車身涂裝防腐設(shè)計(jì)淺析

李麗娜 羅燈遠(yuǎn)

摘 要：文章針對(duì)與車身防腐性能密切相關(guān)的的排氣、排液、電泳、涂膠等結(jié)構(gòu)提出設(shè)計(jì)變更建議。關(guān)鍵詞：涂裝;防腐;同步工程;電泳;仿真技術(shù)中圖分類號(hào)：U445 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）01-155-03

Initial Analysis on Anticorrosion Design of car body

Li Lina， Luo Dengyuan

（ Beijing Electric Vehicle Co. Ltd， Beijing 100176?）

Abstract：?Design alterations， relevant structures of exhaust gas， liquid drainage， electropho-resis and glue spreading etc. were introduced in this paper.Keywords： Painting; Anticorrosion; SE; Electrophoresis; Simulation TechnologyCLC NO.： U445??Document Code： B ?Article ID：?1671-7988（2019）01-155-03

前言

如今，汽車行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化，企業(yè)的生存壓力越來越大，產(chǎn)品迭代更新速度不斷加快。為避免在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰出局，汽車車身開發(fā)就必須快速適應(yīng)市場(chǎng)要求。于是，汽車車身開發(fā)同步工程（SE）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

與汽車制造分為沖壓、焊接、涂裝、總裝四大工藝相同，汽車車身開發(fā)同步工程也相應(yīng)地分為沖壓同步工程、焊接同步工程、涂裝同步工程和總裝同步工程。其中涂裝同步工程亦稱涂裝工藝同步工程，是對(duì)產(chǎn)品開發(fā)及其相關(guān)的涂裝制造和支持等過程進(jìn)行集成、并行的系統(tǒng)化的工作模式^[1]。它特指產(chǎn)品數(shù)據(jù)的涂裝工藝審核和產(chǎn)品研發(fā)同步，意為在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，涂裝工藝提前介入，提前輸入涂裝工藝和生產(chǎn)線設(shè)備對(duì)產(chǎn)品的要求，協(xié)助產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門優(yōu)化產(chǎn)品制造工藝，改善并提高產(chǎn)品的可制造性。

面對(duì)越來越高的汽車安全性、防腐特性要求，如何優(yōu)化工藝參數(shù)和越來越復(fù)雜化的車身結(jié)構(gòu)、消除車身內(nèi)部空腔之間的漆膜缺陷，如積氣和積液等導(dǎo)致的電泳不良問題，成為擺在汽車廠面前的一大難題。

目前涂裝同步工程的首要任務(wù)是解決車身防腐問題，涂裝SE分析的半數(shù)以上工作都是圍繞著防腐工作展開的，其中尤以內(nèi)腔的防腐結(jié)構(gòu)分析在實(shí)際工作中所占分量最重。無論是排液性分析、排氣性分析、電泳成膜性分析、涂膠作業(yè)性分析等，均是以達(dá)到最優(yōu)的防腐效果為工作目的。

本文從汽車涂裝同步工程的角度出發(fā)，選取工作中幾個(gè)有代表性的問題展開論述。

1 排氣、排液結(jié)構(gòu)的處理方法

車身結(jié)構(gòu)中有大量的反凹、凹坑和腔體結(jié)構(gòu)，在前處理電泳時(shí)會(huì)因?yàn)闅獯头e液?jiǎn)栴}造成清洗不徹底，車身表面前處理效果差，電泳漆膜覆蓋不完全的現(xiàn)象，存在銹蝕風(fēng)險(xiǎn)。處理的方法有以下幾種：

1.1 調(diào)整型面

在車身地板因避免較大平面引發(fā)的強(qiáng)度、剛度不足問題，常常設(shè)計(jì)較多的長(zhǎng)形凸臺(tái)、加強(qiáng)筋，以及為標(biāo)記螺柱位置而設(shè)置的圓形凸臺(tái)。這些加強(qiáng)筋或凸臺(tái)通常四周圍攏形成一個(gè)半封閉的反凹、凹坑結(jié)構(gòu)，如果凸臺(tái)斜面與頂部平面形成的夾角α過大，在液體從下部進(jìn)入時(shí)，會(huì)將這種反凹結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空氣封堵在內(nèi)，無法排出。

對(duì)于這類存在排氣問題的結(jié)構(gòu)，通常采用調(diào)整凸臺(tái)斜面與頂部平面的夾角α，使其能夠徹底排出空氣。夾角α值建議采用30°，這種處理方式可滿足前處理電泳輸送采用積放鏈和擺桿鏈的生產(chǎn)線對(duì)排氣、排液功能的要求，也無需開孔，有助于提升車輛NVH性能。

1.2 增加排氣通道

調(diào)整型面還可通過以下途徑實(shí)現(xiàn)：直接增加排氣孔或排液孔，或增加加強(qiáng)筋將積存的氣體或液體引導(dǎo)至開放區(qū)域;或在強(qiáng)度滿足的情況下，取消凸臺(tái)，直接消除氣體或液體的依存結(jié)構(gòu)等。具體如下：

1）在四門兩蓋區(qū)域，通常采用直接增加排氣孔或排液孔的方式來排出困在其中的氣體或液體。一般來講，在發(fā)動(dòng)機(jī)罩和行李艙門的左右兩側(cè)上部尖角處各設(shè)置一個(gè)Ф6mm的圓孔作為排氣孔;左右車門靠近B柱一側(cè)的窗框內(nèi)板設(shè)置一個(gè)Ф6mm的圓孔作為排氣孔;在前后車門下部，按照車門尺寸布置2-4個(gè)不等的圓形或長(zhǎng)方形的排液孔。

2）在后輪罩這類積氣體積較多的區(qū)域，通常通過設(shè)置在輪罩內(nèi)板接近最高點(diǎn)處的一個(gè)寬約（20-30）mm，高約3mm的凸筋作為排氣通道，在入槽階段排凈氣體，保證輪罩表面能夠充分電泳。

3）SUV的后背門上部為一個(gè)大的腔體，電泳時(shí)很容易產(chǎn)生氣袋，氣袋部位無法形成漆膜覆蓋，防腐性能難以保證。見下圖4。因外板涉及造型及密封的原因，通常需要在內(nèi)板頂部設(shè)計(jì)一個(gè)排氣孔或者排氣凸臺(tái)。

1.3 通過工裝調(diào)節(jié)

主要指機(jī)蓋和行李艙門（或后背門）可以在Z向改變高度的開閉件，可依據(jù)前處理電泳生產(chǎn)線輸送方式及車身結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)蓋和行李艙門（或后背門）的打開高度，想方設(shè)法使排氣孔處于區(qū)域的最高點(diǎn)，排液孔處于區(qū)域的最低點(diǎn)，開閉件內(nèi)部腔體有效清洗，電泳質(zhì)量好。

一般，此項(xiàng)工作會(huì)在設(shè)計(jì)階段依據(jù)預(yù)確定一個(gè)粗略的開度，后期再樣車試制階段提前試做工裝驗(yàn)證，通常試做3-5次確定最終開度。

2 內(nèi)腔電泳成膜性處理方法

車身結(jié)構(gòu)中，電泳質(zhì)量問題多集中在A、B、C柱內(nèi)腔、門檻內(nèi)腔等幾個(gè)部位。

2.1 加大鈑金間距

A、B、C柱內(nèi)腔的電泳質(zhì)量與組成其腔體的各層板間隙的大小密切相關(guān)。假定，車身在電泳槽中通過時(shí)，電力線在工藝時(shí)間內(nèi)可到達(dá)內(nèi)腔各個(gè)部位，依據(jù)電泳漆膜的最低膜厚要求10微米及電泳漆的固含量等影響因素可推出，各層板間距的至少需要達(dá)到5-6mm才能滿足電泳膜厚的基本要求。

2.2 布置電泳孔

由于電泳的特殊性決定，腔體必須具有一定數(shù)量的可供電力線通過的電泳孔，才能完成電泳的化學(xué)反應(yīng)過程。

B柱是整個(gè)車身結(jié)果中組成最復(fù)雜的腔體（4層鈑金），以此為例，除側(cè)圍外板外，在碰撞強(qiáng)度允許的情況下，要求以100mm的節(jié)距設(shè)置Ф20的電泳孔，或是Ф20X80mm的長(zhǎng)圓孔效果能更好些。這些電泳孔的分布要盡可能做成是內(nèi)外貫穿的“對(duì)穿孔”，讓電力線可以直達(dá)最后一個(gè)鈑金表面，促使電泳漆膜生成。

2.3 布置噴蠟孔

門檻內(nèi)部的各個(gè)加強(qiáng)板要進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，各個(gè)加強(qiáng)板中間要預(yù)留供噴蠟槍穿過的孔，注意各加強(qiáng)板中間的孔要在同一高度上，否則容易堵上噴蠟槍噴頭，無法有效作業(yè)。

3 涂膠結(jié)構(gòu)的處理方法

主要針對(duì)手工作業(yè)區(qū)域和自動(dòng)噴涂區(qū)域需要涂膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作性分析。不滿足涂膠要求的部位可能引起掉膠、氣孔、膠覆蓋不到位的情況，會(huì)對(duì)整車防腐性造成不良影響，使用一段時(shí)間后發(fā)生銹蝕。

3.1 密封膠依附空間

需要涂膠的部位一定要設(shè)計(jì)出密封膠依附空間，鈑金的防腐性才能得到有效保證。尤其是貫通車身內(nèi)外的各大總成的搭接處，需要雙面涂膠。

3.2 膠槍的可達(dá)性

在定義密封膠的部位要校核手工膠槍和自動(dòng)噴涂機(jī)器人噴頭的可達(dá)性。否則該處密封膠不具實(shí)現(xiàn)可能性。

4 仿真軟件的應(yīng)用

在傳統(tǒng)新車型的開發(fā)過程中，涂裝工藝樣車驗(yàn)證往往需要進(jìn)行了數(shù)輪“試制—拆車驗(yàn)證—優(yōu)化”過程，涂裝驗(yàn)證周期長(zhǎng)，花費(fèi)高，但有時(shí)仍然不能找出問題的根源所在。涂裝工程分析長(zhǎng)期以來依賴人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，由于工作年限及職業(yè)經(jīng)歷等因素影響，各工程師對(duì)新產(chǎn)品工藝問題挖掘的廣度及深度有所不同，不利于保證新產(chǎn)品整車防腐性及NVH性能。

具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1）由于內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的隱蔽性、復(fù)雜性，非常容易出現(xiàn)電泳問題，肉眼目視難以直接看到，容易發(fā)生問題遺漏;

2）涂裝同步工程師提出修改方案后，與設(shè)計(jì)員溝通時(shí)，缺乏數(shù)據(jù)支撐，無法定量分析，工作難度大;

3）需要多次驗(yàn)證，周期長(zhǎng)，費(fèi)用高（需要5-6臺(tái)車實(shí)施破壞性拆解）;

4）多次試制影響車間正常生產(chǎn);

5）難以了解具體的某個(gè)工藝參數(shù)變化對(duì)電泳效果的定量影響。

目前，國(guó)內(nèi)已有某公司代理排氣排液分析、電泳仿真分析、涂膠作業(yè)性分析等數(shù)款涂裝工藝相關(guān)仿真分析軟件，經(jīng)國(guó)內(nèi)多家車企使用，具備一定的可靠性，建議有能力的企業(yè)可以引入，作為定量分析的工具。

5 小結(jié)

車身防腐能力作為涂裝同步工程的重要任務(wù)之一，每位涂裝同步工程分析工程師都應(yīng)嚴(yán)肅對(duì)待，一方面在平時(shí)的工作中注意收集總結(jié)典型案例，積累分析經(jīng)驗(yàn);另一方面，要借助先進(jìn)的CAE仿真分析軟件，挖掘出每一個(gè)問題點(diǎn)，系統(tǒng)分析各參數(shù)變化產(chǎn)生的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 司進(jìn)華，李婷婷.整車開發(fā)過程中的涂裝同步工程[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2013（12）：48-50.