某MPV車型側窗玻璃自爆的研究

費翔，昌勇

(安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽合肥 230601)

某MPV車型側窗玻璃自爆的研究

費翔，昌勇

(安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽合肥 230601)

玻璃是汽車安全件關鍵件之一，側窗玻璃作為整車玻璃的組成部分，擔負著十分重要的角色。簡述某車型側窗鋼化玻璃的生產工藝。詳細分析側窗鋼化玻璃自爆原理，結合生產現場零公里裝配發生的自爆現象，分析原因并提出了解決對策。以實際的整改案例說明了在設計鋼化玻璃時,應從滿足匹配關系、安裝方式、功能滿足、質量提升等角度考慮結構、材質、間隙預留等，為后續質量提升提供了寶貴的經驗。

鋼化玻璃;自爆現象;匹配關系;安裝方式

0 引言

隨著汽車行業的不斷發展，越來越多的消費者開始關注整車的內在質量。作為汽車最重要的安全部件之一，車窗玻璃的質量與安全已經變得越來越重要。由于車窗玻璃生產工藝的局限性以及現場裝配的復雜性，不可避免地會在一定情況下導致玻璃出現自爆、開裂等質量問題。針對此種情況，結合生產過程中出現的案例，著重分析某MPV車型側窗玻璃的自爆原因及整改措施，位后續產品開發與管控提供借鑒。

1 某MPV側窗的安裝方式

側窗作為整車玻璃的一部分，在看似簡單的裝配背后卻包含著對車身結構的了解、對匹配精度的把握、對裝配工藝的認知和對材料性能的運用。有時看似簡單的1 mm差異，將導致外觀匹配的完全不同及可能出現問題，作者從整車匹配出發研究導致側窗玻璃自爆的原因。某MPV側窗安裝方式見圖1，前側由玻璃支架與車身C柱鈑金固定，后側通過鉸鏈連接固定在D柱鈑金之上。

圖1 某MPV側窗安裝示意圖

2 側窗自爆原理分析及改進

2.1 鋼化玻璃自爆的特性

鋼化玻璃是一種常見的安全玻璃，在汽車行業中有著廣泛的應用，鋼化玻璃的安全性能主要來源于它的永久應力。根據鋼化玻璃的鋼化原理，鋼化后玻璃內部存在的張應力等于壓應力，達到一個整體的平衡，無論在生產過程中還是使用過程中，一旦內應力的平衡被打破，玻璃就會發生爆裂，即玻璃產生自爆。

圖2 壓力示意圖

鋼化玻璃自爆是玻璃加工行業內常見的一個失效模式。此MPV側窗玻璃在生產現場裝配自爆，學科團隊收集導致玻璃自爆的多種因子，對玻璃自爆進行分析。

2.2 玻璃自爆原因分析

2.2.1 玻璃自爆與玻璃原片特性的關系

玻璃產品自身影響因素總結為3點：玻璃曲率不符合要求、玻璃抗沖擊強度不合格、玻璃碎片不合格。

2.2.1.1 曲率檢測

對于玻璃而言，面積越大曲面越復雜，生產加工時的難度就越大，越不容易控制，玻璃自爆的風險也就越大。該MPV生產現場玻璃自爆現象集中在車身右側，右側窗發生自爆。玻璃設計曲率可滿足現場裝配需求，是否為右側窗實際曲率不合格導致問題點發生?

對批次產品160片進行檢測，檢測結果見表1，合格，排除玻璃曲率不符合要求的可能。

表1 玻璃檢具檢測結果

2.2.1.2 產品刮擦實驗、抗沖擊驗證及碎片驗證

(1)針對故障率較高的批次產品進行刮擦試驗(見圖3)，靜置24 h后未發生自爆(試驗要求為8 h)。檢測結論合格。

(2)抗沖擊驗證。試驗方法：按GB9656-2003《汽車安全玻璃》的要求用227 g鋼球從2.5 m高度沖擊玻璃，玻璃不破裂。試驗結果見表2，結論合格。

(3)碎片驗證。試驗方法：按GB9656-2003《汽車安全玻璃》的要求在50 mm×50 mm的方框內，碎片顆粒數在40～400內。試驗結果見表3，結論合格。

圖3 側窗刮擦實驗

表2 側窗抗沖擊試驗結果

表3 側窗碎片試驗結果

綜上所述，學科團隊經過驗證排除了玻璃原片對自爆現象的影響。

2.2.2 自爆與綜合匹配的關系

對于鋼化玻璃而言，玻璃與周邊零件間隙越大，玻璃自爆的風險就越小，但是在鋼化玻璃與車身配合的設計中，同時要考慮美觀，間隙太大不利于整車的外觀要求，所以在設計中必須綜合考慮。為了保證鋼化玻璃因為溫度變化產生熱脹冷縮后，玻璃與其他零件沒有硬接觸，必須對玻璃與其他零件的間隙進行計算，設計時給予考慮。玻璃安裝時與車身止口間隙要求、膠條壓縮量的測量、整車邊緣應力值被確認為風險因素。下面開始對風險因素進行確認。

對玻璃與車身止口間隙、膠條壓縮量進行確認。經核對數模，確認設計側窗與車身側窗止口鈑金設計間隙為10 mm(此時側窗膠條表現為最大壓縮量)。

檢測側窗玻璃與鈑金間隙值，測點分布見圖4。

圖4 側窗與車身匹配間隙測量點示意圖

(1)測量條件1：保證側窗與D柱、側圍配合零面差，不扣上側窗把手鎖扣情況下檢測某MPV車型間隙值，檢測結果見表4。

(2)測量條件2：扣上側窗把手鎖扣情況下檢測,并將某MPV與標桿車型間隙值進行對比，結果如表5所示。標桿車型設計間隙為24 mm(參考值)，相對于該MPV車型容錯率高,且扣上把手后該MPV與鈑金間隙值小于設計值10 mm，間隙不合格。

表4 側窗開啟與車身鈑金止口間隙表

說明：在未扣上側窗把手鎖扣時，檢測間隙整體在10 mm以上(個別點偏差)，即整體各部位的側窗膠條未達到最大壓縮量，側窗玻璃未明顯受力，正常。

表5 側窗關閉與車身鈑金止口間隙表 mm

在側窗玻璃把手鎖扣扣上后，玻璃和鈑金的間隙明顯小于設計值，此時玻璃內應力較大，存在自爆隱患。觀察發現右側玻璃鉸鏈處間隙偏小的點更多更為集中，由于玻璃本身裝配的把手鎖扣，受力自爆可能性更為凸顯。下面再檢測膠條壓荷進一步確認。膠條壓荷如圖5所示。

圖5 膠條壓荷(內間隙：10.5 mm8 mm,

檢測顯示：在壓縮量大于10 mm的區間內，隨著間隙的減小膠條壓力成幾何級數式增長，對玻璃鉸鏈安裝孔這一薄弱區域產生較大扭力影響，導致玻璃總成在安裝后或關閉狀態下受到極大外力而爆裂。

現場隨機抽取一塊某MPV右后側窗玻璃，分別裝配主檢具及玻璃自爆車身，對玻璃與止口的內間隙進行測量，設計值為10 mm，考慮到未裝配膠條，部分點實測值應略小于設計值，如表6所示。

故障車輛檢測值較主檢具檢測存在較大波動，玻璃鉸鏈的安裝點面及止口的平整度存在較大問題，此為玻璃自爆的根本原因。

表6 故障車間隙數據對比表(把手正常關閉時) mm

2.3 解決方案

(1)在側窗玻璃把手處增加3M膠墊片，經驗證可有效緩解側窗玻璃受力問題，側窗玻璃開啟、關閉力明顯減小，評審車底盤號(C7000453)。

(2)針對側窗止口不平順、張口過大、扭曲問題，沖焊分廠對止口進行100%校正，保證止口平順、無扭曲，車身止口間隙一致性監控，100%檢驗合格后再轉序。

(3)把手安裝孔處板件間隙要求為0，來件著色標識，100%檢驗把關。

(4)針對玻璃自爆故障率較高，要求供方必須在出廠時進行100%檢測，并提供檢測報告。

針對導致玻璃自爆的根本原因，制定如下根本解決方案：

(1)生產技術部負責制作側窗止口檢具，明確檢測標準，沖焊分廠對側窗止口100%確認。

(2)針對膠條壓縮量問題，優化設計斷面(減薄膠條泡管根部)，將壓縮量應力盡量減少到最低。膠條改進后壓荷實驗曲線如圖6所示，壓荷已大幅度減小。樣件確認有效后固化斷面，明確切換時間。

圖6 膠條改進后壓荷實驗

3 結論

通過對某MPV側窗產品生產工藝的確認、匹配的優化、結構的變更及細節處理的優化進行解析、驗證，為鋼化玻璃自爆現象的處理提供了有實際指導意義的借鑒經驗。玻璃的設計首先要滿足其安裝位置所賦予的結構、功能及使用等基本需求，應充分考慮到試驗的要求，對實驗過的產品也要進行破壞性拆解來確定產品的實際狀態是否發生了改變；在設計產品時，應充分考慮其安裝面及配合件的結構特性，在保證美觀的前提下，對設計間隙的把握也要基于對配合件精度的認知，尤其是側窗與鈑金配合，要預留合理的設計間隙以防止干涉，同時預留間隙既要滿足可操作性也要保證裝配后的外觀效果。

[1]王望予.汽車設計[M].北京:機械工業出版社,2011.

[2]李洪港,劉強.汽車玻璃貼膜與玻璃修復圖冊[M].北京:人民交通出版社，2007.

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[5]全國絕熱材料標準化技術委員會.絕熱材料最高使用溫度的評估方法:GB/T 17430-2015[S].北京:中國標準出版社,2016.

StudyonaMPVSideWindowGlassExploding

FEI Xiang，CHANG Yong

(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd.，Hefei Anhui 230601,China)

Glass is one of the key parts of automobile.The side window glass is a part of the whole vehicle glass, which plays an important role.The production technology of tempered glass was briefly introduced. Then the principle of explosive phenomenon of tempered glass was analyzed in detail.Combining with the explosion phenomenon occurred in production site,the reason was analyzed and countermeasures were proposed.Taking the rectification case as example, it was explained that the factors such as the structure, material quality and space reservation should be considered to meet the matching relationship, installation method, function satisfaction and quality improvement.It provides experience for the following continuous improvement.

Tempering glass;Explosive phenomenon；Matching relationship； Installation method

2017-07-05

費翔(1988—)，男，學士，助理工程師，研究方向為汽車內外飾。E-mail：feixiangqian@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.12.016

U463.83+5

B

1674-1986(2017)12-065-06