛赫智能设备（上海）股份有限公司成立于2008年，总部位于上海，目前已成为工业4.0在汽车装配领域的优质供应商，据福布斯发布的2015年全球企业2000强榜单中，其中排名前二十位的汽车企业中，有丰田，日产，通用，福特，现代，菲亚特，三菱等十五家已成为赛赫的客户。在检测线和车轮装配线两大领域，赛赫智能已完成布局全球主要汽车市场。同时赛赫智能凭借其对技术领域的深刻理解，直接获取海外汽车厂商的订单，不仅为F1世界方程式赛车轮胎提供检测设备，并出口海外为英国捷豹路虎项目提供自动化生产线。赛赫智能通过产业整合，目前已形成德国、美国、英国和上海四大研发中心及生产基地。

赛赫智能继承德国制造的严谨、精密、务实、可靠的专业主义精神，遵循现代制造业的标准主义、完美主义、精准主义和守序主义的工匠之心，在新一轮“中国制造2025”的国家战略背景下，在软件层上融合各种设备、数据及服务，助力中国制造业搭建自己的“智慧平台”，成为工业4.0时代的赢家。