汽車涂裝SE階段防腐性分析探討

夏鵬飛 周林 張濤 張玉成

摘要：隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展和消費(fèi)者質(zhì)量意識(shí)的不斷提升，車身防腐性能成為汽車企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要要素之一。為了降低新車型開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，車身防腐性能提升應(yīng)從涂裝SE階段開始。本文主要介紹了汽車涂裝SE階段防腐性分析的主要內(nèi)容，同時(shí)對(duì)典型問題進(jìn)行探討分析，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)提出優(yōu)化建議，提高新產(chǎn)品的防腐性能。

關(guān)鍵詞：汽車涂裝;同步工程;防腐性能分析

中圖分類號(hào)：U466 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2019）05-0070-05

夏鵬飛

畢業(yè)于四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院，本科學(xué)歷。目前就職于東風(fēng)小康汽車有限公司，汽車技術(shù)中心，任涂裝工藝分析工程師，從事車型開發(fā)設(shè)計(jì)階段同步工程涂裝工藝分析工作及車型試制階段涂裝質(zhì)量培育相關(guān)工作。

引言

汽車使用過程中，白車身防腐性能優(yōu)劣對(duì)汽車使用壽命影響重大。研究表明，車身銹蝕1%，其強(qiáng)度就降低5%～10%。一般來說，除意外交通事故外，腐蝕是汽車損壞和報(bào)廢常見的重要原因。而隨著消費(fèi)者質(zhì)量意識(shí)的提高，車身防腐性能也成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要要素之一。

車身防腐性能與車身結(jié)構(gòu)、材料及工藝等息息相關(guān)。在涂裝SE階段，車身防腐性分析主要是從電泳通電性、排氣性、排水性、涂膠注蠟工藝等方面對(duì)白車身數(shù)模進(jìn)行審核，識(shí)別可能影響白車身防腐性能的車身結(jié)構(gòu)和不合理的涂膠注蠟工藝設(shè)計(jì)，及時(shí)提出設(shè)計(jì)變更，對(duì)提升車身防腐性能，降低新車型研發(fā)成本，具有重要的工程應(yīng)用意義。

1 電泳通電性分析

目前汽車主要采用陰極電泳涂裝方式。陰極電泳涂裝是將白車身作為陰極，浸漬在充滿電泳涂料的槽體中，在電泳槽兩側(cè)及底部布置與車身對(duì)應(yīng)的陽極，電泳時(shí)在兩極之間通電，使白車身表面及內(nèi)腔析出均勻、水不溶涂膜的涂裝方法。由于車身鈑金結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會(huì)對(duì)電泳電場(chǎng)產(chǎn)生屏蔽作用，導(dǎo)致車身內(nèi)腔電泳涂膜厚度偏低，甚至出現(xiàn)完全未能電泳的情況[1]。因此在涂裝SE階段需要對(duì)白車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行審核，對(duì)電場(chǎng)屏蔽部位提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)變更。

1.1 側(cè)圍電泳通電性分析

由于側(cè)圍屬于側(cè)碰安全防護(hù)的重要部位，側(cè)圍大部分位置均采用三層鈑金結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，電泳涂裝時(shí)電場(chǎng)屏蔽嚴(yán)重，如A立柱、B立柱及側(cè)圍上邊梁等區(qū)域，均屬于電泳薄弱部位。

如圖1，A立柱上部區(qū)域，側(cè)圍外蒙皮、A立柱加強(qiáng)板與A立柱內(nèi)板形成典型的三層鈑金結(jié)構(gòu)。一方面，側(cè)圍外蒙皮屬于車身外觀大件，不能設(shè)置電泳通電孔，電場(chǎng)僅能通過側(cè)圍A立柱內(nèi)板和A立柱加強(qiáng)板進(jìn)入內(nèi)腔①中，電場(chǎng)通過困難。另一方面，側(cè)圍外蒙皮與A立柱加強(qiáng)板之間間隙僅8.3mm，電場(chǎng)通過A立柱加強(qiáng)板后，輻射范圍較小，側(cè)圍外蒙皮及A立柱加強(qiáng)板可能會(huì)出現(xiàn)電泳不良，甚至未電泳情況，嚴(yán)重影響車身防腐性能和車身強(qiáng)度。

在A立柱加強(qiáng)板上間隔150～200mm設(shè)置大小為12*30mm的電泳通電孔，如圖2。電泳涂裝時(shí)，電場(chǎng)通過增加的電泳孔進(jìn)入腔體①中，消除電場(chǎng)屏蔽。后期電泳車身拆解結(jié)果表明，經(jīng)過加孔后的A立柱加強(qiáng)板及側(cè)圍外蒙皮內(nèi)板電泳良好。

1.2 縱梁電泳通電性

車身縱梁在汽車使用過程中，所處位置較低，涉水幾率大，處于白車身“濕區(qū)”，使用環(huán)境惡劣，屬于防腐關(guān)重部位。

例如，縱梁中段總成的縱梁中段、縱梁中段內(nèi)加強(qiáng)板、縱梁中段前加強(qiáng)板和前地板四層鈑金形成封閉空腔（見圖3），設(shè)計(jì)時(shí)易出現(xiàn)電泳通電孔設(shè)置不足或各層鈑金間電泳孔錯(cuò)孔布置情況，電泳涂裝時(shí)電場(chǎng)進(jìn)入困難，導(dǎo)致縱梁內(nèi)腔電泳膜厚偏低，防腐性能較差。

如圖4，縱梁中段、縱梁中段內(nèi)加強(qiáng)板及縱梁中段前加強(qiáng)板間隔不大于200mm設(shè)置小20mm的電泳通電貫通孔（可借用縱梁上焊裝定位孔），并將縱梁中段與縱梁中段內(nèi)加強(qiáng)板之間的間隙調(diào)整到不小于5mm[2]，使電泳槽液流動(dòng)順暢，確保縱梁各個(gè)內(nèi)腔電泳良好，提高車身防腐性能。

若縱梁外板被車身其他結(jié)構(gòu)件遮擋，無法在外板上設(shè)置電泳孔時(shí)，可在縱梁側(cè)面或車內(nèi)地板面上對(duì)應(yīng)位置設(shè)置電泳通電孔。在車內(nèi)地板面上設(shè)置電泳孔時(shí)，由于車內(nèi)電場(chǎng)較車外電場(chǎng)偏弱，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)電泳孔直徑按Φ30mm布置，如圖5。

1.3 門檻電泳通電性

門檻與縱梁類似，由于位置較低，涉水幾率較高，也屬于涂裝電泳防腐關(guān)重部位。

圖6為門檻內(nèi)腔電泳電場(chǎng)線模擬示意圖，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，門檻電泳孔按下列條件布置：

①門檻外板按照200mm～250mm設(shè)置Φ20mm的電泳通電孔;

②門檻加強(qiáng)件按照200mm設(shè)置Φ20mm的電泳通電孔;

③門檻內(nèi)板按照2mm設(shè)置Φ20mm的電泳通電孔;

④前端和后端第一個(gè)電泳通電孔按距離邊界不大于100mm設(shè)置。

2 電泳排氣性分析

電泳涂裝時(shí)，由于輸送方式不同，車身進(jìn)出電泳槽體的角度、在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)有著較大的區(qū)別。目前涂裝前處理輸送方式主要有間歇式、雙擺桿全浸式（圖7-①）及Rodip-3360°旋轉(zhuǎn)全浸式（圖7-②）。間歇式（垂直進(jìn)出）和雙擺桿輸送（進(jìn)出槽角度30°～45°）由于進(jìn)出槽角度限制，電泳涂裝時(shí)車身局部位置會(huì)存在氣體無法排出的情況，形成“氣室”，導(dǎo)致該區(qū)域電泳漆膜偏薄，甚至完全未電泳情況發(fā)生，防腐能力較差。在涂裝SE階段，需根據(jù)生產(chǎn)線輸送方式對(duì)車身排氣不良部位提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)變更。

例如，車身右側(cè)后輪轂包因加油管路布置的緣故，頂部結(jié)構(gòu)部分凸起，如圖8。此結(jié)構(gòu)在電泳涂裝前處理使用間歇式及雙擺桿全浸式輸送方式時(shí)，頂部形成“氣室”，電泳時(shí)電泳涂料無法在此區(qū)域沉積析出，導(dǎo)致該區(qū)域電泳不良。

電泳涂裝時(shí)，為將輪轂包內(nèi)氣體排出，需要在最高點(diǎn)位置設(shè)置排氣結(jié)構(gòu)。通常設(shè)置凸筋結(jié)構(gòu)來排氣，如圖9。排氣筋高度一般為2mm～3mm，排氣筋寬度根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)確定，以既能保證順利排氣，又不影響后續(xù)密封為原則。另外需注意在焊接車間涂覆焊裝點(diǎn)焊密封膠時(shí)不能堵住此排氣筋，避免在電泳時(shí)失去排氣作用。

3 電泳排水性分析

白車身電泳排水性是指在白車身從出槽到進(jìn)人下一工序前的這段時(shí)間內(nèi)，車身結(jié)構(gòu)的瀝液性能。一般的判斷標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)入下一工序前不應(yīng)有連續(xù)的工藝液體流出[3]。電泳排水性不佳，一方面會(huì)使上一工序槽液未瀝干進(jìn)入到下一工序槽體中，出現(xiàn)“串槽”現(xiàn)象，導(dǎo)致槽液污染;另一方面會(huì)因槽液未瀝干，導(dǎo)致電泳車身烘干時(shí)，形成“電泳斑”（白色斑痕，電泳膜厚較低）缺陷，防腐性能降低。而車身排水性能主要與車身漏液孔大小、數(shù)量及車身結(jié)構(gòu)有關(guān)，在涂裝SE階段需對(duì)其進(jìn)行校核，對(duì)不利于漏液的車身結(jié)構(gòu)提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)變更。

地板漏液一般采用小30mm的圓孔，且設(shè)置在吊具狀態(tài)下最低點(diǎn)位置，如圖10。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，漏液孔數(shù)量可以通過漏液孔總面積與前后地板面積比值和相同生產(chǎn)線生產(chǎn)的成熟車型對(duì)比來確定，具體計(jì)算如下：

M=n×S₁/S₂

M—漏液孔面積與前后地板面積比值;

n—漏液孔數(shù)量;

S₁—一個(gè)漏液孔面積;

S₂—前后地板投影面積之和;

經(jīng)過驗(yàn)證表明，新車型M值與該線體生產(chǎn)的成熟車型M值相當(dāng)時(shí)，車身能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)漏液完全，從而計(jì)算出新車型漏液孔數(shù)量n。

白車身中一些容易導(dǎo)致積液的典型鈑金結(jié)構(gòu)，也需要在涂裝SE階段進(jìn)行規(guī)避。如圖11，車身前地板加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致地板上形成局部凹槽，容易導(dǎo)致積液。數(shù)據(jù)校核時(shí)應(yīng)變更為圖示中凸筋結(jié)構(gòu)，使液體能順利流散并通過地板漏液孔排出。

另外前、后門及背門下部也需要設(shè)置漏液孔來保證其排水性。如圖12，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，漏液孔應(yīng)按如下條件設(shè)置：①漏液孔應(yīng)按200mm400mm間距設(shè)置;②為避免注包邊密封膠時(shí)與漏液孔干涉，漏液孔下邊緣距離包邊邊緣距離）5mm;③為保證門蓋件漏液完全，漏液孔下邊緣應(yīng)位于門內(nèi)板R角以下或與之齊平，若結(jié)構(gòu)不允許情況下，漏液孔高于R角下邊緣時(shí)，漏液孔下邊緣距離R角距離≤1.5mm。

4 涂膠膠注蠟工藝分析

受車身結(jié)構(gòu)及陰極電泳工藝限制，車身總存在電泳涂膜較為薄弱部位，如鈑金貼合、間隙較小鈑金搭接部位及鈑金邊止口邊位置等;還有一些車身在使用過程中受到外部環(huán)境破壞，導(dǎo)致防腐性能降低部位，如經(jīng)常受到石子沖擊的底盤及輪轂包區(qū)域。這些區(qū)域需要通過涂膠及注蠟工藝對(duì)防腐性能進(jìn)行彌補(bǔ)[4]。

4.1 涂膠

車身涂裝涂膠主要分為焊接密封膠、PVC抗石擊膠兩種。

在涂裝SE階段，除需設(shè)置具有密封功能的焊縫密封膠外，對(duì)間隙較小的鈑金搭接部位需增加焊縫密封膠涂覆，防止雜質(zhì)及水汽進(jìn)入其中對(duì)飯金產(chǎn)生腐蝕[5]。另外由于電泳工藝局限，鈑金止口邊電泳漆膜普遍偏薄，存在銳邊銹蝕現(xiàn)象，因此處于濕熱環(huán)境中的前機(jī)艙內(nèi)鈑金邊緣也需增加焊縫密封膠涂覆，提高其防腐性能。

為保護(hù)底盤及輪轂包內(nèi)電泳涂膜在使用過程中不受石子沖擊破壞，涂裝時(shí)涂覆PVC抗石擊膠對(duì)電泳涂膜進(jìn)行保護(hù)。在涂裝SE階段，PVC抗石擊膠的涂覆部位應(yīng)按照總裝裝配后，底盤及輪轂包區(qū)域鈑金外露部分確定。

4.2 注蠟

研究表明，有空腔石蠟涂覆的電泳涂膜鈑金比僅有電泳涂膜涂覆的鈑金耐銹穿能力提高2-3年。防腐目標(biāo)較高的汽車廠，常會(huì)采用注空腔石蠟方式來提高車身防腐性能。空腔石蠟一般設(shè)置在電泳漆膜薄弱和使用環(huán)境較為惡劣區(qū)域，如五門一罩內(nèi)外板包邊縫隙和底盤區(qū)域部分梁上，一些高檔汽車底盤所有梁均要求注蠟。在涂裝SE階段，需根據(jù)生產(chǎn)線注蠟設(shè)備的具體情況及車身防腐要求，校核注蠟孔尺寸、數(shù)量和注蠟操作性。5結(jié)語

在新車型數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)階段通過涂裝SE分析，預(yù)先對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效處理，降低新車型的開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，對(duì)提高車身涂裝質(zhì)量有著重要意義[6]。而防腐性分析是涂裝SE分析中一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)，通過車身涂裝電泳通電性、排氣性、排水性及涂膠注蠟工藝分析，提高車身防腐性能，延長(zhǎng)汽車使用壽命，從而達(dá)到提升車身品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。

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