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[防腐蚀设计] 生产过程管控对汽车车身防腐性能的影响

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发表于 2020-3-23 08:58:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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【汽车材料网】生产过程管控对汽车车身防腐性能的影响
郭旖旎
(安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,合肥 230601)
摘要:通过总结分析市场反馈、整车道路强化腐蚀试验等多途径问题点,发现现有腐蚀问题主要集中在外观可视区域。而外观可视区域的锈蚀,与整车生产过程密切相关。将常见腐蚀问题点以产生原因为依据分解至冲、焊、涂、总四大工艺生产过程,从生产过程管控的角度出发探讨防腐性能提升的可行措施。
关键词:生产过程管控 防腐性能
1 前言

[size=1em]目前国内车身防腐标准设定主要针对表面锈蚀和锈蚀穿孔2种状态进行要求,根据中国汽车工程学会汽车防腐蚀老化分会调查调查显示,无表面锈蚀/外观锈蚀一般年限要求为4~6年,无锈蚀穿孔一般年限要求10~13年[1]。因各大主机厂把防腐性能的关注焦点集中在车身内腔,随着涂装工艺和材料提升、车身结构涂装仿真技术的应用以及调试过程中的拆解验证等,内腔腐蚀问题已经得到了很好的解决。

[size=1em]从市场反馈以及整车道路强化腐蚀试验的问题来看,目前车身的腐蚀问题主要集中在外观可视区域,包括主外观面(主要是车身一眼可见的区域,一般指车身外表面)和次外观面(主要包括车身门盖打开后的可见区域以及底盘可见区域)的腐蚀问题等。外观可视区域的锈蚀不仅仅与涂装相关,与整车制造过程的四大工艺都密切相关,本文主要通过分析四大工艺制造过程对车身外观可视区域的腐蚀影响,以及提升外观可视区域防腐性能的可行措施。

2 生产过程问题解析

[size=1em]车身外观可视区域锈蚀问题主要集中在冲压件止口以及孔的毛刺引起的锈蚀;焊接过程的焊渣、焊瘤、拼焊缝隙、胶未涂覆到位引起的局部锈蚀;涂装刮胶过多、涂胶不到位引起的局部锈蚀;总装装配干涉以及过程磕碰引起的局部锈蚀。

2.1 冲压过程问题分析

[size=1em]冲压工艺引起的锈蚀问题主要是止口边和孔周围毛刺过大导致的。图1所示为2种典型的止口锈蚀。

[size=1em]电泳的边角效应,钣金止口电泳膜厚偏薄,同时止口的板材结构疏松,电泳成膜不连续,当钣金止口存在毛刺尖端,会加速腐蚀。图2所示为不同状态钣金边缘放大示意。

[size=1em]根据研究,当钣金切边存在毛刺尖端,则毛刺尖端出涂层更加稀薄,更容易引起生锈。而且毛刺越高,越容易被锈蚀[2]。

[size=0.8em]图1 止口锈蚀

[size=0.8em]图2 不同状态钣金边缘放大示意

[size=1em]为验证镀锌板及毛刺对防腐性能的影响,截取翼子板安装支架及其钣金搭接面4组,一组为镀锌板处理毛刺不涂胶;一组为镀锌板不处理毛刺涂胶;一组为普板处理毛刺涂胶;一组为普板不处理毛刺涂胶;进行1 000 h的中性盐雾试验,如表1所示。

[size=0.8em]表1 支架盐雾试验结果

[size=1em]由试验结果可以看出,对于镀锌板而言,光滑无毛刺的止口边在不涂胶的情况下仍保持良好的防腐性能,但如果毛刺处理不良即使采取涂胶措施仍存在一定的锈蚀风险,冷轧板则需要处理毛刺及涂胶方可保证良好的防腐性能。因此毛刺的处理及涂胶对止口边的防腐性能提升有重要作用。

[size=1em]根据海南道路强化腐蚀试验车及在沿海区域实际使用5年的车身防腐性能跟踪调研情况,建议采取如下措施进行管控。

[size=1em]a.部分小支架使用镀锌板;

[size=1em]b.识别高锈蚀风险区的零件,要求完全打磨无毛刺,形成管控清单;

[size=1em]c.管控冲压件质量尤其是单层板外漏止口边的毛刺质量;

[size=1em]d.确保涂装涂胶工艺实施到位。

2.2 焊装过程问题分析

[size=1em]焊接工艺引起的锈蚀问题主要由焊渣、焊瘤、拼焊缝隙、折边胶未涂覆到位引起。

[size=1em]2.2.1 焊点/焊瘤

[size=1em]通过市场反馈以及整车道路强化腐蚀试验的结果来看,突出的焊点、焊瘤极易引发锈蚀;如图3所示(A:焊渣;B:焊瘤)。为对于该类问题,需求焊装加强过程管控,确保光滑焊点无毛刺不突出,无焊瘤、焊瘤残存等,尤其是发舱、尾门流水槽等高危区域。

[size=0.8em]图3 焊接处理不当

[size=1em]通过市场反馈以及整车道路强化腐蚀试验的结果来看,突出的焊点、焊瘤极易引发锈蚀;如图3所示。为对于该类问题,需求焊装加强过程管控,确保光滑焊点无毛刺不突出,无焊瘤、焊瘤残存等,尤其是发舱、尾门流水槽等高危区域。

[size=1em]2.2.2 拼焊缝隙

[size=1em]门窗框尖角部分车型因设计原因导致拼焊后有一定的缝隙存在;由于边角效应、缝隙易集聚腐蚀介质等问题的存在削弱了防腐能力。通过市场反馈以及整车道路强化腐蚀试验的结果,拼焊缝隙处锈蚀发生率非常高,如图4所示。

[size=0.8em]图4 拼焊缝隙锈蚀状态

[size=1em]针对此类问题点,建议采取如下措施进行管控。

[size=1em]a.拼焊缝隙进行满焊后表面处理光滑,如图5a所示;

[size=1em]b.结构设计时采用一体式结构,如下图5b所示。

[size=0.8em]图5 不同结构门窗框设计

[size=1em]2.2.3 焊装涂胶

[size=1em]门盖包边及车身焊接边位置,因钣金贴死,无法有效电泳由于边角效应、缝隙易集聚腐蚀介质等问题的存在削弱了防腐能力。通过着色探伤剂对点焊密封胶进情况进行检测,结果如图6所示[3]。这表明点焊密封胶涂覆不良时,缺陷部位更容易被外界腐蚀介质入侵,产生缝隙腐蚀问题。

[size=0.8em]图6 着色探伤剂检测

[size=1em]通过对整车道路强化腐蚀试验车身的实验对比,在门盖包边及车身焊接边等区域,折边胶/点焊密封胶涂覆完整的焊接边均为未出现锈蚀如图7a所示;如折边胶/点焊密封胶断胶不连续如图7b所示,对应出出现不同程度锈蚀。

[size=0.8em]图7 焊装胶不同涂覆状态对比

[size=1em]综上所述,在门盖包边及车身焊接边等钣金贴死区域,涂装无法电泳,折边胶/点焊密封胶良好的涂覆都能有效的提高对应位置的防腐能力,正常状态的焊缝密封胶涂布情况如图8所示。

[size=0.8em]图8 折边胶/点焊密封胶正常工作状态

2.3 涂装过程问题分析

[size=1em]钣金件边缘由于边角效应、易有毛刺等原因是防腐能力的薄弱环节。各类安装支架、门盖包边、尾门流水槽等部位采取不同的涂胶方式,对防腐性能存在一定影响。

[size=1em]2.3.1 胶枪

[size=1em]进行门框件盐雾试验进行对比观察不同胶枪的防腐能力:截取两个门框件,一个使用圆胶枪打胶,一个使用扁胶枪打胶;同一条件下进行1 000 h的中性盐雾试验。试验结果如表2所示。

[size=0.8em]表2 胶型对防腐性能的影响

[size=1em]从实验结果来看扁胶枪处理的门框件腐蚀风险更小,考虑到包边宽度存在一定宽度,扁胶枪最大程度的覆盖包边止口,防腐性更好。建议在结构允许的情况下门盖涂胶方式采用扁胶方式。

[size=1em]2.3.2 涂胶方式

[size=1em]胶出于美观、装配等因素考虑,尾门流水槽、发舱等区域在涂布后需修饰下。目前涂装常见的方式及主要包括刮胶(图9a)、刷胶(图9b)、机器人涂胶(图9c)三种。

[size=0.8em]图9 不同涂胶方式断面示意图

[size=1em]通过市场锈蚀反馈以及整车道路的强化腐蚀试验,结果表明,刷胶、机器人涂胶防腐效果优于刮胶。采用刮胶工艺可保证钣金表面平滑外观美观,但人工操作刮胶量无法保障;在有焊缝翘起、毛刺、焊点等情况下胶量过少极易引起锈蚀。建议尽量减少刮胶操作,采用人工刷胶或机器人涂胶方式。

2.4 总装过程问题分析

[size=1em]总装工艺引起的锈蚀问题主要来源于零件与零件、零件与车身之间活动或者振动;车身流转、装配过程中出现表面磨损,石击等外在破坏造成面漆甚至底层电泳漆的损伤以及贴合面如铰链区域无涂层覆盖,从而导致的锈蚀问题(图10)。

[size=1em]针对此类问题点:需要从如下几个方面予以关注。

[size=1em]a.关注总装装配问题点及装配过程,及时消除安装干涉,装配过程中易磕碰的部位可通过贴胶片等措施防护,以消除干涉、磕碰带来的面漆损伤;

[size=1em]b.针对在车身流转过程中易产生磕碰的部位如前盖,开发相应工装,避免流转过程中的涂膜损伤,如下图11所示;

[size=1em]c.针对闭合件铰链安装面的锈蚀问题,需要增加防腐垫块或喷涂防腐蜡进行防锈处理[4]。

[size=0.8em]图10 锈蚀问题

[size=0.8em]图11 前盖防磕碰工装

3 结束语

[size=1em]车身腐蚀不仅仅关注内腔的腐蚀,外观可视区域的腐蚀更加重要,直接影响到客户的感受。对于外观可视区域的腐蚀控制不仅仅是车身结构设计和涂装工艺优化就能解决,同时要考虑冲压件的毛刺控制,焊接过程中的焊渣、焊瘤、拼焊缝隙以及涂胶控制,总装装配过程的磕碰干涉等问题。只有生产过程中的这些问题得到有效控制并保证一致性,车身腐蚀的问题才能从根本上得到有效解决。



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