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1、按密封件安裝部位(部件)的名稱(chēng)分類(lèi)包括:發(fā)動(dòng)機蓋密封條(hood),又可分為前部、側圍和后部;門(mén)框密封條(door seal);前、后風(fēng)窗密封條(window screen);側窗密封條(side windowsealing);天窗密封條(sunroof sealing);車(chē)門(mén)頭道密封條(primary door seal);窗導槽密封條(glassrun channel);內外側條(水切)(waistline);行李箱密封條(trunk seal);防噪聲密封條(anti-noise);防塵條(anti-dust)等。
2、按密封特點(diǎn)分類(lèi),可分為天候密封條(weatherstrip)和一般密封條(sealing)。其中,天候密封條帶有空心的海綿泡管,有較好的溫濕度保持功能。常用天候密封條有門(mén)框密封條、行李箱密封條、發(fā)動(dòng)機箱蓋條等。常用一般密封條有前后風(fēng)窗密封條和角窗密封條、內外側條等。
3、按膠料復合結構分類(lèi),可分為純膠密封條--由單一膠種構成;二復合密封條--由密實(shí)膠和發(fā)泡海綿膠構成,經(jīng)常在密實(shí)膠內部在軸線(xiàn)方向包含金屬骨架材料;三復合密封條--由兩種密實(shí)膠(其中一種為淺色)和海綿膠構成,通常在密實(shí)膠內部包含金屬骨架和增強纖維。四復合密封條--上海申雅密封件有限公司在國內率先開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)了由4種膠料構成的復合密封條,在綿膠(泡管)的表面又包覆了一層薄薄的保護層膠,從而進(jìn)一步提高密封件的使用壽命。
4、按材料品種分類(lèi),可分為橡膠密封條;塑料密封條;熱塑性彈性體密封條。
5、按表面處理狀態(tài)分類(lèi),部分密封條表面經(jīng)過(guò)附加處理,可分為植絨類(lèi)密封條;表面涂層密封條;有織物貼飾密封條。
6、特殊功能分類(lèi),有些密封條具有電子智能功能,如防夾傷密封條等。
汽車(chē)密封件的材料
1、三元乙丙橡膠
三元乙丙橡膠(EPDM)系由乙烯、丙烯單體加入少量非共軛二烯烴聚合而成。其結構的特點(diǎn)是在聚合物分子主鏈上無(wú)不飽和雙鍵,而在支鏈上引入了不飽和雙鍵。因而具有優(yōu)良的耐天候性、耐熱性、耐臭氧、耐紫外線(xiàn)性以及良好的加工性能和低壓縮永久變形,是生產(chǎn)密封條的首選材料。目前,汽車(chē)密封條材料絕大部分都是采用EPDM作為主要原料。
根據密封條各部位和功能的不同,在實(shí)際應用中,在EPDM材料中加入硫化、防護、補強、操作體系材料和特殊賦予材料(如著(zhù)色劑、發(fā)泡劑),形成密實(shí)膠(包括黑色膠和彩色膠)和海綿膠。
2、聚氯乙烯
聚氯乙烯(PVC)是傳統的通用塑料,通過(guò)改性其耐老化性能和橡膠感大為改善,但由于其彈性較差,在密封條上主要用作內外側條和一些密封條的夾持部位材料。在卡車(chē)、農用車(chē)上PVC也常用作車(chē)身門(mén)框密封條,在轎車(chē)上常和EPDM組合用作淺色輔料。
3、熱塑性彈性體
熱塑性彈性體材料(TPE/TPV)是近年來(lái)發(fā)展的材料,其結構特點(diǎn)是由塑料和橡膠兩相組成,故在一定程度上兼有了塑料和橡膠的特點(diǎn),在加工過(guò)程中無(wú)須硫化,容易實(shí)現精確斷面的控制,同時(shí)材料在一定條件下可回用,對環(huán)境污染小,因此,很受整車(chē)和密封系統設計者的關(guān)注。但由于其彈性較差,壓縮永久變形較大,同時(shí)在海綿體的制造方面技術(shù)尚不夠成熟,且價(jià)格較高,故其用量受到很大限制。目前,主要部分用于車(chē)窗側條和窗導槽的制造。隨著(zhù)TPE制造技術(shù)的提高和完善,其應用范圍將進(jìn)一步擴大。
4、輔助材料
骨架:骨架在密封條中起支撐和夾持固定作用,最常用的骨架有金屬帶骨架和鋼絲聯(lián)線(xiàn)骨架,其中金屬骨架又可分為沖切、滾壓和平板式,材料有低碳鋼、鋁和鋁鎂合金等,在結構上分為單橋、雙橋、拉伸、對稱(chēng)和非對稱(chēng)型,以滿(mǎn)足手工、錘擊和滾壓工裝等不同裝配工藝的需要。近年來(lái),輕量化和良好的追隨性骨架發(fā)展迅速。
植絨絨毛:通常采用纖度在3-4D的聚酯纖維和錦綸纖維,顏色以黑色居多。近年來(lái),彩色絨毛也得到青睞和應用。
涂層材料:涂層材料分為聚氨酯類(lèi)和硅樹(shù)脂類(lèi),有良好的減磨作用,傳統涂料中大部分為有機溶劑,對環(huán)境有污染,最近推出的水基涂料不僅外觀(guān)好,而且可部分替代植絨,有良好的降低摩擦系數的作用,是涂層材料的發(fā)展方向。
不干膠:系無(wú)硫化系統的丁基膠漿,可長(cháng)期保持塑性和粘結力,在門(mén)框條和行李箱密封條的夾持部位起著(zhù)輔助密封作用。充氮熱融性不干膠密封效果好,可應用于一些特殊要求的情況。
密封條的技術(shù)條件和試驗類(lèi)型
為確保密封條的功能和使用可靠性,密封條必須通過(guò)一系列試驗,符合所需的各種技術(shù)要求。密封條技術(shù)要求和試驗類(lèi)型大致可分為4類(lèi):
1、 基本性能試驗
密封條的基本性能試驗包括:
(1)材料試驗:包括材料的各種機械性能,包括拉伸強度、扯斷伸長(cháng)、硬度、密度、脆性溫度、耐水性、耐臭氧老化性、耐紫外線(xiàn)性能、耐熱老化、污染性、腐蝕性等。
(2)成品試驗:密封條的力學(xué)性能,如壓縮永久變形、壓縮負荷、插拔力、低溫性能、耐光照老化、氣味、顏色和色澤、植絨和表面涂層的磨耗和剝離試驗、各部位間結合力等。
對于汽車(chē)用橡膠密封條,我國汽車(chē)行業(yè)最新標準QC/T639-2004已由國家發(fā)展和改革委員會(huì )于2004年10月發(fā)布,并于2005年4月1日起實(shí)施。
2、可靠性和功能試驗
可靠性和功能試驗包括:車(chē)窗玻璃升降壽命試驗,車(chē)門(mén)關(guān)門(mén)力(能量)試驗和反復關(guān)門(mén)(蓋)疲勞試驗等,試驗不僅在常溫下進(jìn)行,還要在環(huán)境箱中高低溫交變條件下進(jìn)行。
噪聲試驗:密封條的靜態(tài)隔聲效果可通過(guò)測量裝有密封條的整車(chē)對噪聲的屏蔽來(lái)評價(jià),申雅公司在近年建成的噪聲試驗室已投入試運行,測試結果顯示不同型號轎車(chē)降噪水平差異比較明顯,為密封條的設計改進(jìn)提供了實(shí)驗手段;動(dòng)態(tài)測試由整車(chē)在風(fēng)洞中進(jìn)行。
天候試驗:在各種惡劣的天氣條件下,觀(guān)察密封條的耐久性能。
3、裝車(chē)試驗
密封條的裝車(chē)試驗首先是在標準的車(chē)模上進(jìn)行匹配,通過(guò)空間三維測量來(lái)進(jìn)行評價(jià)。然后在車(chē)身或小批生產(chǎn)車(chē)pre-pilot進(jìn)行裝車(chē)試驗。當然也有直接在生產(chǎn)的車(chē)身上進(jìn)行裝車(chē)試驗,但此時(shí),由于車(chē)身和車(chē)門(mén)各部尺寸和裝配位置的變差,往往需要多次匹配才能獲得理想的效果。
4、道路試驗
道路試驗是對整車(chē)性能的試驗,密封條作為汽車(chē)零部件要和整車(chē)一起完成對各種天候和道路跑車(chē)試驗。合格的密封條在經(jīng)歷了這些試驗之后仍應保持良好的性能。
密封條的制造
橡膠密封條主要流程包括煉膠、擠出硫化和后加工三部分。
在煉膠過(guò)程中,通過(guò)計算機嚴格控制各種原料配方和溫度、壓力、時(shí)間等加工條件。制備粒狀或帶狀的混煉膠。對PVC和TPE密封條一般可直接選購合適的粒子料直接供擠出加工。
橡膠密封條在實(shí)際生產(chǎn)中,一般都把擠出和硫化工序合在一起。在擠出硫化過(guò)程中,各種粒狀或帶狀的混煉膠和骨架材料共同經(jīng)擠出機口模復合擠出,并經(jīng)高溫硫化,在此過(guò)程中,口模的設計制造和硫化的方式、條件對產(chǎn)品的性能和質(zhì)量起著(zhù)關(guān)鍵的作用,若口模設計不合理會(huì )引起密封條在擠出時(shí)壓力和斷面的波動(dòng),流道死角會(huì )造成膠料焦燒以及通過(guò)不同流道材料結合不良等缺陷;運用計算機軟件進(jìn)行流動(dòng)狀態(tài)模擬和數字化口模技術(shù),可提高口模質(zhì)量并縮短口模設計和制造的周期。過(guò)硫和欠硫都會(huì )對產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)不良的影響。
在硫化工藝方面,鹽浴硫化因易產(chǎn)生對環(huán)境的污染已很少被采用,現在絕大部分工廠(chǎng)都采用微波和熱空氣聯(lián)合加熱的方式,通過(guò)計算機控制生產(chǎn)線(xiàn)各點(diǎn)的溫度、速度、壓力,可保證理想的硫化條件和擠出質(zhì)量。根據密封條安裝部位的不同,有些密封條需要在表面進(jìn)行植絨、噴涂及在密封條夾持部位添加不干膠,這些工序通過(guò)專(zhuān)門(mén)的裝置均可在線(xiàn)完成。
對于PVC和TPE密封條無(wú)須經(jīng)過(guò)硫化,其他工序和橡膠密封條的擠出相似。
后加工過(guò)程可分為切割加工、模壓成型(接頭、接角)和后處理三個(gè)主要工序。在切割加工工序中,需要將密封條加工至所需的形狀和尺寸,為保證其良好的加工精度和互換性,使用多工位聯(lián)合加工設備可取得比較滿(mǎn)意的效果。在模壓成型工序中。為保證精確的形狀通常采用注射硫化成型的方法。近年來(lái),越來(lái)越多的整車(chē)采取組合式密封條,將幾種密封條多個(gè)斷面復合在一起。后加工工序正在向組合化、模塊化的方向發(fā)展。
后處理工序包括線(xiàn)外植絨和噴涂,安裝固定密封條的銷(xiāo)釘和雙面膠帶以及精整修邊工作,對于一些高檔轎車(chē),在后處理時(shí)植入傳感器,當應力達到一定值后發(fā)出信號,可控制車(chē)窗升降電機的工作,并具有防止夾傷的功能。對于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品,在后處理工序流水化生產(chǎn)線(xiàn)和機器人的應用是發(fā)展的趨勢。
密封條的設計開(kāi)發(fā)
我國汽車(chē)密封條的設計開(kāi)發(fā)起步較晚,主要是對已有車(chē)型配套,進(jìn)行工藝開(kāi)發(fā)和生產(chǎn),無(wú)需進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設計。隨著(zhù)我國汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,要求密封條實(shí)現同步開(kāi)發(fā)不僅是整車(chē)廠(chǎng)的強烈要求,也是密封條企業(yè)自身發(fā)展的最重要途徑。密封條的設計開(kāi)發(fā)可包括以下幾個(gè)部分:
1、材料設計和工藝設計。采用DOE方法建立材料模型,根據密封條的產(chǎn)品需要設計材料配方并確定其他原輔材料和工藝。
2、概念設計。從車(chē)體的三維數據出發(fā),根據車(chē)身的車(chē)門(mén)、窗的設計相互位置和間隙通過(guò)三維CAD系統(常用CATIA和UG軟件)進(jìn)行密封條的斷面、幾何形狀和結構設計。
3、快速樣件(prototype)驗證。按設計斷面和密封條的結構三維模型,通過(guò)激光快速成型和快速模型的方法制造彈性體的快速樣件。這種快速樣件具有類(lèi)似橡膠的彈性,無(wú)須開(kāi)制金屬模具即可快速制造,并可在車(chē)體上進(jìn)行裝車(chē)匹配試驗。根據裝車(chē)匹配的效果,可對密封條的三維模型進(jìn)行修正。
4、有限元分析(CAE)。通過(guò)CAE分析軟件,分析設計密封條的結構和受力變形行為,通過(guò)計算機模擬密封條在裝車(chē)過(guò)程中所受的應力和應變分析,驗證或優(yōu)化改進(jìn)密封條的結構及材料設計。
近年來(lái)CAE分析的應用范圍進(jìn)一步擴大,利用相關(guān)軟件進(jìn)行擠出口模的流道設計和密封條的隔噪聲性能的分析工作已經(jīng)開(kāi)始得到應用。
5、原始(原型)樣件:根據設計的數模,制造手工樣件并進(jìn)行裝車(chē)測試,根據實(shí)際需要調整工裝或修改設計。
6、工裝樣件(OTS):使用批產(chǎn)工裝制造樣件,供測試和整車(chē)廠(chǎng)認可。
7、測試:除道路試驗外,各種測試必須在向整車(chē)廠(chǎng)遞交工裝樣件之前完成。
隨著(zhù)我國汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,汽車(chē)密封條設計、制造和標準化工作正在迅速發(fā)展。環(huán)?;?、模塊化、輕量化和智能化密封條將是未來(lái)發(fā)展方向;同步設計將是密封條企業(yè)面臨的重要任務(wù);在線(xiàn)質(zhì)量控制和各種防錯技術(shù)將進(jìn)一步得到長(cháng)足的發(fā)展;設計開(kāi)發(fā)生產(chǎn)高質(zhì)量和低成本的汽車(chē)密封系統是我國汽車(chē)密封條行業(yè)的宗旨和目標。