不可小觑的“胶水” 浅谈汽车结构粘合剂

在传统的汽车制造流程上，焊装是一个非常重要的步骤，它对于车辆的刚性、安全性有着极大的影响。随着汽车轻量化理念的发展，不少汽车厂商开始在车型上采用先进高强度钢（AHSS）、工程塑料以及轻质金属如铝合金等，2018款本田奥德赛的白车身上就由低强度钢 (41％)、冲压硬化钢 (7％)、高强度钢 (6％)、先进高强度钢 (37％)、超高强度钢 (8％) 和铝材料 (1％) 组成，更多不同刚性的材料组成以及更薄的车身材料，使得单纯的点焊工艺逐渐无法满足生产所需，因此结构粘合剂开始成规模地登上舞台。

结构粘合剂，也被称为结构胶，它可以增强粘接结构的刚性、耐久性和抗冲撞性，也可以用于相容性差的金属之间的粘接。结构粘合剂多利用环氧树脂、橡胶、丙烯酸酯和聚氨酯等配置，由于环氧树脂优异的机械性能和耐老化湿热性能，目前多选用增韧环氧树脂来开发车用的结构粘合剂。

使用结构粘合剂的一大好处是增加车身的刚度。和点焊工艺相比，结构粘合剂能够从点连接扩展到面连接，这有助于消除应力集中点并减少焊点受力，达到增加车身耐久性的目的。2018 款奥德赛车身研发主管Nicholas Goldsberry 提及第五代奥德赛在使用长达44米的结构粘合剂后节约了5千克的额外冲压件和增强材料，而车辆的扭转刚度提高了10%。

其次，使用结构粘合剂还可以提升车身的NVH性能，原因在于结构粘合剂可填充钣金件之中的空隙。奇瑞工程师团队曾通过CAE分析，利用结构粘合剂车身重量只增加了0.44kg，但白车身整体扭转模态提高了0.74Hz，整体弯曲模态提高了0.98Hz，扭转刚度提高了12.4%，弯曲刚度提高了12%。并且在使用了结构粘合剂之后，白车身的一阶扭转应变能力分布更为均匀，减少了应变能集中的区域有利于车身结构载荷的分布。

要采用结构粘合剂，并不仅仅将材料准备好就行。应用的温度必须保持一定；为了使基材表面具备良好的粘附性，还需要进行清洁、打磨等处理工艺；选择合适的粘合剂并配备涂胶机器人。同时，结构粘合剂仍需提升环境耐蚀性和长期耐久性，对于越来越多的新材料出现，也需要更多的结构粘合剂来应对。

目前，在结构粘合剂的使用上欧美厂商显得更开放一些，从上世纪90年代开始豪华厂商就开始引进这一工艺，如今不少紧凑型车型也开始使用结构粘合剂用于车身制造，只不过和豪华车相比，使用的长度差距是显而易见的。比如说配备碳纤维车身的宝马i系列电动车，车身的粘合是通过长达160米的结构粘合剂来完成的。

在未来随着碳纤维复合材料的逐步应用，编织、粘接的工艺将会取代传统金属车身的冲压和焊接工艺，在结构粘合剂上，陶氏化学汽车系统已经拿出了解决方案——BETAFORCE复合材料结构胶注射粘接技术，传统的白车身焊接工艺将受到车身轻量化潮流的影响而被新工艺取代，甚至在未来一天，我们不禁思考汽车还需不需要白车身。