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[胶粘剂] 轻量化/低成本底盘胶导入

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发表于 2020-5-25 11:46:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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【汽车材料网】轻量化/低成本底盘胶导入
李 夫(四川一汽丰田汽车有限公司长春丰越公司,吉林 长春 130000)
摘 要:文章主要介绍了轿车工厂导入轻量化/低成本底盘胶的内容。具体从设备安装、事前材料验证、轻量化/低成本效果确认、后续改善等方面进行具体阐述。
关键词:轻量化;低成本;底盘胶
1 引言

[size=1em]车身轻量化是整个行业的发展趋势,在保证汽车的强度和安全性能的前提下,通过降低汽车的整备质量,可以提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染 ,一举多得。

[size=1em]降成本是每个汽车企业永恒的课题。随着近几年汽车市场竞争激烈程度的加剧,从增量市场转变为存量市场,且汽车售价整体上是呈下降趋势的,因此只有能生产出质高价低产品的企业才能生存下去。

[size=1em]轻量化/低成本底盘胶项目同时兼具了车身轻量化与降成本两项目的。

[size=1em]目前日系车企从2016-17年开始逐步在日本导入轻量化/低成本底盘胶,2017-18年在国内日系合资车企导入。德系国内合资车企在19-20年也会陆续导入。

[size=1em]轻量化/低成本底盘胶项目已于2018年年初正式在本公司涂装车间底盘胶线投入使用,目前品质稳定,达到了预期目标(成本降低16%、材料重量减轻19%)。

2 轻量化/低成本底盘胶介绍

[size=1em]底盘胶主要喷涂于车辆的底盘及四个轮穴(底盘主要喷涂铁板结合处、轮穴大面积喷涂,如图1所示),其主要目的是抗石击、降噪、防水、防锈等目的。

[size=0.8em]图1 底盘胶喷涂位置示意图

[size=1em]本次导入的轻量化/低成本底盘胶属于PVC(聚氯乙烯)加热膨胀类型。

[size=1em]其主要特点是:1.降低成本2.车身轻量化3.提高防噪性能。

[size=1em]降低成本:底盘胶主要成分为:树脂、填充剂、溶剂、可塑剂等。本次通过采用价格较低的树脂来降低成本(原有材料是丙烯酸树脂)。

[size=1em]车身轻量化:在胶中导入低密度物质来降低比重、减轻车身重量。

[size=1em]提高防噪性能:在胶中加入加热膨胀型发泡剂,当胶被烘干成型后体积会膨胀,胶内会形成细小的空气泡,以此达到吸收车底盘所受冲击力,进而达到降噪的目的。

3 导入过程3.1 事前认证试验

[size=1em]3.1.1 吸湿发泡试验

[size=1em]胶类材质在湿膜状态下长时间放置后,由于吸收环境中的水分可能会在烘干后在内部产生气泡,严重降低密封性能。为了避免此问题产生,有必要在材料导入前对其进行验证性试验,试验结果如表1:

[size=0.8em]表1 吸湿发泡试验

[size=1em]结论:在现场的各种情况下能够保证不会发生吸湿发泡。

[size=1em]3.1.2 混合型试验

[size=1em]因为新旧两种材料的主要材质及规格发生了很大变化。在新材料导入前需要判断以何种方式投入使用(1.原有管路清洗、新材料投入;2.新设管路)。由于管路清洗方式无法保证将旧材料完全清洗干净(阀门、弯头等处),所以有必要进行新旧材料的混合性试验,见表2:

[size=0.8em]表2 混合型试验

[size=1em]根据试验结果:旧材料在管路内残留2.5%时,胶的接着性为NG,因此本次新材料导入选择了新设管路的方式。

[size=1em]3.1.3 黑漆适应性评价

[size=1em]本公司生产的车型在后道工序会在轮穴处喷涂黑漆(美观、NVH),在新材料导入前有必要与此材料进行匹配性试验,结果见表3:

[size=0.8em]表3 黑漆匹配性试验

[size=1em]评价方法:粘手:确认放置后是否粘手、剥离:剥离:使用100网格胶带剥离确认。

[size=1em]根据结果显示:与黑漆匹配性方面,新材料的性能不亚于旧材料。

[size=1em]3.1.4 垂流性评价

[size=1em]胶的最重要品质要求之一即为喷涂后不产生垂流。我们分别设置不同温度、不同放置时间条件下对新旧材料进行了垂流方面的评价。根据表4的结果可以看出,新材料在垂流性方面不低于旧材料。

[size=0.8em]表4 垂流性试验

[size=1em]3.1.5 重复涂布性评价

[size=1em]在实际作业中,胶涂布轨迹会有重叠的情况。针对该状态也需要进行试验进行确认,请见表5:

[size=0.8em]表5 重复涂布性试验

[size=1em]本公司车型没有先使用喷枪后使用窄幅枪的情况。

[size=1em]3.1.6 密封性评价

[size=1em]密封性是指铁板板缝在一定范围时,胶可以将板缝密实而不开裂。

[size=1em]新旧材料的密封性试验如表6:

[size=0.8em]表6 密封性试验

[size=1em]结论:新材料的密封性能比旧材料更好。

3.2 设备安装

[size=1em]如前所述,本次导入新胶需要新设一套胶循环系统。且为了保证平稳过度,要求新系统投入使用后出现问题时旧系统可以马上启用。具体方案为:循环系统机械部分新设(泵、罐、管路、阀门等),电控部分从旧系统拆卸安装到新系统上,旧系统处于手动状态待命(由于空间所限,在新设备安装前将旧有设备进行了必要的移动)。如图2所示:

[size=0.8em]图2 胶循环性系统安装过程

[size=1em]在新设管路安装过程中,有如下几点需要注意:(1)循环管路建议设置回流管路(管路清洗时使用,生产时关闭)。(2)由于是高压管路,安装法兰及各种结合部位时有必要切实确认安装状态,比如法兰间的密封圈是否安装到位。避免造成管路泄露,造成人身伤害。(3)管路、罐体安装完毕后,需要制定完备的清洗计划及检验标准(此项可与材料厂家一起研讨)。(4)投入材料后需要根据材料的特性设置合适的供给泵空气压力,避免空打造成泵的损坏。

3.3 作业训练

[size=1em]利用举升机将一台训练车体升高,作业者利用移动式胶泵进行喷涂训练(喷涂——胶刮掉回收——喷涂)。

3.4 爬坡量产

[size=1em]为了使作业者逐步适应新胶,因此使用新胶时采用了逐步增量的方式。每天生产2H 4H 8H 直到全部使用新胶,详见表7:

[size=0.8em]表7 轻量化、低成本底盘胶导入初期生产情况

3.5 效果确认

[size=1em]3.5.1 轻量化

[size=1em]原有材料单台用量体积:al比重bkg/l新材料单台用量体积为a L 比重为c kg/l;

[size=1em]重量差:(a*b-a*c)kg导入后实际降幅约为19%达成目标。

[size=1em]3.5.2 低成本

[size=1em]原有材料单台用量体积:al比重b kg/l单价c元/kg新材料单台用量体积为aL比重为d kg/l单价e元/kg;

[size=1em]成本差:(a*b*c-a*d*e)元/台导入后实际降幅约为16%达成目标。

3.6 导入过程中产生的问题点及对应情况

[size=1em]3.6.1 调压器堵塞问题

[size=1em]在胶投入管路初期,多次发生胶枪不出胶的情况。经过现象确认,逐级排查,发现发生的堵塞的位置是枪下端的调压器进胶口堵塞,堵塞处胶已经凝固。经过分析,判断发生原因为初期每日胶用量少,静止时在持续高压下可塑剂析出导致。解决办法:1.胶枪使用完毕后关闭调压阀下的阀门,胶枪泄压。2调整胶内可塑剂的含量。通过上述两个对策后,截止目前此问题未再发。发生堵塞位置如图3/图4所示。

[size=0.8em]图3 底盘胶调压器示意图

[size=0.8em]图4 调压器胶堵塞示意图

[size=1em]3.6.2 投料泵空打

[size=1em]由于新胶的流动性变差以及密度降低,导致用泵从胶的包装桶桶底抽胶变得困难。经常发生胶的包装桶内的液面刚到斜面时就无法被抽动了(包装桶为上部立方体,下部椎体)。

[size=1em]为了解决空打,我们进行了如下实验:

[size=1em](1)将泵与包装桶之间的连接软管抬高,从“V”型改为水平。——有改善;

[size=1em](2)在包装桶下方设置约20cm高的平台,使包装桶的最低点高于泵的吸口——没效果;

[size=1em](3)在保证胶的供给的前提下,适当降低受入泵的压缩空气压力——有改善;

[size=1em](4)适当降低胶的粘度——有改善。

[size=1em]最后我们将1/3/4的做法固定下来,目前基本将空打问题解决了。

[size=1em]3.6.3 胶垂流问题

[size=1em]新胶试验及投产初期,胶喷涂到车身上后发生垂流的现象。发生垂流的部位主要分两种情况:(1)交叉喷涂导致胶厚度厚的地方,如图5;(2)板缝较大/多层铁板结合的部位就,如图6。

[size=1em]针对第一种情况,我们首先在不影响品质和工艺要求的前提下,通过作业手法改善,尽最大可能降低膜厚。但是轮穴处个别位置有突出表面的部分,而此部分的侧面也需要覆盖胶。因此降低膜厚后仍然膜厚较厚(达到7mm左右),如图7。

[size=0.8em]图5 交叉喷涂导致膜厚较后

[size=0.8em]图6 板缝较大/多层铁板结合处

[size=0.8em]图7 轮穴突出部位

[size=1em]针对第二种情况,是由于胶打到铁板上后,由于板缝大导致胶与铁板接触的面积过小,造成了胶与铁板间的附着力不足导致了垂流问题。为了解决此问题,我们减小了喷涂时胶枪与铁板的距离。结果虽然有改善但仍没有彻底解决。于此同时,也开始怀疑胶粘度低,当粘度调整接近规格上限时也没有改观。上述努力是主机厂在现有条件下能够自主实施的最大程度,在这种情况下仍然都没法彻底解决垂流问题。因此为了解决问题,只能够与材料厂家研讨从胶的方面进行调整。通过多次实验室试验、现场验证,最后通过改变原材料的某项指标解决了问题。且为了避免问题再次发生,追加了更严格的胶出厂检测标准(垂流标准)。

3.7 后续计划-进一步降低成本

[size=1em]目前,底盘胶是以矩形桶(容量1000KG)的包装形式送到工厂用泵抽到线侧。由于底盘胶密度降低后不易下沉,导致有一部分胶附着在罐内壁无法被泵抽出而造成浪费。

[size=1em]目前的计划是:

[size=1em](1)安排人员用专用工具将残胶刮到吸胶口处用泵抽出(每罐可多利用胶30KG);

[size=1em](2)研讨在罐内壁涂膜一层疏胶层,避免胶挂壁。

4 总结

[size=1em]通过轻量化/低成本底盘胶的导入,总结了以下经验供同行实施类似项目时参考。

4.1 导入前计划周密、准备充分

[size=1em]一种材料的导入一般要经历7-8个月的时间,从立项到真正投入使用,中间有各项准备工作。

[size=1em]只有将所有工作事先编入计划中,才能避免中间出现遗漏导致项目延期。

[size=1em]材料导入项目需要各个相关部门协调推进(技术部门、制造车间、材料管理部门、材料制造商等)所以导入前有必要使相关部门达成共识,导入过程中保证信息共享。这样能够保证项目顺利进行。

4.2 事前做好各项验证试验

[size=1em]胶除了需要保证本身的各种性能外还需要验证与其他可能接触材料的匹配性(ED膜、漆膜等),如发生匹配问题就需要马上调整(一般说来当出现胶与ED膜、漆膜的匹配问题时,首先考虑对胶进行调整)。

4.3 设备方面一定要做好两手准备,避免因导入新材料而对生产产生影响

[size=1em]由于新材料的诸多特性还不了解,不可避免在导入初期会出现各种各样的问题,这时候就需要将旧有系统保持可用状态。一旦新胶出现问题,旧胶马上可以投入使用,为新胶的问题解决赢得时间。



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