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5种你绝对想不到的有趣的汽车粘合剂应用

说到车辆内的粘合,大多数工程师可能会想到车身、挡风玻璃或全景天窗的结构粘合。实际上,每辆车里会用到15公斤的粘合剂,其中大部分用在这三个方面,并且越来越多地用于粘合复合轴承半罩、后拦板和扰流板。不过,在另一些并非众所周知的用途中(例如复合材料连接、微型化、多功能和自动化),粘合技术可以展现自身所有优势。本文介绍了5个此类应用。

传感器

如今,一辆车里会安装多达100个传感器。传感器安装在接受与传输 (例如温度、压力、位置或速度等)物理量的位置,这一类信号必须可靠无误地传输给控制单元或者用于评估的电子器件。因此,每一个传感器所需要的粘合剂,都需要符合其特定的用途。

以霍尔传感器作为例,来充分解释这一点。这种传感器是测定位置或速度的首选:例如,用它们测量轮毂上的轮子的转速。用在这里的粘合剂必须具有极强的耐介质性,例如油、汽油或刹车液,并且需要经过盐雾试验、回流焊接测试(JEDEC),和震动测试。根据具体的设计情况,传感器可采用结构粘合,或者完全封装。此外,相关的工艺效率、生产的可持续性和可靠度也受到高度关注。

在所有满足以上要求的粘合剂里,双重固化(有两个固化步骤的)粘合剂特别适合这一用途。经过光固化过程之后,粘合剂得以预固定,可以用于进一步加工。随后,第二道固化机理确保粘合剂可靠地完成最终固化,包括阴影部分。有多种方法可以触发固化机理,例如:通过加热、通过湿气、或者厌氧效应。这样可以实现高产量。

摄像头

许多汽车上都安装了一个或多个摄像头,例如用来识别交通符号,保持行车道,或者作为碰撞警告辅助。对于相应的粘合剂的要求非常高,特别是那些装在车辆外部的摄像头,例如后视摄像头。相应地,粘合剂必须能够承受日常和季节性气温波动,还必须能抵御雨水、下雪和结冰。最严重的影响来自于冬天从道路上扬起的除冰盐。除冰盐会引起许多材料老化。

显而易见,粘合剂必须具备优秀的抵御性能,以确保粘合部位能够经受极端条件的考验。为了防止对光学元件造成负面影响,粘合剂还必须具备低释气与低收缩的属性。

双固化粘合剂尤其适合这类应用,这种粘合剂不仅具备高精确度和可靠性,也适合用在高速生产线上。决定着光学元件功能是否正常的另一个的因素是:生产过程结束以后,透镜的位置不会改变。通过光预固定的方法,几秒钟后便可直接加工摄像头模组。在此期间,光学元件进行主动对准,并且“冻住”。在接下来的热固化批量加工中,粘合剂的最终属性得以体现。

电机

对于任何一种电机而言,性能的改进,尤其是效率的提升,是极其重要的。粘合剂助电机缩小尺寸,并提高效率。由于粘合缝隙很薄,减少了传统生产过程中对于安装空间的需求。专为电机研发的粘合剂,具有填缝与应力均衡的特点,并且具有极高的强度、耐高温、耐介质、耐冲击,因此适合运用在众多电机上。

因此,越来越多的电机制造商倾向于把铁氧体或稀土磁铁粘合到钢外壳或者叠片组里。与机械锚定或捆绑相比,粘合的方式不仅降低空间需求,还具有许多优势:例如在制造公差、防腐蚀、振动衰减方面。此外,粘合被越来越多地用于堆叠分段磁铁工艺上,这样做可以降低涡电流。磁铁里产生的热量减少了,效率就提高了。

定子也经常被粘合在外壳上。总之,与传统的接合方法相比,粘合在这一应用领域有许多优点。举个例子,由于均匀的应力分布,粘合剂能够补偿由于定子和外壳之间的热膨胀系数不同而产生的热应力。最后,灵敏的电机元件常通过封装的方式保护起来,防止它们受潮、被介质腐蚀、或承受机械负荷。这些化合物的可靠性极高。电机甚至可以在自动变速箱油里长期运行。

在其它应用领域,粘合剂用户很难能够像电机粘合那样,从中获得如此多的生产选择。在许多情况下,可以通过加热、抽去空气、或在室温条件下(双组分产品)进行固化。如果对粘合精确度提出更高的要求,或者需要快速直接进入下一道工序,那么,在达到最终固化之前,通常需要在最初采用光预固定。如此多的生产选择,让粘合成为了实现灵活、可升级、高效率生产过程的理想解决方案。

电池

在电动车电池这一仍然较新的技术领域,粘合剂也发挥着重要作用。粘合剂的功能,就如同结构复杂的电池盒,以及各种概念一样,花样繁多。粘合剂的用途有:把电容器和扼流圈粘合到电池控制单元的电路板上,无螺栓、无焊接地连接散热器和电池组,灌封保护特定的组件,再到电池盒自身。在半导体元件(例如逆变器)里用粘合剂实现导电的连接方式,同样具有多重优势。

在许多情况下,粘合剂必须能够散发操作过程中产生的热量,并且具备阻燃特性。很多时候还要求粘合剂具备密封性能。具体地讲,粘合剂绝不可以影响电池组的电气化学功能。随着电动车(例如全混合动力和中度混合动力车)的数量日益增多,许多专用于快速生产过程的粘合剂的研发工作正在进行。除了传统的热固化、室温固化产品以外,光固化,尤其是光预固定产品,为高效、高产量的生产提供了许多选择。

连接器

每一辆车里都有许多个连接器,例如在控制单元和传感器里。连接器的密封必须牢固可靠,确保电子器件在极端温度下仍然不会受潮、沾染介质或腐蚀。汽车供应商通常使用镀银的连接器引脚,因为银的价格比金低,又比铜可靠。银的外面附加了钝化层,防止暗锈与磨损。这种镀层通常以硫醇为基材。硫醇长期以来一直被看作是难以粘合的材料。

与此同时,还有专门针对这些引脚而优化的密封剂。除了引脚以外,密封剂还必须牢固地粘附在外壳上。就塑料而言,通常是 PA 和 PBT 。由于对温循变化具有较好的抵御能力,它甚至可以应用在汽车工业非常严格的条件下。常规的密性测试,通过 +150 °C 的高温检验它的高温稳定性,并且在 -40 °C 到 +150 °C 范围里执行了热冲击试验。由于良好的密封剂在固化状态下仍具有柔韧性,它们也能够补偿金属引脚与塑料外壳的不同程度的热膨胀。

这类产品让生产过程变得快速、简单,且安全性高。DELO DUALBOND GE4918 是一种单组分产品。它易于点胶,具有良好的流动性,在高强度UV光下,可以在 10 到 20 秒之间固化。在光线照射不到的阴影区里,第二重固化机理可以让粘合剂在湿气的作用下充分固化。经过紫外线固定之后,随即便可开展原位强度试验。

结论

粘合剂对于汽车工业而言是不可取代的。它们的特征各异,允许使用多种不同的材料组合,为设计提供了更多新的选择。除了粘接两部分以外,这种粘合剂兼具其它功能,例如防腐蚀和起到密封功能以抵御有腐蚀性的介质。然而,它们不仅仅推动了轻型结构设计。尤其是在汽车电子器件上采用微型化设计以后,它们还有助于节约资源和安装空间。

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