淺析一種改進盲窗車型內腔電泳效果的方案

楊建康，馬堅，郭青海

淺析一種改進盲窗車型內腔電泳效果的方案

楊建康，馬堅，郭青海

（南京金龍客車制造有限公司，江蘇 南京 211215）

文章就南京金龍D07/D10盲窗車型內腔電泳不良問題，結合現場實際作業情況，從涂裝電泳線設備、槽液工藝參數、車身凸凹面、漏液孔、排氣孔及防電磁屏蔽設計等方面系統分析，并通過工藝驗證，找到了一種成本低且方便快捷的改進方案，且該方案在實際應用中取得了較好的成效。

盲窗；泳透力；工藝驗證；影響

引言

近年來，關于汽車防腐問題逐漸被各車企列為重大質量改進項目，內腔電泳膜厚更是其關注的核心，使其達到防腐蝕技術標準要求是研究的重點。南京金龍D07/D10車型受前期設計及涂裝電泳設備硬件條件所限制，導致類似盲窗車型電泳內腔質量一致性差。為此，經過后期對電泳車身剖解試驗，實際驗證并分析電泳車身內腔膜厚數據，制定出適合本公司生產線的白車身電泳內腔質量提升方案，達到車身防腐蝕性、耐久性要求，滿足整車的商品化及杜絕售后車輛出現銹蝕隱患。

1 漆前處理關鍵工序概述

（1）脫脂：是將工件表面上的油脂、鐵屑、殘膠等雜質清洗干凈，以保證車身板材表面潔凈度。

（2）硅烷：是一種無磷轉化膜表面處理工藝，在基材表面形成惰性、致密的連續薄膜，提高金屬基材與涂層間的附著力耐蝕性。

（3）陰極電泳（CED）：是一種將被涂件（車身）浸入純水稀釋的水性涂料中，通過在涂料溶液中通入額定直流電，在陰極電泳涂裝過程中，被涂物作為陰極（帶負電）、涂料槽液為陽離子型水性涂料（帶正電荷），整個過程中正電荷陽離子型水性涂料被吸引到陰極（被涂物）表面，形成均一涂膜的過程。

2 車身內腔電泳質量改善原因分析試驗過程

2.1 試驗背景

D07/D10車型在試制生產階段，剖解發現車廂內部頂蓋、左側圍中部、右側圍中部、地板中部、地板檢修蓋、頂蓋與橫梁內縫、B柱至D柱之間各內腔均無電泳漆膜，烘烤完畢后內腔裸露鈑金處易銹蝕。

2.2 電泳不良工藝排查分析

（1）電泳良好部位與電泳不良部位的鈑金材質、表面處理工藝都一樣，同時把D07/D10車身在其他生產線做前處理薄膜處理后，在我司電泳線進行電泳，發現車身內腔電泳不良現象依然存在。（排除車身鈑金材質和前處理工藝的因素影響。）

（2）涂裝前處理電泳線采用傳統間歇式自行葫蘆輸送方式（進出槽垂直升降），車身在電泳槽內的最大擺動角度為14°，D07/D10車身內腔有大面積電泳不上，增加吊具在電泳槽內的最大擺動角度14°以后，內腔電泳不良的效果無改善。（排除吊具擺動角度因素。）

（3）電泳槽周圍布置的陽極膜管與底部裸陽極管總面積達83 m2，經計算符合理論設計陽極面積：車身電泳面膜=4:1的要求。（排除。）

（4）物流盲窗車型結構上設計容易在內腔產生“氣室”效應，導致電泳過程的氣體無法被排出，雙層鈑金間隙小造成電磁屏蔽所致[1]使電泳液不能夠與車身內腔充分接觸。（鎖定要因。）

（5）D07/D10車型后背門撐開角度過大，且后背門頂部呈弧形，易發生“氣室”現象。（鎖定要因。）

2.3 試驗的理論參考依據

一般電泳不良常見的產生嚴重的部位有左/右中門內腔、左/右前門內腔、后背門內腔等，此類部位一般是內腔泳透率差，常見原因是缺少排氣工藝孔，排氣不暢形成氣室，鈑金間隙小造成電磁屏蔽[1]。

（1）車身結構設計；

（2）排氣孔設計；

（3）漏液孔設計；

（4）鈑金防電磁屏蔽設計；

（5）電泳時間分析；

（6）電泳電壓分析。

2.4 試驗條件及方案

試驗條件：

2.4.1 電泳信息

（1）電泳場所：輕客涂裝電泳線；

（2）現場施工電壓：一段140 V（60 s），二段280 V（120 s）；

（3）槽液溫度：30 ℃（標準：30 ℃±2 ℃）；

（4）固體份：19.6%（標準：18%～22%）；

（5）槽液其他工藝參數：均滿足工藝要求；

（6）膜厚要求：車身外表面≥18 μm±2 μm，內表面≥12 μm，內腔≥6 μm。

2.4.2 繪制原理圖、設計取電裝置和輔助裸陽極裝置

原理圖、設計取電裝置和輔助裸陽極裝置如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 輔助裸陽極取電原理示意圖

圖2 輔助陽極管原理圖

圖3 陽極板原理圖

2.4.3 輔助陽極電源

（1）輔助陽極電源與電泳線共用電源，不用額外增加陽極電源。

（2）具有輔助陽極專用控制箱，箱內設陽極電源斷路器，當某些車型不需要使用輔助陽極時，可直接切斷系統電源，保證使用過程操作安全。

（3）設有陽極電源接觸器，與電泳線控制系統相連，確保輔助陽極系統運行安全可靠。

（4）設有定時器，輔助陽極系統通電時間可調（0～999 s），通過調整通電時間，可以按工藝要求調整車身內腔電泳漆膜厚度。

2.4.4 電源通道

（1）在原陰極電源接觸母排上方增加輔助陽極接觸母排，吊具進入電泳工位后，輔助電源通道接通，吊具離開電泳工位電源通道切斷，確保安全，如圖4所示。

圖4 輔助陽極接觸母排

（2）吊具原陰極電源集電器上方增加輔助陽極集電器，吊具進入電泳工位后，集電器接觸母排，電源通道接通，吊具離開電泳工位電源通道切斷，確保安全。

（3）吊具至車身段電源線與原陰極電源線共用通道，安全美觀。

（4）輔助陽極線與陽極管采用電源線夾連接，方便快捷。

2.5 試驗方案簡述

因生產任務大、時間緊迫，不允許我們花費大量時間對泳槽液工藝參數優化，故只能優先采取在車身內部增加輔助陽極的方式，進行改善車身內腔電泳不良的試驗驗證。

2.6 試驗方案1

D07中門內腔電泳不良解決方案驗證（局部電泳解決方案）：選取17臺車身，將中門開啟角度大小、中門開防電磁屏蔽孔、車身內部是否懸掛輔助陽極管作為方案實施的三個變量因素，按照順序將17臺車輛進行電泳處理，待電泳過后，觀察該17臺車的中門內腔電泳效果。

2.6.1 中門開孔試驗方案如下所示

（1）中門開孔以及中門開啟高度都大的情況（有無輔助陽極）。

（2）中門開孔以及中門開啟高度都小的情況（有無輔助陽極）。

（3）中門不開孔以及中門開啟高度都大的情況（有無輔助陽極）。

（4）中門不開孔以及中門開啟高度都小的情況（有無輔助陽極）。

（5）后9臺車，電泳情況基本相似，左右中門右下角區域電泳效果不理想（沒有開孔、中門開啟高度一致、無輔助陽極）。

2.7 試驗方案1結果

根據以上17臺車試驗方案的結果分析對比，可以得出結論：其余電泳工藝條件維持不變，中門開防電磁屏蔽孔及中門開啟角度都小的情況下。

（1）車身內腔有輔助裸陽極的電泳效果很好。

（2）車身內腔無輔助陽極的電泳效果較差。

2.8 試驗方案2

D07整車車身內腔電泳不良解決方案驗證：

選取19臺車身，將陽極管（長）、陽極管（短）、陽極板、后背門開啟角度、陽極板到車身后地板距離、陽極板到后背門距離（陽極板后懸掛點到撐起的背門距離）、陽極管到車身后地板距離、陽極管到后背門距離（陽極管后懸掛點到撐起的背門距離）、后背門是否帶導流鐵絲作為方案實施的變量因素，按照順將19臺車輛進行電泳處理，待電泳過后，觀察該19臺車的車身內腔電泳效果，試驗過程部分效果圖如下圖5所示。

圖5 試驗2過程部分效果圖示

（1）試驗1（陽極板為主要因素）：車身懸掛陽極板、懸掛的陽極板到后背門距離正常（正常距離為25 cm）、懸掛的陽極板距離車身地板距離正常（鐵鏈長度為40 cm）、后背門開啟角度為40°、后背門上綁導流鐵絲。

（2）試驗2（陽極板為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離低（鐵鏈長度為50 cm）、后背門開啟角度40°、不帶導流鐵絲。

（3）試驗3（長陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度為40°、帶導流鐵絲。

（4）試驗4（長陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離低、后背門開啟角度40°、不帶導流鐵絲。

（5）試驗5（1根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度20°、帶導流鐵絲。

（6）試驗6（1根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度20°、帶導流鐵絲。

（7）試驗7（1根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度30°、帶導流鐵絲。

（8）試驗8（1根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度30°、帶導流鐵絲。

（9）試驗9（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離低、后背門開啟角度50°、帶導流鐵絲。

（10）試驗10（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離低、后背門開啟角度40°、不帶導流鐵絲。

（11）試驗11（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離高、后背門開啟角度40°、帶導流鐵絲。

（12）試驗12（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離遠（距離為40 cm）、到地板距離低、后背門開啟角度40°、帶導流鐵絲。

（13）試驗13（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離遠、到地板距離正常、后背門開啟角度60°、帶導流鐵絲。

（14）試驗14（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離遠、到地板距離正常、后背門開啟角度60°、帶導流鐵絲。

（15）試驗15（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度40°、不帶導流鐵絲。

（16）試驗16（只改變后背門角度，其余因素不變）：后背門角度改為20°，不添加陽極板和陽極管，后背門上方也不增加導流鐵絲。

（17）試驗17（只改變后背門角度，其余因素不變）：

后背門角度改為20°，不添加陽極板和陽極管，后背門上方也不增加導流鐵絲。

（18）試驗18（只改變后背門角度，其余因素不變）：后背門角度改為40°，不添加陽極板和陽極管，后背門上方也不增加導流鐵絲。

（19）試驗19（只改變后背門角度，其余因素不變）：后背門角度改為40°，不添加陽極板和陽極管，后背門上方也不增加導流鐵絲。

2.9 試驗方案2結果

根據19臺車輛試驗驗證：在單臺車上放兩根短的陽極管（并進行短接）、輔助陽極離車身地板高度正常（約為40 cm左右）、輔助陽極后懸掛點與后背門距離（約25 cm）的情況下，其電泳效果呈最理想狀態。且后背門內腔上部電泳的好壞，與后背門開啟角度有關，當后背門撐起角度為20°的時候，后背門內板上部電泳效果良好，與是否安放導流鐵絲無直接關系。

3 試驗方案3

3.1 D10車型車身內腔電泳改善方案實施情況

在對D07車型驗證方案成功的基礎上，D10車型車身電泳時，內腔直接增加了輔助裸陽極，其驗證效果如表1所示。

表1 驗證效果

加輔助陽極位置漆膜厚度/μm 12345 左前門7.86.86.36.17.8 中滑門8.56.95.85.95.9 右側圍7.86.36.75.76.3 后門6.86.87.85.26.8 加輔助陽極位置漆膜厚度/μm 12345 左前門16.818.818.319.117.8 中滑門18.517.916.816.918.9 右側圍15.818.320.719.721.3 后門15.819.815.820.216.8

3.2 試驗方案3結果

通過表1所示：D10內表面膜厚大幅度提升，平均為6 μm～10 μm。驗證得出結論：D10車型內部采用增加輔助裸陽極的方式可有效提升車身內腔電泳效果。

4 優化車身內腔注蠟工藝

（1）D07/D10車型由于受車身設計限制，局部鈑金縫隙間和其他隱蔽的區域無電泳漆，如屏蔽空穴、墊片底面、鈑金搭接縫及受外界污染物影響螺帽和螺釘下縫隙內積存的少量靜止水或其他腐蝕性介質，可能會發生強烈的局部腐蝕隱患。為進一步杜絕售后車輛因內腔電泳不良、產生售后銹蝕隱患，通過優化D07/D10車型車身注蠟工藝來進行彌補。

1）D07車身注蠟位置為：左右前門內腔、左右中門內腔、左右側圍內腔、前壁板側板焊接總成、A/B/C柱。

2）D10注蠟位置：左右前門內腔、左右中門內腔、左右側圍內腔。

（2）注蠟工藝要求

1）針對內腔電泳膜厚偏薄、四門兩蓋流水孔區域、地板縱梁孔位置采取注防腐蠟方式，操作過程中關鍵要控制注蠟槍（轉子長槍）的轉速和蠟的霧化情況以及槍頭的移動速度，一般膜厚應達到≥50 μm以上。防銹蠟在內腔表面自然干燥成膜，注蠟后無產生流掛等現象。

2）噴蠟前，用黃膠帶遮蔽容易滴漏防腐蠟的工藝孔。

3）噴涂后，車身外表面（非涂面）殘留防腐蠟要及時清擦干凈。

5 提高D07/D10車型車身內腔泳透率和防銹的方案

結合以上3次車身電泳不良的試驗方案驗證結果，最終確定提高D07/D10車型車身內腔泳透率和防銹的方案為以下幾點：

（1）中門開防電磁屏蔽孔（D10中門不需要開設防電磁屏蔽孔）；

（2）單臺車上放兩根短的裸陽極管（并進行短接）；

（3）輔助陽極懸掛離車身地板高度（約為40 cm左右）；

（4）輔助陽極后懸掛點與后背門距離為25 cm；

（5）后背門通過工裝撐起角度為20°；

（6）為杜絕整車售后造成車身銹蝕隱患，優化車身內腔注蠟工藝。

6 效果驗證

D07/D10車身電泳改進方案及內腔注蠟工藝實施后，剖檢車身進行效果驗證（以D07車型為例）。

（1）剖檢車身的電泳工藝與試驗車身電泳工藝一致。

（2）剖檢時間：實施電泳改進方案3個月以后。

（3）D07整車剖檢拆解效果，如圖6所示。

（4）拆解及檢驗工具：氣動錘、等離子切割機、膜厚儀。

（5）車身電泳質量評審區域/評價標準，如下所示：

評審區域：車門、側圍、縱梁總成等內腔及夾層區域。

評審內容：電泳漆膜厚，內腔有無銹蝕狀態。

內表面≥12 μm，內腔膜厚≥6 μm，合格。

（6）電泳（漆膜）情況檢測（局部統計），如表2所示。

表2 電泳（漆膜）情況檢測（局部統計）

序號位置平均膜厚/μm測量結果 1翼子板左/右內腔25合格 2左/右前門外蒙皮內表面15合格 3左/右前門內蒙皮內表面16合格 4左/右中滑門內蒙皮內表面22合格

（7）D07剖檢后局部位置電泳膜厚前后測試對比，整體電泳膜厚提高5 μm～10 μm。

7 評估結論

改良方案實施后，通過后期對D07/D10車身抽檢剖解觀察、測量內腔電泳膜厚，得出結論：車身的各部位內腔電泳質量均得到有效改善，尤其后側圍上邊梁、B柱、C柱、D柱、縱梁、橫梁、下裙邊，尤其是車身內腔及鈑金夾層。基于我司輕客涂裝車間現狀，采用在車身內腔增加輔助陽極這一舉措能夠在不改變涂裝設備及電泳材料的情況下，快速有效改善車身內腔電泳效果，降本增效，達到了預期的質量目標，但也存在增加作業工時及作業工序的弊端。后期我司會從“人、機、料、法、環、測”等方面再逐步完善電泳工藝，進一步優化車身電泳質量。

[1] 田彩華,李憲濤,向軍,等.HNSAE15190淺談車身結構設計對白車身電泳的影響[C].河南:第十二屆河南省汽車工程科技學術研討會,2015,09.

Analysis of a Scheme to Improve the Electrophoresis Effect of the Inner Cavity of the Blind Window Vehicle

YANG Jiankang, MA Jian, GUO Qinghai

( Nanjing Jinlong Bus Manufacturing Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 211215 )

This article focuses on the poor electrophoresis of the inner cavity of Nanjing Jinlong D07/D10 blind window models, combined with the actual operating conditions on site, from coating electrophoresis line equipment, tank fluid process parameters, body convex and concave surfaces, leakage holes, exhaust holes and anti-electromagnetic shielding design.Through systematic analysis and process verification, a low-cost, convenient and quick improvement scheme was found,and the scheme has achieved good results in practical applications.

Blind window; Swimming penetration; Process verification; Influence

TQ639.3

A

1671-7988(2021)20-175-05

TQ639.3

A

1671-7988(2021)20-175-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.020.045

楊建康（1993—），男，就職于南京金龍客車制造有限公司，擔任輕型車事業部工藝工程師崗位（助工），主要從事汽車車身工藝和新產品開發工作。