塗裝

淺談塗裝SE防腐性分析

轉載 :  caifu50225.cn   2018年05月11日

  0 引言

  汽車是由各種金屬零部件和非金屬零部件組成,在其服役環境中會不同程度産生鏽蝕和老化。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,随着市場競争逐漸激烈及消費者的質量意識不斷提高,鏽蝕問題已成為影響企業形象、産品質量及用戶體驗的突出因素。為保證汽車服役壽命,國内外各汽車廠對整車防腐目标也都有各自的要求,一般為4-6年無表面鏽蝕,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構、材料、工藝等多方面。本文主要闡述車身開發過程中SE階段車身防腐性的分析的内容。

  1 車身結構設計防腐性分析

  1.1 車身結構是否有利于電泳

  車身的防腐主要是通過電泳塗膜保護來實現的,電泳塗膜的好壞直接影響白車身的防腐能力,而電泳塗膜的質量排除材料、工藝、生産管理等因素的影響,車身的結構形式的恰當與否直接影響塗膜的好壞。

  钣金表面形成塗膜的條件是有塗料和電場,白車身是一些列闆件的總成,其中包含一些腔體結構,這些腔體結構從不同程度上有一定的封閉性,一方面液體進入流出困難,另一方面形成電磁屏蔽隔斷電場,這些結構的電泳質量較差,因此我們需要根據經驗識别并通過結構調整來改善它。

  車身上典型的腔體結構包括一些加強梁、橫梁、縱梁以及A、B、C、D柱。這些結構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,可以是增大钣金間隙、開孔、起凸台等。

  1.1.1 增大钣金間隙

  主斷面階段就可以分析钣金間隙對電泳的影響。增大钣金間隙可能會涉及強度減弱及密封性差等問題,需由設計人員進行最終的評估而定,钣金間隙值一般塗裝建議不小于5mm。例如三層的柱體結構,兩兩钣金間距離不小于5mm,見圖1所示。

  1.1.2 開孔

  在工程數據階段對空腔結構分析進行開孔的改善。開孔會影響钣金的強度,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,多層闆上開孔需考慮钣金間距,钣金間距小于5mm時,适當增加開孔密度。

  1.1.3 起凸台結構

  在工程數據階段,對密閉結構進行起凸台的改善電泳情況。起凸台可以改善結構密閉性,允許電場線及塗料進入空腔内部。凸台可以增加沖壓件的強度,但是不利于密封,凸台高度一般建議為3mm。

  另外,電泳塗膜在烘烤時有收縮的效應,在尖銳結構的邊緣漆膜覆蓋性較差,因此在易産生沖壓毛刺及銳邊的位置提出優化結構及調整模具的要求。

  以上均為經驗數據,在前期工程化數據階段,作為審核數模的要求。但需要結合後期樣車拆解驗證來最終完善方案。近些年來,塗裝一些電泳仿真軟件在國内也開始被使用,通過模拟仿真可以在工程化數據階段進行仿真驗證,使分析結果更直觀,可以縮短驗證周期。

  1.2 車身結構是否有利于化學處理液體的排出

  白車身進入塗裝車間經過前處理後再進入電泳槽進行電泳塗膜的生成,車身經過前處理、電泳系統時均涉及進液和排液的過程。受節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内瀝液完全。瀝液不完全,一方面,在處理過程中會出現串槽污染槽液的問題,增大生産管理難度增加成本;另一方面,在電泳塗膜烘烤固化時,由于未排除完全的液體,積聚低窪處,導緻此位置烘幹不良,降低電泳漆膜的防腐性。

  現階段各自主車企比較流行30°或45°入槽、出槽的運行方式,少數有360°翻轉的運行方式。後者一般瀝液性較好,而前者則稍差。接下來的讨論基于較為流行的船形槽體、有固定出入槽角度的前處理、電泳生産輸送方式。改善排液性的方法一般為:增開排液孔、間隙,增加導流結構等。

  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範圍内可近似認為排液體積與所需排液孔的面積成正比,因此車型越小,所需的排液孔的數量及面積适當減小,也可參照标杆車型的瀝液孔排布及數量。白車身地闆排液孔數量一般為10-18個左右,直徑為20-40mm之間。四門兩蓋的排液孔設計在最低點及靠近左右邊緣的位置,數量一般為2-4個。

  1.2.2 增加液體導流結構

  在局部凹陷結構處或廂式結構會出現積液問題,在不能增加排液孔的情況下,增加導流筋,确保車身在出槽時,液體可以盡快排出。

  1.3 車身結構是否有利于氣體的排出

  車身進入化學處理槽時由于某些結構問題,會導緻氣體排不出去,積聚在最高點處,阻斷處理液體與钣金接觸,導緻無磷化膜無電泳膜生成,生鏽風險大。這些結構一般會出現的位置:前風窗下橫梁、頂蓋内表面、頂蓋後橫梁、背門、地闆加強梁、前後地闆鍊接形成的腔體内、後圍闆、輪毂包上部等。

  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;也可以采用更改結構形面增加钣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

  傳統汽車用料普遍均采用鋼闆,裸闆在空氣中容易氧化、生鏽,因此會對汽車白車身進行電泳防腐。受車身結構以及塗料的泳透力限制,在車身的某些部位電泳塗膜比較薄弱,例如空腔内部及钣金貼合的區域;還有一些位置塗膜良好,然而在車輛使用過程中,塗膜易受到破壞,如地闆下部及輪毂包處等。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行彌補。

  2.1 闆材的應用

  現在車身除了使用鋼闆外,較為普遍的使用鍍鋅闆,某合資車型整車鍍鋅闆使用達到60%-80%,鍍鋅闆自身有一層鍍鋅層具有防腐作用,據相關研究顯示,相同實驗環境下鍍鋅闆車門要比冷軋闆車門晚生鏽5年;鋁合金以及碳纖維等材料在防腐性方面表現更為良好,近些年來在輕量化上有一些應用。在闆材應用上一般結合車型的定位及防腐要求,還要考慮本公司的闆材使用狀況。

  2.2 注蠟

  注蠟的位置一般為五門一蓋的内外闆包邊的夾縫裡、車底部一些梁内部,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,且使用環境惡劣。除上述位置,有些車門鉸鍊,有些車門鉸鍊在總裝需拆卸,拆卸後破壞鉸鍊處的電泳漆膜,可以通過刷塗鉸鍊蠟來增強防鏽能力。注蠟的防鏽機理是封閉钣金表面,與水、空氣、雜質隔絕,延緩钣金腐蝕。

  2.3 塗膠

  1)焊縫密封膠一般塗覆在钣金搭接的縫隙上,有密封、防水和防鏽的功能。塗膠的位置主要有地闆、機艙内、頂蓋流水槽、輪罩内、尾燈等部位的钣金搭接焊縫以及四門兩蓋的包邊,中型車塗膠總長度在90-110cm左右。

  2)底闆PVC防護膠主要是保護地闆下表面免受石擊破壞,噴塗位置主要是地闆下部以及輪罩内部,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,下邊梁有有裝飾闆的情況下可不噴塗裙邊膠;

  4)焊裝膠用于钣金貼合位置,這些位置間隙很小,基本無法電泳,此時焊裝膠的塗覆,可填充間隙,對闆材也是一種保護。因此SE對塗膠分析時,一些情況下的焊縫在塗裝膠受結構限制無法完成塗覆時,要求增加焊裝膠來密封防腐。

  3 結語

  車身SE防腐性分析是在車型開發前期階段,根據以往的經驗來分析可能發生的問題,通過結構更改等一系列的措施來解決問題,但是這要結合後期的工藝驗證來不斷完善。并結合後期的相關的腐蝕試驗來驗證前期的設計結果。

  來源:铠龍東方汽車有限公司

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