汽车前端框架FEM仪表板横梁CCB的轻量化技术

Posted 2021-04-05 艾邦高分子

汽车的前端模块通常搭载前灯等大型部件，传统为钢制。新款前端模块将框架材料由钢换成铝合金，并且铝合金与树脂使用粘合剂接合，实现了轻量化。与原产品相比，重量减轻了3.7kg，减轻了约2成（20.9％）。该粘合剂由赢创开发。

新款前端模块要求实现能配备于实车的高设计标准。例如，低速行驶时防止变形、高速行驶时防止前发动机罩打开的耐冲击性，以及即使被划伤或沾上盐水也能抑制腐蚀扩大的耐腐蚀性等，通过了严格的评估测试。

新款前端模块由铝合金框架和利用聚酰胺（PA）成型的部件构成。从两个部件的接合部可以看出，采用了没有螺栓和螺母等连接件的简单结构。以前一直用螺丝在钢制框架上固定树脂部件。

也就是说，新款前端模块将钢换成了铝合金，通过粘合法省去了连接件，从而实现了轻量化。实现这一点的，是能使铝合金与PA牢牢粘在一起的异种材料粘合剂“Vestamelt® Hylink”。此为共聚PA粘合剂，除了铝合金外，还能粘合不锈钢和钢等金属，以及PA6、PA66、PA9T、PA610、PA12等PA系树脂。粘合原理是，金属与粘合剂之间及粘合剂与树脂之间都是“氢键和基于交联剂的化学键“，粘合强度达10～20MPa。由此，前端模块的抗扭强度达到192.2N·m，比使用其他粘合剂时（例如180.8N·m）要高。

新款前端模块FEM的制造方法

1

静电涂敷或卷材涂敷

首先，对铝合金实施表面处理，去除氧化膜使表面变粗糙。这是为了提高与树脂的粘合力。接下来，经过脱脂处理、表面调整和干燥等各道工序后，在铝合金表面涂敷共聚PA粘合剂。采用静电涂敷法，用喷枪使共聚PA制粘合剂带电，利用静电在工件（铝合金）表面涂敷该粘合剂。此外，还可以使用在金属卷材上用滚轮高速涂敷该粘合剂的卷材涂敷法，作业人员也可以用刷子涂敷。利用卷材涂敷法涂敷时，有望实现30～50m/分钟的高速处理。

其次进入加热熔化工序，以150～200℃的温度对涂敷了共聚PA粘合剂的铝合金加热约5分钟。粘合剂受热后会熔化流淌。然后再进行冷却，粘合剂就在铝合金表面形成了厚50～150μm的膜。

2

冲压成型

由于共聚PA粘合剂膜会牢牢粘在铝合金表面，可以直接保管，也可以冲压成型。因此，该粘合剂既可以在冲压成型后的铝合金框架上涂敷，也可以在冲压成型前的铝合金板上涂敷。

3

嵌件注塑成型

接下来将带有共聚PA粘合剂膜的铝合金放入模具，射出PA进行嵌件成型，前端模块就完成了。成本与之前基本相同。因为省去了用螺丝连接金属框架和树脂部件的成本等。

仪表板横梁CCB上的应用

该技术已经在仪表板的支柱——管梁上实现实用化。由铝合金和PA构成，利用共聚PA粘合剂粘合了两种材料。戴姆勒在3款车型上采用。2013年德国戴姆勒在“梅赛德斯·奔驰A级”上首次采用，之后“梅赛德斯·奔驰B级”和“梅赛德斯·奔驰SLS级”也相继配备。使用的PA为玻璃纤维强化PA6。重量最大减轻2成。

来源：赢创汽车材料

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