郭文志
浙江吉利汽车研究院；杭州萧山 311228
【摘要】本文主要讲述了汽车车身侧围空腔填充膨胀胶的种类及结构形式，并详细阐述了片式膨胀胶和骨架式膨胀胶的结构特点及膨胀胶在侧围的填充位置、注意事项、安装要求等。同时，结合一款实车为例，对膨胀胶在实际应用中的具体安装方式、填充位置、以及膨胀后堵孔问题的解决措施等进行分析、总结，最后定义了骨架式/片式膨胀胶理化性性能的技术要求。
【关键词】膨胀胶；空腔；填充；阻断
Research of Filling Technology of Expansion Sealant for Side Wall Cavity on a Vehicle
Guo Zhiwen
Geely Automobile Institute; Xiaoshan, Hangzhou 311228
Abstract: The categories and structural types of filling expansion sealant for use in side wall cavity on a vehicle are explained in this paper. Also, the structure behaviors of sheet and frame expansion sealant, and the side filling location, considerations, fitting requirements of expansion sealant are particularly discussed. Meanwhile, the specific fitting method, filling location of expansion sealant in the practical application, as well as solutions to hole plug-up after expansion are analyzed and summarized by taking an actual car as an example. Finally, the technical requirements of chemical and physical properties of frame and sheet expansion sealant are defined.
Keywords: Expansion Sealant, Cavity, Filling, Blockage
1 前言
汽车的噪声(Noise) 、振动(Vibration) 、声振粗糙度( Harshness) 统称为汽车的NVH特性,是衡量汽车设计及制造质量的一个重要因素。
车身侧围总成是影响整车NVH重要的部件之一，外界及内部噪声从车身前端进行侧围内部，因侧围结构为空腔结构，外界噪声及空气通过侧围内部流通，噪声从车外界传到车内部，在通过侧围空腔流动性，贯通整车侧围内部，使整车NVH性能指标下降，无法保证乘员在车内乘座的舒适性。
针对此问题，各大主机厂对车身侧围内部采用空间阻断技术，使侧围内部空腔不连续，从而达到空腔阻断，控制空气、车外噪声流通，减少空气流通及噪声的传递。
空间阻断技术主要体现形式为侧围填充技术，是在侧围空腔内部增加高发泡EVA类材料、PA66骨架材料等，该材料在车身烘烤工艺时进行发泡，阻断填充侧围空腔，从而使车身NVH性能提高。
随着此项技术的发展与提高，该类发泡材料从单一的片材发展到骨架式结构，更好的将侧围空腔进行阻断，膨胀更饱满，效果更好。以下着重说明此两种材料在车身上的应用及自身的特点。
2 膨胀胶结构形式
2.1 片式膨胀胶
片式膨胀胶为原材料加工成片状态结构，根据各主机厂车身侧围空腔结构进行切割，以达到与侧围空腔相符形状，并在烘烤后实现密封阻断
效果（见图1）[1]。
图1 片式膨胀胶
片式膨胀胶的特点：
（1） 经济性；
经济性只是从成本上来说，此种膨胀胶因结构单一，无需复杂成形结构，因价格较低，被各大主机厂所接受。
（2） 实用性；
实用性是从应用角度考虑，此种膨胀胶在车身小空间及空间简单结构处应用广泛。
（3） 工艺简单；
操作方便是从加工工艺上说明此种片式膨胀胶用人工剪切便可完成产品形状，即能满足汽车厂要求，又节省工时及机械切割费用。
（4） 多变性；
多变性是从其自身结构上考虑，在实际应用中可以将结构切成各种形状，可以叠加几层，可以开孔，以满足主机厂各种要求。
2.2 骨架式膨胀胶
骨架式膨胀胶是PA66材料加EVA发泡材料结合而组成，主要用PA66材料制作成主体骨架，EVA发泡材料附着在其外侧（见图2）[2]。
图2 骨架式膨胀胶
骨架式膨胀胶的特点：
（1）广泛性；
骨架式膨胀胶胶片式膨胀胶应用更广泛，因为结构多变性，能满足侧围空腔要求，应用较为广泛。
（5） 限制性；
限制性是针对EVA发泡材料而言，因其发泡材料附着在骨架上，其发泡后按骨架基本结构膨胀，膨胀容易控制，骨架具有限制其发泡方向作用。
（6） 多变性；
多变性是因为骨架式膨胀胶骨架可用模具制作，可根据侧围空腔形状设计其骨架结构，因应用有很多变化。
（7） 坚固性；
骨架式膨胀胶由PA66材料与EVA发泡材料组成形式，其强度较高，保证在侧围空腔内固定不变形。
（8） 完整性；
此种膨胀胶在空腔内发泡后填充完全，对侧围空腔封堵效果较好。
3 膨胀胶膨胀形式
如下图所示，膨胀胶加热膨胀后以最大限度填堵空腔结构（见图3）。
图3 膨胀胶膨胀形式
4 噪音及空气流动性
图7为测试的空气噪音流动示意图，在图上可看出侧围空腔结构为主要流通单元。为避免此现象的产生，应用旁路密封降噪技术，对侧围空腔进行密封，以有效的对汽车前部及后部流入空气噪音进行阻断，并以实例进行说明。
图4 侧围噪音流动示意图
5 侧围空腔填充膨胀胶位置
侧围填充位置主要应注重以下几位置：
1、 A柱上和A柱下
2、 B柱上和B柱上两侧
3、 C柱上或轮罩处
4、 形成空腔循环处
6 实例说明侧围填充位置及安装方式
针对以上3点所述安装位置，进行具体说明膨胀胶安装位置及安装方式，及一些技术条件（见图5）。
图5 膨胀胶安装位置
6.1 A柱上填充位置（1）处
A柱上部填充位置为侧围主要的截断位置之一，此处为噪音和空气流动的起始位置，故在设计阶段此处要进行封堵。此处空腔结构规则，可采用支架式膨胀胶进行封堵，下图为单卡扣支架式膨胀胶结构（见图6）。
图6 安装位置（1）
6.2 A柱上填充位置（2）处
2处结构截面空腔较小，采用自粘式膨胀胶进行固定，因空腔小膨胀后能很好的对断面处进行截断（见图7）。
图7 安装位置（2）
6.3 B柱上填充位置（3）
B柱上位置填充处膨胀后出现堵孔现象，主要是因膨胀胶与加强板定位孔过近，导致膨胀后出现堵孔现象（见图8）。
解决措施：
调整膨胀胶位置，使膨胀后胶片远离定位孔位置。
图8 安装位置（3）
6.4 B柱上填充位置（4）
此空腔非常小，采用自贴式膨胀胶片进行填充，因最大距离9mm，最小距离3mm.所以腔体
封堵非常好（见图9）。
图9 安装位置（4）
6.5 B柱下填充位置（5）
如下图所示,B柱中段发泡良好,空腔已完成封堵。此处空腔较大，所以要采用骨架式结构进行封堵（见图10）。
图10 安装位置（5）
6.6 轮罩处填充位置（6）
轮罩处采用单卡骨架式膨胀结构，主要因为此空腔结构为三角形结构，单片式无法填充完全，采用此结构填充效果较好（见图11）。
图11 安装位置（6）
6.7 C柱上位置填充（7）
C柱上空腔结构一般比较复杂，为保证其断面填充完全，大部份采用骨架式结构（见图12）。
图12 安装位置（7）
7 侧围填充膨胀胶应注意的事项
（1）膨胀胶安装孔布置，要满足工艺性要求；
（2）膨胀胶发泡后避免堵孔现象；
（3）避免膨胀胶发泡时流挂现象；
（4）避免在车身涂装过程中膨胀胶脱落现象；
（5）膨胀胶边缘要与车身钣金件间隙大于5mm以上，以保证在涂装过程中漏液要求；
（6）骨架式膨胀胶卡扣设计位置要与车身孔位相对应，保证安装要求。
8 片式膨胀胶理化性能要求
片式膨胀胶应满足的理化性能要求如下表1汽车卡扣所示。
表1 片式膨胀胶理化性能要求[3]
序号 | 项目 | 要求 |
1 | 外观 | 片状板材，表面平整，无破损开裂现象 |
2 | 密度 | (1.06±0.05)g/cm3 |
3 | 尺寸/厚度 | 符合设计图纸的规定 |
4 | 固含量 | ≥99% |
5 | 体积膨胀率 | 2400%～3000% |
6 | 吸水率 | ≤6%（质量），≤0.2%（体积） |
7 | 填充性 | 完全密封 |
8 | 加热流动性 | 无脱落、移位、流挂现象 |
9 | 钢板粘结性 | ≥60% |
10 | 磷化液适应性 | 溶液无污染、材料无异样 |
11 | 电泳液适应性 | 溶液无污染、材料无异样 |
12 | 钢板腐蚀性 | 无腐蚀 |
13 | 燃烧性 | Ｂ级以上 |
14 | 气味性 | ≥8 级 |
9 骨架式膨胀胶块理化性能要求
骨架式膨胀胶应满足的理化性能要求如下表2 所示。
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