淺談涂裝SE防腐性分析

淺談涂裝SE防腐性分析
李艷來 樊孝濤
（鎧龍東方汽車有限公司 ，江蘇 無錫 214000）

0 引言
汽車是由各種金屬零部件和非金屬零部件組成，在其服役環(huán)境中會不同程度產(chǎn)生銹蝕和老化。一般來說，除意外交通事故或零部件磨損外，腐蝕是汽車損壞報廢常見的重要原因。再者，隨著市場競爭逐漸激烈及消費者的質(zhì)量意識不斷提高，銹蝕問題已成為影響企業(yè)形象、產(chǎn)品質(zhì)量及用戶體驗的突出因素。為保證汽車服役壽命，國內(nèi)外各汽車廠對整車防腐目標(biāo)也都有各自的要求，一般為4-6年無表面銹蝕，10-13年無穿孔及功能腐蝕失效。車身防腐是整車防腐的一部分，防腐分析涉及車身結(jié)構(gòu)、材料、工藝等多方面。本文主要闡述車身開發(fā)過程中SE階段車身防腐性的分析的內(nèi)容。

1 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計防腐性分析

1.1 車身結(jié)構(gòu)是否有利于電泳

車身的防腐主要是通過電泳涂膜保護來實現(xiàn)的，電泳涂膜的好壞直接影響白車身的防腐能力，而電泳涂膜的質(zhì)量排除材料、工藝、生產(chǎn)管理等因素的影響，車身的結(jié)構(gòu)形式的恰當(dāng)與否直接影響涂膜的好壞。

鈑金表面形成涂膜的條件是有涂料和電場，白車身是一些列板件的總成，其中包含一些腔體結(jié)構(gòu)，這些腔體結(jié)構(gòu)從不同程度上有一定的封閉性，一方面液體進(jìn)入流出困難，另一方面形成電磁屏蔽隔斷電場，這些結(jié)構(gòu)的電泳質(zhì)量較差，因此我們需要根據(jù)經(jīng)驗識別并通過結(jié)構(gòu)調(diào)整來改善它。
車身上典型的腔體結(jié)構(gòu)包括一些加強梁、橫梁、縱梁以及A、B、C、D柱。這些結(jié)構(gòu)受整車性能和功能的限制是必須客觀存在的。對于這些封閉腔體的改善辦法是盡可能的減小封閉腔體的面積，使其局部可開放，可以是增大鈑金間隙、開孔、起凸臺等。

1.1.1 增大鈑金間隙

主斷面階段就可以分析鈑金間隙對電泳的影響。增大鈑金間隙可能會涉及強度減弱及密封性差等問題，需由設(shè)計人員進(jìn)行最終的評估而定，鈑金間隙值一般涂裝建議不小于5mm。例如三層的柱體結(jié)構(gòu)，兩兩鈑金間距離不小于5mm，見圖1所示。

1.1.2 開孔

在工程數(shù)據(jù)階段對空腔結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行開孔的改善。開孔會影響鈑金的強度，開孔也會增加模具成本，在分析開孔增強電泳性時，盡可能與定位孔、裝配孔等工藝孔共用。常用的開孔位置及尺寸見表1，多層板上開孔需考慮鈑金間距，鈑金間距小于5mm時，適當(dāng)增加開孔密度。

1.1.3 起凸臺結(jié)構(gòu)

在工程數(shù)據(jù)階段，對密閉結(jié)構(gòu)進(jìn)行起凸臺的改善電泳情況。起凸臺可以改善結(jié)構(gòu)密閉性，允許電場線及涂料進(jìn)入空腔內(nèi)部。凸臺可以增加沖壓件的強度，但是不利于密封，凸臺高度一般建議為3mm。

另外，電泳涂膜在烘烤時有收縮的效應(yīng)，在尖銳結(jié)構(gòu)的邊緣漆膜覆蓋性較差，因此在易產(chǎn)生沖壓毛刺及銳邊的位置提出優(yōu)化結(jié)構(gòu)及調(diào)整模具的要求。
以上均為經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在前期工程化數(shù)據(jù)階段，作為審核數(shù)模的要求。但需要結(jié)合后期樣車拆解驗證來最終完善方案。近些年來，涂裝一些電泳仿真軟件在國內(nèi)也開始被使用，通過模擬仿真可以在工程化數(shù)據(jù)階段進(jìn)行仿真驗證，使分析結(jié)果更直觀，可以縮短驗證周期。
1.2 車身結(jié)構(gòu)是否有利于化學(xué)處理液體的排出

白車身進(jìn)入涂裝車間經(jīng)過前處理后再進(jìn)入電泳槽進(jìn)行電泳涂膜的生成，車身經(jīng)過前處理、電泳系統(tǒng)時均涉及進(jìn)液和排液的過程。受節(jié)拍及室體排布的限制，瀝液需在特定的時間完成，一般要求15s內(nèi)瀝液完全。瀝液不完全，一方面，在處理過程中會出現(xiàn)串槽污染槽液的問題，增大生產(chǎn)管理難度增加成本；另一方面，在電泳涂膜烘烤固化時，由于未排除完全的液體，積聚低洼處，導(dǎo)致此位置烘干不良，降低電泳漆膜的防腐性。
現(xiàn)階段各自主車企比較流行30°或45°入槽、出槽的運行方式，少數(shù)有360°翻轉(zhuǎn)的運行方式。后者一般瀝液性較好，而前者則稍差。接下來的討論基于較為流行的船形槽體、有固定出入槽角度的前處理、電泳生產(chǎn)輸送方式。改善排液性的方法一般為：增開排液孔、間隙，增加導(dǎo)流結(jié)構(gòu)等。

1.2.1 增開排液孔

排液孔的位置在最低點。排液孔的總面積在一定高度范圍內(nèi)可近似認(rèn)為排液體積與所需排液孔的面積成正比，因此車型越小，所需的排液孔的數(shù)量及面積適當(dāng)減小，也可參照標(biāo)桿車型的瀝液孔排布及數(shù)量。白車身地板排液孔數(shù)量一般為10-18個左右，直徑為20-40mm之間。四門兩蓋的排液孔設(shè)計在最低點及靠近左右邊緣的位置，數(shù)量一般為2-4個。

1.2.2 增加液體導(dǎo)流結(jié)構(gòu)

在局部凹陷結(jié)構(gòu)處或廂式結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)積液問題，在不能增加排液孔的情況下，增加導(dǎo)流筋，確保車身在出槽時，液體可以盡快排出。

1.3 車身結(jié)構(gòu)是否有利于氣體的排出

車身進(jìn)入化學(xué)處理槽時由于某些結(jié)構(gòu)問題，會導(dǎo)致氣體排不出去，積聚在最高點處，阻斷處理液體與鈑金接觸，導(dǎo)致無磷化膜無電泳膜生成，生銹風(fēng)險大。這些結(jié)構(gòu)一般會出現(xiàn)的位置：前風(fēng)窗下橫梁、頂蓋內(nèi)表面、頂蓋后橫梁、背門、地板加強梁、前后地板鏈接形成的腔體內(nèi)、后圍板、輪轂包上部等。
針對上述積聚氣體的位置，可采用在最高點開孔，不同位置開孔大小不等，最小位置處不小于3mm；也可以采用更改結(jié)構(gòu)形面增加鈑金搭接位置間隙等方法使氣體有排出通道。

2 其他方法提升防腐性

傳統(tǒng)汽車用料普遍均采用鋼板，裸板在空氣中容易氧化、生銹，因此會對汽車白車身進(jìn)行電泳防腐。受車身結(jié)構(gòu)以及涂料的泳透力限制，在車身的某些部位電泳涂膜比較薄弱，例如空腔內(nèi)部及鈑金貼合的區(qū)域；還有一些位置涂膜良好，然而在車輛使用過程中，涂膜易受到破壞，如地板下部及輪轂包處等。這些位置歸屬于重點防腐的位置，可以通過其他方法對電泳防腐進(jìn)行彌補。

2.1 板材的應(yīng)用

現(xiàn)在車身除了使用鋼板外，較為普遍的使用鍍鋅板，某合資車型整車鍍鋅板使用達(dá)到60%-80%，鍍鋅板自身有一層鍍鋅層具有防腐作用，據(jù)相關(guān)研究顯示，相同實驗環(huán)境下鍍鋅板車門要比冷軋板車門晚生銹5年；鋁合金以及碳纖維等材料在防腐性方面表現(xiàn)更為良好，近些年來在輕量化上有一些應(yīng)用。在板材應(yīng)用上一般結(jié)合車型的定位及防腐要求，還要考慮本公司的板材使用狀況。

2.2 注蠟

注蠟的位置一般為五門一蓋的內(nèi)外板包邊的夾縫里、車底部一些梁內(nèi)部，一些高檔車底部所有梁均要求注蠟，這些位置電泳漆膜相對薄弱，且使用環(huán)境惡劣。除上述位置，有些車門鉸鏈，有些車門鉸鏈在總裝需拆卸，拆卸后破壞鉸鏈處的電泳漆膜，可以通過刷涂鉸鏈蠟來增強防銹能力。注蠟的防銹機理是封閉鈑金表面，與水、空氣、雜質(zhì)隔絕，延緩鈑金腐蝕。

2.3 涂膠

1）焊縫密封膠一般涂覆在鈑金搭接的縫隙上，有密封、防水和防銹的功能。涂膠的位置主要有地板、機艙內(nèi)、頂蓋流水槽、輪罩內(nèi)、尾燈等部位的鈑金搭接焊縫以及四門兩蓋的包邊，中型車涂膠總長度在90-110cm左右。
2）底板PVC防護膠主要是保護地板下表面免受石擊破壞，噴涂位置主要是地板下部以及輪罩內(nèi)部，厚度在500-1000μm左右；
3）裙邊膠主要作用是保護下邊梁免受石擊破壞，下邊梁有有裝飾板的情況下可不噴涂裙邊膠；
4）焊裝膠用于鈑金貼合位置，這些位置間隙很小，基本無法電泳，此時焊裝膠的涂覆，可填充間隙，對板材也是一種保護。因此SE對涂膠分析時，一些情況下的焊縫在涂裝膠受結(jié)構(gòu)限制無法完成涂覆時，要求增加焊裝膠來密封防腐。

3 結(jié)語

車身SE防腐性分析是在車型開發(fā)前期階段，根據(jù)以往的經(jīng)驗來分析可能發(fā)生的問題，通過結(jié)構(gòu)更改等一系列的措施來解決問題，但是這要結(jié)合后期的工藝驗證來不斷完善。并結(jié)合后期的相關(guān)的腐蝕試驗來驗證前期的設(shè)計結(jié)果。