涂装

浅谈涂装SE防腐性分析

0511xq.com   2018年05月11日

  0 引言

  汽车是由各种金属零部件和非金属零部件组成,在其服役环境中会不同程度产生锈蚀和老化。一般来说,除意外交通事故或零部件磨损外,腐蚀是汽车损坏报废常见的重要原因。再者,随着市场竞争逐渐激烈及消费者的质量意识不断提高,锈蚀问题已成为影响企业形象、产品质量及用户体验的突出因素。为保证汽车服役寿命,国内外各汽车厂对整车防腐目标也都有各自的要求,一般为4-6年无表面锈蚀,10-13年无穿孔及功能腐蚀失效。车身防腐是整车防腐的一部分,防腐分析涉及车身结构、材料、工艺等多方面。本文主要阐述车身开发过程中SE阶段车身防腐性的分析的内容。

  1 车身结构设计防腐性分析

  1.1 车身结构是否有利于电泳

  车身的防腐主要是通过电泳涂膜保护来实现的,电泳涂膜的好坏直接影响白车身的防腐能力,而电泳涂膜的质量排除材料、工艺、生产管理等因素的影响,车身的结构形式的恰当与否直接影响涂膜的好坏。

  钣金表面形成涂膜的条件是有涂料和电场,白车身是一些列板件的总成,其中包含一些腔体结构,这些腔体结构从不同程度上有一定的封闭性,一方面液体进入流出困难,另一方面形成电磁屏蔽隔断电场,这些结构的电泳质量较差,因此我们需要根据经验识别并通过结构调整来改善它。

  车身上典型的腔体结构包括一些加强梁、横梁、纵梁以及A、B、C、D柱。这些结构受整车性能和功能的限制是必须客观存在的。对于这些封闭腔体的改善办法是尽可能的减小封闭腔体的面积,使其局部可开放,可以是增大钣金间隙、开孔、起凸台等。

  1.1.1 增大钣金间隙

  主断面阶段就可以分析钣金间隙对电泳的影响。增大钣金间隙可能会涉及强度减弱及密封性差等问题,需由设计人员进行最终的评估而定,钣金间隙值一般涂装建议不小于5mm。例如三层的柱体结构,两两钣金间距离不小于5mm,见图1所示。

  1.1.2 开孔

  在工程数据阶段对空腔结构分析进行开孔的改善。开孔会影响钣金的强度,开孔也会增加模具成本,在分析开孔增强电泳性时,尽可能与定位孔、装配孔等工艺孔共用。常用的开孔位置及尺寸见表1,多层板上开孔需考虑钣金间距,钣金间距小于5mm时,适当增加开孔密度。

  1.1.3 起凸台结构

  在工程数据阶段,对密闭结构进行起凸台的改善电泳情况。起凸台可以改善结构密闭性,允许电场线及涂料进入空腔内部。凸台可以增加冲压件的强度,但是不利于密封,凸台高度一般建议为3mm。

  另外,电泳涂膜在烘烤时有收缩的效应,在尖锐结构的边缘漆膜覆盖性较差,因此在易产生冲压毛刺及锐边的位置提出优化结构及调整模具的要求。

  以上均为经验数据,在前期工程化数据阶段,作为审核数模的要求。但需要结合后期样车拆解验证来最终完善方案。近些年来,涂装一些电泳仿真软件在国内也开始被使用,通过模拟仿真可以在工程化数据阶段进行仿真验证,使分析结果更直观,可以缩短验证周期。

  1.2 车身结构是否有利于化学处理液体的排出

  白车身进入涂装车间经过前处理后再进入电泳槽进行电泳涂膜的生成,车身经过前处理、电泳系统时均涉及进液和排液的过程。受节拍及室体排布的限制,沥液需在特定的时间完成,一般要求15s内沥液完全。沥液不完全,一方面,在处理过程中会出现串槽污染槽液的问题,增大生产管理难度增加成本;另一方面,在电泳涂膜烘烤固化时,由于未排除完全的液体,积聚低洼处,导致此位置烘干不良,降低电泳漆膜的防腐性。

  现阶段各自主车企比较流行30°或45°入槽、出槽的运行方式,少数有360°翻转的运行方式。后者一般沥液性较好,而前者则稍差。接下来的讨论基于较为流行的船形槽体、有固定出入槽角度的前处理、电泳生产输送方式。改善排液性的方法一般为:增开排液孔、间隙,增加导流结构等。

  1.2.1 增开排液孔

  排液孔的位置在最低点。排液孔的总面积在一定高度范围内可近似认为排液体积与所需排液孔的面积成正比,因此车型越小,所需的排液孔的数量及面积适当减小,也可参照标杆车型的沥液孔排布及数量。白车身地板排液孔数量一般为10-18个左右,直径为20-40mm之间。四门两盖的排液孔设计在最低点及靠近左右边缘的位置,数量一般为2-4个。

  1.2.2 增加液体导流结构

  在局部凹陷结构处或厢式结构会出现积液问题,在不能增加排液孔的情况下,增加导流筋,确保车身在出槽时,液体可以尽快排出。

  1.3 车身结构是否有利于气体的排出

  车身进入化学处理槽时由于某些结构问题,会导致气体排不出去,积聚在最高点处,阻断处理液体与钣金接触,导致无磷化膜无电泳膜生成,生锈风险大。这些结构一般会出现的位置:前风窗下横梁、顶盖内表面、顶盖后横梁、背门、地板加强梁、前后地板链接形成的腔体内、后围板、轮毂包上部等。

  针对上述积聚气体的位置,可采用在最高点开孔,不同位置开孔大小不等,最小位置处不小于3mm;也可以采用更改结构形面增加钣金搭接位置间隙等方法使气体有排出通道。

  2 其他方法提升防腐性

  传统汽车用料普遍均采用钢板,裸板在空气中容易氧化、生锈,因此会对汽车白车身进行电泳防腐。受车身结构以及涂料的泳透力限制,在车身的某些部位电泳涂膜比较薄弱,例如空腔内部及钣金贴合的区域;还有一些位置涂膜良好,然而在车辆使用过程中,涂膜易受到破坏,如地板下部及轮毂包处等。这些位置归属于重点防腐的位置,可以通过其他方法对电泳防腐进行弥补。

  2.1 板材的应用

  现在车身除了使用钢板外,较为普遍的使用镀锌板,某合资车型整车镀锌板使用达到60%-80%,镀锌板自身有一层镀锌层具有防腐作用,据相关研究显示,相同实验环境下镀锌板车门要比冷轧板车门晚生锈5年;铝合金以及碳纤维等材料在防腐性方面表现更为良好,近些年来在轻量化上有一些应用。在板材应用上一般结合车型的定位及防腐要求,还要考虑本公司的板材使用状况。

  2.2 注蜡

  注蜡的位置一般为五门一盖的内外板包边的夹缝里、车底部一些梁内部,一些高档车底部所有梁均要求注蜡,这些位置电泳漆膜相对薄弱,且使用环境恶劣。除上述位置,有些车门铰链,有些车门铰链在总装需拆卸,拆卸后破坏铰链处的电泳漆膜,可以通过刷涂铰链蜡来增强防锈能力。注蜡的防锈机理是封闭钣金表面,与水、空气、杂质隔绝,延缓钣金腐蚀。

  2.3 涂胶

  1)焊缝密封胶一般涂覆在钣金搭接的缝隙上,有密封、防水和防锈的功能。涂胶的位置主要有地板、机舱内、顶盖流水槽、轮罩内、尾灯等部位的钣金搭接焊缝以及四门两盖的包边,中型车涂胶总长度在90-110cm左右。

  2)底板PVC防护胶主要是保护地板下表面免受石击破坏,喷涂位置主要是地板下部以及轮罩内部,厚度在500-1000μm左右;

  3)裙边胶主要作用是保护下边梁免受石击破坏,下边梁有有装饰板的情况下可不喷涂裙边胶;

  4)焊装胶用于钣金贴合位置,这些位置间隙很小,基本无法电泳,此时焊装胶的涂覆,可填充间隙,对板材也是一种保护。因此SE对涂胶分析时,一些情况下的焊缝在涂装胶受结构限制无法完成涂覆时,要求增加焊装胶来密封防腐。

  3 结语

  车身SE防腐性分析是在车型开发前期阶段,根据以往的经验来分析可能发生的问题,通过结构更改等一系列的措施来解决问题,但是这要结合后期的工艺验证来不断完善。并结合后期的相关的腐蚀试验来验证前期的设计结果。

  来源:铠龙东方汽车有限公司

标签:涂装SE防腐性 我要反馈 
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