车身结构胶在汽车制造中的应用研究

车身结构胶在汽车制造中的应用研究

摘要：近年来，我国的汽车行业发展迅速，在汽车制造的过程中，结构胶的应

用十分广泛。结构胶在汽车工业中的应用已经有很长的历史，与其他连接方法相比，结构胶有其独特优势：粘接采用面接触，而非点或线接触。与点焊及铆接相比，不易产生应力集中，连接强度、刚度和疲劳强度也相对较高，而且连接范围广，应用于各种轻金属、钢材以及其他不同材料的连接。胶粘剂在车身上的应用，最初是以防腐和密封为目的，后来逐步发展到对连接的刚度和强度也提出较高的

要求。本文对车身结构胶在汽车制造中的应用进行了分析。

关键词：车身结构胶；汽车设计

引言

伴随着我国汽车制造生产工业的快速发展，消费者对于汽车产品质量提出了

更高的要求，汽车性能也在不断丰富和创新。故此，汽车制造生产技术和新式材

料的应用重要性愈加突出，作为汽车生产中一种十分重要的辅助材料，胶在实际

生产中应用中愈加广泛。结构胶作为一种新式的汽车粘接技术，较之传统的点焊

胶和折边胶技术而言性能更为突出，可以适用的范围更加广阔。由此看来，加强

结构胶在汽车上的应用研究是十分有必要的，对于后续理论研究和实践工作开展

具有一定参考价值。

1结构胶概述

结构胶（结构粘接剂）是现在汽车厂普遍采用的一种粘接剂，其高剪切、高

剥离的性能使其能够被广泛应用。焊接结构胶通过胶接的作用粘合两个不同的物体，具有流动性的液态胶粘剂，渗入被粘合物体的表面空隙内，经过润湿、受热、固化后，胶体分子间产生化学反应，形成化学键，被粘接物质牢固地结合起来。

结构胶主要用于车身钣金件的连接，结合点焊工艺，可降低工艺成本，提高车身

结构强度，增加车身静态刚性、抗冲击性、抗疲劳性，提升汽车安全性能。焊接

结构胶分类：车身用焊接结构胶根据材料可分为改性环氧树脂型和丙烯酸酯型。

车身中采用的高强度钢，采用改性环氧树脂型，铝合金材料等轻金属材料的粘接

采用丙烯酸酯型。SUV车身粘接多采用改性环氧树脂材料的结构胶，在加热固化后，胶体开始发挥作用，具有良好的抗流淌性，与油面钢板有良好的粘合度。

2结构胶在汽车上的应用

2.1结构胶基本性能

结构胶主要是以环氧树脂作为主体材料，具有十分突出的增韧改性技术特点，能够有效改善产品脆性缺陷，粘结力和力学性能更为突出，在实际应用中还可以

有效改善污染和设备老化问题。部分零件由于自身特性，为了保证零件性能和外

观难以使用传统的焊接工艺，这需要应用结构胶技术来满足实际要求。

2.2可防止车身铰链连接板的焊点疲劳撕裂

车门铰链在路试过程中，钣金沿着焊点一周撕裂，车门下沉。分析原因为该

位置局部强度不足，产生疲劳撕裂。因该位置焊接区域限制，通过增加焊点密度

提升强度的方式不可行。在铰链加强板与车门内板贴合位置增加结构胶，结合原

有焊点，使加强板与车门内板完全贴合，实现粘接，当车身加热后，结构胶受热

发挥作用，进而增强车门铰链加强板局部的强度，避免疲劳撕裂的产生。

2.3结构胶应用部位

结构胶技术较之传统的点焊胶技术而言，能够有效提升白车身刚度，密封性能、粘接性能，同时防腐蚀性能也十分突出，一般情况下多用于车门、发动机连

接处等构件连接处。实际应用则主要是强调提高白车身静刚度，利用有限元模拟

方法来确定白车身的相关强度、扭曲刚度等参数。

3车身结构胶在汽车制造中的应用

3.1实验部分

（1）主要原料。环氧树脂（E-51），长春化工有限公司；环氧增韧剂，钟渊

化学工业株式会社；稀释剂，安徽恒远化工有限公司；双氰胺固化剂，宁夏嘉峰

化工有限公司；有机脲促进剂，美国CVC化学公司；重质碳酸钙，江阴市广源超

源粉有限公司；气相白炭黑，卡博特公司。（2）仪器和设备。电子万能试验机，日本岛津公司；高速拉伸试验机HTM5020，Zwick公司；真空捏合机ZH-500，江

苏如皋市井上捏合机械厂；强力分散机QL-1100，佛山市金银河智能装配股份有

限公司；及一般实验室仪器。（3）结构胶的制备。将环氧树脂、增韧剂和稀释

剂加入捏合机中，捏合3h，制备成预混料。将环氧树脂、预混料加入双行星动力

混合机，搅拌30min，转数20Hz/20Hz（自转/公转），混合均匀后，再加入固化剂、促进剂、填料、触变剂，在5～45℃下搅拌30min，转数10Hz/20Hz，刮壁后，抽真空搅拌脱泡60min，转数10Hz/20Hz，真空压力控制在-0.09MPa以上，出料，备用。（4）性能测试。拉伸剪切试件按GB/T7124—2008的尺寸进行制样供拉伸

剪切强度及静态剪切强度测试。将板件按要求搭接好，并放置垫片保证其胶层厚度，用夹具将搭接件及垫片夹紧，刮去溢出的多余的胶粘剂，170℃固化20min

制成样片供测试使用。

3.2结构胶的施工方法

(1)人工涂布。人工涂布有手持气动涂胶枪和手持泵式涂胶枪两类。手持气动

涂胶枪可以通过风管连接气源，将支装结构胶放入胶枪内，当按压控制按钮时，

气源的气压产生的压力作用于支装胶管底部，使胶体流出。该种方式适用于涂胶

量小，工位布置空间有限的手动生产线。手持泵式涂胶枪适用于涂胶量大的手动

生产线。压力泵上的加热盘和输送胶管都具有加热功能，可避免因室温降低导致

的出胶困难问题。涂胶过程中，人手持涂胶枪，控制胶枪上的出胶按钮，调节进

气压力与调节盘压力，调节涂胶枪嘴的大小来保证出胶的量和出胶速度。(2)机器

人涂布。机器人涂布是通过PLC控制机器人的涂胶轨迹和涂胶量，机器人涂胶效

率快，涂胶轨迹和涂胶量控制程度高，避免人为因素产生的误差，主要应用于自

动化程度较高的生产线。

3.3结果与讨论

(1)不同拉伸速度对接头载荷的影响。①高速剪切下的接头拉伸强度比准静态

剪切下接头的拉伸强度都有较大的提升，特别是钢-钢，提升最快。②相同拉伸

速度，剪切强度与基材的强度有关：钢＞碳纤维＞铝（全部内聚破坏）。（2）

①钢-钢、铝-铝、铝-碳纤维基材，随着搭接长度的增加，载荷提升，当搭接长度

增加至30mm时，载荷超过基材屈服强度，导致基材屈服发生塑性形变，载荷增

加不明显；②碳纤维材料屈服强度高，失效载荷与搭接长度成线性增加关系。（3）选择铝-铝的粘接材料，制备不同胶层厚度的拉伸剪切试件，使用万能试验

机测试准静态剪切强度，粘接厚度由0.2mm到0.3mm，剪切强度变化不大，厚

度由0.3mm继续增加，剪切强度下降明显。（4）预压力的影响选择铝-铝的粘接

材料，通过不同预压力制备拉伸剪切试件，测试准静态剪切强度，随着预压力的

提升，载荷逐渐提高。

4结构胶的发展方向

结构胶的使用，可以实现车身轻量化的需求，在应用高强度板与热成型板的