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技术新趋势:用胶水组装汽车

放大字体??缩小字体 发布日期:2017-01-14??来源:中国聚氨酯网
核心提示:虽然有些司机很怀疑,但事实就是这样,越来越多的汽车都是用胶粘剂黏结起来的。不仅如此,飞机、手机以及许许多多其他物品都用到了胶粘剂。数十年来,胶粘剂取代传统汽车上的焊接点、铆钉、螺丝、螺栓的进程十分平缓,因此很少有人注意到这一方面。而现在,由于厂商纷纷追求汽车轻量化,以满足燃油经济性要求,车用胶粘剂的发展开始加速。这对汉高、HB.fuller、陶氏化学、3M等胶粘剂制造商来说无疑是个好消息,尽管它们

  虽然有些司机很怀疑,但事实就是这样,越来越多的汽车都是用胶粘剂黏结起来的。不仅如此,飞机、手机以及许许多多其他物品都用到了胶粘剂。

  数十年来,胶粘剂取代传统汽车上的焊接点、铆钉、螺丝、螺栓的进程十分平缓,因此很少有人注意到这一方面。而现在,由于厂商纷纷追求汽车轻量化,以满足燃油经济性要求,车用胶粘剂的发展开始加速。

  这对汉高、HB.fuller、陶氏化学、3M等胶粘剂制造商来说无疑是个好消息,尽管它们还面临着一些技术上的障碍,比如说,如何提高粘合剂的抗高温性。同时,它们还得说服那些偏爱传统金属扣件的设计工程师接受胶粘剂。

  HIS高级顾问Eric Linak估计,今年用于汽车、飞机及其他交通工具的结构型胶粘剂全球市场已达20亿美元,而十年前为15亿美元。他表示,几年前市场的增速只有2%到3%,而现在正以每年4%到5%的速度增长。

  “用胶粘剂来粘接车身,是一种新的焊接技术。”陶氏车间主管Steve Henderson说。他曾经在通用汽车公司做焊接工。

  基本的冶金学帮了他们大忙,因为铝不容易焊在钢铁上,但若用胶粘剂就能粘牢了,所以采用化学方法。碳化纤维和其他复合材料本身就比螺钉更易被粘固。

  2015款福特F150车身使用了铝制材料,胶粘剂用量也是美国畅销汽车先验模型的三倍。宝马的新项目电动和混合动力汽车的车厢就是用胶粘剂结合碳化纤维制成的,取代了传统的金属扣件。通用汽车的Corvette跑车也采用胶粘剂将碳化纤维的车顶板粘在镁框架的车身上。

  辛辛那提咨询公司ChemQuest Group首席执行官Daniel Murad表示,十年前,汽车每车用胶18磅,而现在已达到27磅左右。

  “并不是要整台车每一处都要用胶粘剂。”福特以为研究员John Hill说。但是他希望汽车的用胶量能上升。为了使铝材料与汽车更加协调,福特以使用费作为交换,说服了Alcoa和其他铝合金供应商分享它的预处理技术。

  而在航空方面,波音787则阐明了胶粘剂日益增长的重要性。梦幻客机机体结构的一半左右都用更轻、更坚固的碳纤维合成材料代替铝合金,机身由环氧基树脂浸渍的包装材料做成,并经烘干固化。波音表示,飞机框架的五个部分,每个部分都比传统飞机少用4万到5万个金属扣件。在堪萨斯州威奇托制造梦幻客机前段机身的工厂里,由于几乎没有金属的碰撞,整个工厂就如同图书馆一样安静。

  汽车和飞机使用胶粘剂的历史要追溯到半个多世纪前。自从20世纪60年代开始,汽车工业上就用胶粘剂固定挡风玻璃。在20世纪80年代后期,通用引进了将塑料车体外板粘在钢骨架上的小型货车。

  现在的凯迪拉克CTS和ATS轿车用胶量是通用汽车标准的五倍多。其中一个原因就是让车身更坚硬,消除不稳定的问题。“我认为,结构型胶粘剂将会延伸至更多的车辆中去。”通用高级汽车研发主管David Malik说。

  随着汽车轻量化的要求,车身所用钢板的厚度越来越薄,但是有些部位要求有更高的强度。而胶粘剂则可作为增强材料起到局部补强作用。比如,把增强材料粘贴在人们加油时身体依靠的钢板上,可以让汽车不那么脆弱。胶粘剂的使用减少了铆钉和焊接点的数量,不仅降低钢板的振动,消除噪音,也使车看上去更加美观。

  在Wayne的一家福特工厂里,黄色的FANUC机器人旋转着林肯MKC运动型多用途车的后舱盖板,自动涂胶机在其表面喷涂牙膏状的环氧基树脂,四台同步化的机器人将舱口的内部外部夹紧。

  其他机器人在铆钉上喷涂胶粘剂,举着两块零件直到车身可以被烘干来固化环氧基树脂。它是如此坚硬,半英寸的金属重叠区胶合在一起,便可以在车身破碎前承受每平方英寸6500磅的压力。

  但是,胶粘剂能像传统的焊缝、铆钉、螺钉那样安全吗?公路安全的保险机构发言人表示,他们还没有考虑到这个问题。国家公路交通安全管理局表示,汽车必须要符合联邦安全标准,不管制造商使用哪种制造技术。

  Chemquest的Murad表示,一些胶粘剂含有有机溶剂或其他有害物质。“所有这些成分在每使用量里含量是很微小的,但中等熟练程度的工人需要经受使用和处理胶粘剂的培训。”他说。

  由于胶粘剂不能很好地抗高温,所以只能用螺钉和其他扣件来组装发动机部件。胶粘剂制造商正在试图找到让自己产品有抗高温性能的方法。“我们的脚步离发动机越来越近了。”陶氏研究副总裁Florian Schattenmann说。

  另一大难题就是汽车部件可能会带油或者变脏,这会大大影响胶粘剂的效果。而且,有时候对汽车做一些调整或修理时,厂商会希望汽车易被拆开;而强力的胶粘剂会使拆卸变得复杂困难。

  Murad认为,胶剂制造商想要扩大,最大的障碍就是心理战。许多工程师都没有受过胶粘剂方面的训练,所以他们更倾向于原先的螺母螺栓。毕竟,检查螺丝钉是否拧紧了很简单,但要看出粘胶是否喷涂正确却难。

  看来,要让工程师们不再犹豫和排斥,优化胶粘剂的使用体验是很有必要的。

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