汽車密封條脫膠問題的分析和研究

袁軍 孫超

上汽大眾汽車有限公司 上海市 201805

1 引言

橡膠密封條普遍使用于汽車之中起到密封與抗噪的作用，常見的有門頭道密封條、天窗密封條、行李箱密封條、引擎艙密封條等。這些密封條與車身連接的方式有膠接、嵌入、卡接等多種方式。但是在密封性要求較高的位置，嵌入以及卡接的方式并不能滿足要求，如門頭道密封條與天窗密封條。此時只能使用膠接的方式將密封條固定在車門和天窗上。但是，往往會由于受到多種因素的影響，使得膠接的方式不是非常的可靠，進(jìn)而導(dǎo)致脫膠問題的發(fā)生，甚至密封條大面積脫落。

2 研究范圍和意義

本文以車門上的頭道密封條為例，從密封條安裝的工藝過程以及脫膠產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析，找出其中影響密封條脫膠問題的關(guān)鍵因素，并針對每一條因素給出了相應(yīng)的解決措施與建議。為今后分析密封條脫膠這一問題提供了明確的分析方向與解決辦法，從而不斷的降低客戶對密封條脫膠問題的抱怨。

3 工藝過程和機(jī)理分析

門頭道密封條即是車門內(nèi)板上的密封條，與側(cè)框密封條配合使用，共同起到密封作用，進(jìn)而可以防止水從車輛外部進(jìn)入車內(nèi)、降低風(fēng)噪的進(jìn)入、使車廂處于正壓狀態(tài)等[1]。圖1中，門內(nèi)板四周的一圈藍(lán)色線條即為門頭道密封條，該密封條是通過3M膠帶黏貼在帶有油漆的鈑金上的。

圖1 門密封條

脫膠的原因，簡單的說就是致使密封條與門鈑金間脫開的力大于了3M膠帶的粘帖力。在門處于常規(guī)的關(guān)閉或者開啟的狀態(tài)下，密封條不會受到外力。但是在門關(guān)閉的時候，門頭道密封條與車身接觸的一瞬間，密封條會受到一個從車身內(nèi)測向外的橫向剪切力，如果這個力大于此時3M膠帶的粘帖力，則脫膠就會在這個時候發(fā)生[2]。從更長的時間軸上看，脫膠問題更多的會出現(xiàn)在車輛剛剛下線的時候，如果車輛剛下線的這段時間內(nèi)并沒有發(fā)生脫膠的問題話，則在用戶使用的很長一段時間內(nèi)都不太會發(fā)生脫膠的抱怨。而由于長時間使用3M膠帶老化而出現(xiàn)的脫膠問題則不在本文的研究范圍之內(nèi)。

3M膠帶本身的特性，是分析脫膠問題的關(guān)鍵切入點(diǎn)。下面將從膠帶的寬度與厚度、溫度、壓力、黏貼時間這幾個方面對黏貼力的影響進(jìn)行闡述。

3.1 膠帶的寬度與厚度

3M膠帶常見的厚度有0.4mm、0.8mm、1.2mm、1.5mm，寬度則是可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。不難理解所使用的膠帶越寬越厚則黏貼的效果越好，但是這也意味著成本的增加。

圖2 膠帶厚度與黏貼效果

3.2 溫度與壓力對黏貼效果的影響

3M膠帶正常工作溫度為18℃-40℃（原則上越靠近中位值活性越強(qiáng)），如黏貼時的工作溫度偏離較大則會造成黏貼力不夠。3M膠帶的黏貼效果除了與溫度相關(guān)，與黏貼時的設(shè)備壓力以及壓緊時間也是相關(guān)的，原則上壓緊設(shè)備的壓力越大，壓緊的時間越長，則3M膠帶與鈑金間的黏貼力也會越大。如果壓緊力過小壓緊時間過短的話，3M膠帶與車身鈑金是無法有效地粘合的。圖3中所示，為浸潤率與溫度和壓力的關(guān)系。

圖3 3M膠帶浸潤率與溫度及壓力的關(guān)系

3.3 黏貼時間對黏貼效果的影響

如下圖4中所示，隨著時間的增長，3M膠帶與門鈑金之間的黏貼力越大，最后逐漸趨于一個極限值。

圖4 3M膠帶最終黏貼強(qiáng)度與溫度及時間的關(guān)系

3M膠帶的失效因素分析：(1)膠帶的選擇不當(dāng)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的黏貼表面選擇合適的膠帶類型；(2)工作問題不合適，3M膠帶在黏貼時是有一定的溫度要求的，多數(shù)情況下是由于環(huán)境溫度過低而導(dǎo)致膠帶失效；(3)低壓力，膠帶在黏貼時所施加的壓力不夠，致使侵潤率過低；(4)黏貼表面污染，黏貼表面被污染導(dǎo)致無法有效地黏合。

總裝車間的生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，其中很多過程都可能會對3M膠帶的黏貼效果產(chǎn)生影響。在總裝車間中和門頭道密封條直接相關(guān)的工藝流程可描述為，密封條零件上料至線邊—密封條在烘箱中進(jìn)行預(yù)處理—密封條置于安裝設(shè)備之上—3M膠帶膜去除—安裝設(shè)備將密封條安裝到門上并壓緊。此外，和門相關(guān)的工藝雖然不是直接和密封條相關(guān)，但是也有可能會影響到脫膠問題的發(fā)生。而和門生產(chǎn)相關(guān)的工藝可描述為，主線上四門從油漆車殼上的拆卸—四門鈑金流轉(zhuǎn)至門線—門框表面清潔—頭道密封條黏貼至鈑金—內(nèi)飾零件的裝配—四門流轉(zhuǎn)回主線—四門重新裝回車身并調(diào)整匹配。下文中將對這些過程中所涉及到的會影響到3M膠帶黏貼效果的因素進(jìn)行分析。

4 有效控制和關(guān)鍵控制工序建議

4.1 頭道密封條直接相關(guān)的工藝

4．1．1 密封條上線至線邊

頭道密封條的尺寸相對較大，在零件運(yùn)輸和上線的過程中，很多條密封條扭曲堆疊在一個包裝箱之中。而扭曲較為嚴(yán)重的點(diǎn)可能會會對3M膠帶的性能產(chǎn)生影響。因此，密封條的包裝和運(yùn)輸過程中因盡量避免3M扭曲的發(fā)生。除此之外，在運(yùn)輸和儲藏時還應(yīng)當(dāng)避免陽光直射或者溫濕度過高。

4．1．2 密封條在烘箱中預(yù)處理

使用烘箱對3M膠帶進(jìn)行預(yù)處理時，烘箱的溫度應(yīng)當(dāng)根據(jù)所使用型號的3M膠帶進(jìn)行最佳設(shè)置，且保證3M膠帶在烘箱中所處的時間足夠長，使密封條上的3M膠的活性達(dá)到最佳狀態(tài)。

4．1．3 密封條置于安裝設(shè)備之上

將密封條從安裝設(shè)備上取出安裝在安裝設(shè)備上的時間不宜過早，應(yīng)盡量縮短3M膠帶從烘箱取出至黏貼到鈑金的時間。這樣才能保證3M膠帶黏貼時的溫度不會有較大的變化，從而使得黏貼時的效果最佳。

4．1．4 3M 膠帶膜去除

3M膠帶的膜去除至頭道密封條黏貼在鈑金上的時間也應(yīng)當(dāng)盡量縮短，如過早去除的話空氣中的灰粒又或者由于不當(dāng)操作，導(dǎo)致3M膠帶表面被污染，黏貼效果受到影響。

4．1．5 安裝設(shè)備將密封條安裝到門上并壓緊

前文中已經(jīng)介紹過壓力越大的話，3M膠帶的黏貼效果會越好。但是如果設(shè)備的壓力過大的話，門可能會產(chǎn)生變形。因此，設(shè)備的壓力需要控制的一定的范圍之內(nèi)。另外，由于生產(chǎn)線節(jié)拍的問題壓緊的時間也必須控制在節(jié)拍要求之內(nèi)。在產(chǎn)品設(shè)計之初就需要考慮到現(xiàn)場的工藝要求，選擇適合型號的3M膠帶。

密封條在門上的安裝位置也是有壓緊設(shè)備控制的。密封條安裝的位置偏向車內(nèi)測的話，則密封條在門關(guān)閉時受到的力就會變大。安裝的位置偏外側(cè)的話則密封條很可能起不到很好的密封效果，致使漏水等問題出現(xiàn)。且密封條安裝與鈑金的黏合位置的型面也是有一定要求的，如果密封條安裝的位置偏離了設(shè)計位置的話，偏離位置的型面有可能不符合黏貼要求。

圖5 密封條壓緊設(shè)備

另外，需要特別注意的是，由于一些質(zhì)量或者其它問題的抱怨，車門鈑金的尺寸可能會進(jìn)行相應(yīng)的更改。此時，需要根據(jù)最新的車門重新測試下相應(yīng)的設(shè)備壓力以及密封條安裝位置是否合格。除此之外，壓力的測試應(yīng)當(dāng)直接測量3M膠帶與鈑金貼合處的壓力，這樣才更加具有客觀性，常用的測試方法有壓敏紙測試與Tekscan測試。

4.2 和門相關(guān)的工藝

主線上四門從油漆車殼上的拆卸、四門鈑金流轉(zhuǎn)至門線、四門流轉(zhuǎn)回主線，這幾個步驟看下來和密封條的黏貼力是沒有直接相關(guān)性的。頭道密封條黏貼至鈑金，此步驟與前文中密封條相關(guān)工藝的“安裝設(shè)備將密封條安裝到門上并壓緊”這一步驟是同一步。接下來從門框表面清潔、內(nèi)飾零件的裝配、四門重新裝回車身并調(diào)整匹配這幾步來進(jìn)行分析。

4．2．1 門框表面清潔

油漆車間最后的一道生產(chǎn)工藝為注蠟，在注蠟的過程中密封條安裝位置的表面可能會被蠟所污染，這些蠟可能是細(xì)微的并不容易被肉眼所察覺。雖然在密封條安裝前會對門表面進(jìn)行清理，但是常規(guī)的擦拭方法并不能有效的擦除這些蠟漬。在密封條裝配前，需使用抹布蘸取可溶解蠟的液體進(jìn)行擦拭，進(jìn)而清理門框上的灰塵以及殘留蠟漬時[3]。

4．2．2 內(nèi)飾零件的裝配

3M膠帶的粘貼力會隨著粘合時間的增長而變大，如果在3M膠帶的粘合力還沒有達(dá)到足夠大之前就出現(xiàn)了一定大小的外力大于此時的粘合力，則有可能會導(dǎo)致脫膠的發(fā)生。若在門內(nèi)飾的裝配過程中不小心觸碰到了密封條，則有可能會導(dǎo)致密封條的脫膠。因為應(yīng)當(dāng)避免此過程中觸碰到密封條。

4．2．3 四門重新裝回車身并調(diào)整匹配

四門在重新裝回車身做匹配調(diào)整的時候，不可避免的需要將四門關(guān)閉，從而查看四門的匹配狀態(tài)。如若此時3M膠帶的黏貼力還沒有足夠大，則在門關(guān)閉時可能會致使脫膠的發(fā)生。因此，在安排門第一次關(guān)閉的工藝時，因盡可能的靠后，從而加長密封條黏貼點(diǎn)到門第一次關(guān)閉點(diǎn)之間的時間。如仍然無法滿足的話，則需要考慮加長原有的門的輸送線，又或者考慮換用其它型號的3M膠帶。

另外，原則上門與側(cè)圍之間的縫隙越小，在門關(guān)合時密封條所受到的剪切力則越大，脫膠的風(fēng)險越高。因此，在做四門匹配調(diào)整的時候應(yīng)當(dāng)避免局部縫隙過小的情況出現(xiàn)。

5 實踐驗證

在途安項與科迪亞克項目的初期都遇到了密封條脫膠的問題，如圖6中所示。通過對前文中提到的工藝進(jìn)行一步步的優(yōu)化，最終解決了脫膠的問題。

圖6 密封條脫膠實物圖

6 結(jié)束語

通過前文的敘述可以知道，密封條脫膠問題涉及到諸多的因素。造成密封條脫膠的原因，可能是單個因素，也有可能是諸多因素共同導(dǎo)致的。因此，在分析密封條脫膠的原因時，需要一步步的分析，并逐步進(jìn)行優(yōu)化。密封條脫膠問題，在汽車的生產(chǎn)與制造中是一個難點(diǎn)問題，其所需的分析和優(yōu)化周期都比較長。因此，需要汽車的生產(chǎn)與制造過程中，需要提前關(guān)注該問題，一旦發(fā)現(xiàn)該問題就應(yīng)當(dāng)做出快速的反應(yīng)。本文以總裝車間的安裝工藝為主線，將有可能影響到密封條黏貼效果的點(diǎn)進(jìn)行了逐個的剖析，并給出了優(yōu)化建議，為后續(xù)分析該問題提供了明確的方向和方法。