智数汽车大数据麦克恒通汽车轻量化在线
查看: 182|回复: 0
收起左侧

[防腐蚀动态] 车身防腐蚀设计

[复制链接]
发表于 2020-5-14 09:27:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

亲,赶快注册吧,有更多精彩内容分享!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
汽车车身防腐蚀设计

沈利民 苑雪雷 陈军军 翟永根

(长城汽车股份有限公司)

摘要:随着汽车防腐蚀要求越来越高,防腐蚀措施越来越被重视。在设计过程中,从使用耐腐蚀的材料、改进与车身电泳性能相关的结构、设计合理的工艺孔以及采取综合性防护措施(对车身进行涂胶、喷涂PVC 防石击涂料、空腔喷蜡和孔塞)等方面提升车身防腐性能,最终保证汽车在使用寿命周期内满足防腐性能要求,为车身防腐蚀工作提供参考。

关键词:汽车车身;防锈;耐腐蚀;材料;结构

78b6703a2597d840ca7d4eb2835ac42e.jpg

随着时代的发展,对汽车防腐蚀的要求越来越高,防腐蚀措施就显得尤为重要。汽车涂层的耐候性和耐腐蚀性要求超过汽车的使用寿命,在恶劣的环境下车身保用期需达到10 年以上[1],不产生穿孔腐蚀,所以车身防腐蚀越来越受到各主机厂的重视。车身结构的防腐设计是保证车身防腐蚀性能的关键,直接影响其他防腐蚀措施的效果。设计时,要使车身结构能够防止腐蚀介质侵入或者积存在关键结构的缝隙间、凹形构件和封闭结构内部。文章介绍了车身结构的防腐蚀措施,可用以指导汽车防腐蚀工作[2]。

1 耐腐蚀材料

耐腐蚀材料有镀锌钢板,镀锌-铝钢板的腐蚀程度较轻[3],腐蚀速率较低,一般使用在无法涂装、难以涂装的部位以及汽车运行中受地面冲击的部位,主要的目的是使车身表面腐蚀的开始时间往后推迟,一般能够提高寿命35%以上。铝镁合金一般应用于高档车身或者概念车的制造上,一般轿车很少采用此种材料。

镀锌钢板分为热镀锌钢板和电镀锌钢板2 种,电镀锌钢板由于价格较高,有部分国外的高档汽车采用,还应用于高档电器、电子元件、机芯等电子产品行业。国内主机厂现阶段采用热镀锌钢板制造车身外覆盖件、下部总成部分钣金件。

2 车身电泳性能相关的结构及工艺孔的设计方案2.1 开设合理的工艺孔

车身结构设计时要考虑工艺孔的位置。一般分为进水孔、排气孔和漏液孔3 种。

进水孔一般开在车身前进的方向,这样车身进入电泳槽时,槽液能顺利流入。车身侧围、门槛以及A、B和C 柱三层板的结构容易形成密闭的空间,电泳漆不方便进入,必须开一定量的孔。但要注意,如果孔径偏小,会使内腔通电性较差,在电泳漆泳透率不变的情况下,内腔的电泳膜偏薄,甚至局部电泳不上,导致产品质量下降。通常开设直径20~30 mm 的圆孔。开孔原则,如图1 所示。

323cf46d4a87479e2d96c91c007f345f.jpg

图1 车身进水口开口原则

排气孔一般开设在空腔的最上面,这样电泳液进入后,空气排出,不会形成空气腔。如果空气不易排出,容易导致电泳液无法在钣金上形成保护膜,容易形成早期腐蚀。排气孔的数量、大小直接影响白车身在前处理、电泳工序内腔的排气、进水,一般在不影响结构强度的情况下与工艺时间相匹配,在门槛梁等内部加强板较多的零件顶端开直径15 mm 以上的孔,以保证内腔清洗质量、清洁度和磷化涂层质量等。

1)对于单件的阶梯型梁,要在存在高点的位置开直径5 mm 以上的排气孔。在机舱前横梁几处高点容易形成气室,无法进行电泳,所以增加相应的排气孔来满足要求。水箱框架上横梁结构示意图,如图2 所示。

f959ed340c76709124fdd0e5f44dc16a.jpg

图2 水箱框架上横梁结构开孔示意图

2)发动机罩或后背门(后行李箱盖)在设计时要在最上面的2 个拐角部位设置排气孔,排气孔为半径2 mm 的一个半圆。机盖总成结构开孔示意图,如图3所示。

9603bacc4fbf851502200c83fac895ec.jpg

图3 发动机机盖总成结构开孔示意图

一般在车身上漏液孔和进水孔没有特别明确的定义,因为在进入电泳槽时,孔的功能是进水,而在离开电泳槽时,该孔就成为漏液孔。一般开在各种梁、盒装零件、U 形件、封闭腔体、地板、车门最下端等零部件的最低处,这样可使车身在不同的涂装槽体中转换时,不会将前一个槽体的液体带入下一个处理槽中。漏液孔设置在整个零件的最低点,便于液体的排出。

3)地板面板上的漏液孔直径为14~45 mm,车身纵梁上的漏液孔直径在10 mm 以上,侧围下部的漏液孔直径在20 mm 以上,门槛内部加强板的漏液孔直径为10~25 mm,其他盒状件的漏水孔的直径在6 mm 以上。漏水孔的大小和位置一般也参考标杆车设计,在进行正向设计时,要考虑这些孔的位置和大小预留。一般涂装要求车身完全出槽后20 s 内液体安全漏完,这样才不会出现将前一个电泳槽的液体带到下一个电泳槽中的现象。

4)车门的漏液孔在最低端,而且孔边要开到包边的面上,便于漏水。漏水孔的直径在6 mm 以上。零件设计时要避免有洼陷,以免造成积液,影响涂装工艺,如果必须要有洼陷特征,则必须要开漏液孔。车门的漏液孔,如图4 所示。

35aa468823618675fa5a5a0bab69ad54.jpg

图4 车门漏液孔示意图

5)在车门和车身纵梁上的合适位置开漏液孔,电泳液在电泳时可以顺利流出,并且也便于汽车行驶过程中进入的液体顺利流出。门槛梁部位断面结构,如图5 所示。

7a39201684b48d0bab902c38897c4474.jpg

图5 门槛梁部位断面结构示意图

6)地板横梁部位每隔150 mm,就留有一个漏液用的缺口,缺口深度约为5 mm,这样保证横梁内不会积存液体,影响车身的耐腐蚀性。对于地板和纵梁上影响整车密闭性的孔,需要用胶堵进行堵塞,从而提高整车密闭性并降低噪声。门槛梁部位胶堵安装示意图,如图6 所示。

e77c487383424db9650924f7ee7bfc89.jpg

图6 门槛梁部位胶堵安装示意图

2.2 合理的结构设计

某车型后地板备胎坑处缺少部分漏液孔以及存在部分加强筋特征,影响电泳液的流动,进而影响漏液效果。增加3 个漏液孔和导液槽,其增加的漏液孔结构,如图7 所示。

3c982c5f8538f51aab49c4d8515ab417.jpg

图7 车身后地板增加漏液孔结构示意图

设计零件时不能出现尖角,尖角不但影响冲压模具的寿命,而且影响涂装的质量。一般设计要留1 个半径3 mm 以上的圆角。某零部件尖角优化前后示意图,如图8 所示。

3b895721edc30a02cf4ac7f7343d04ad.jpg

图8 汽车零部件尖角优化示意图

地板面板在设计加强筋时,不要设计成向下凹的结构,应该设计成向上凸的形状,如图9 所示。

62ad0f781ab68dfaa718c5a1ce1e20f7.jpg

图9 车身地板面板加强筋向上凸结构设计示意图

3 综合性防护措施3.1 喷蜡处理

对于封闭的空腔结构,需要进行喷蜡处理,主要为门槛梁和后轮包部位,喷蜡的孔直径不能小于20 mm。喷蜡作业完成后应使用胶堵密封,以免汽车使用过程中进水和泥浆等。

一般需要喷蜡的车身部位是侧围的门槛梁等,需要预留喷蜡孔,喷蜡的空腔内部不能设置隔断,如果结构要求必须设计有隔断,在隔断的零件上需要增加直径20 mm 以上的工艺孔,以便喷蜡工艺的实施。

3.2 合理安排装配工艺

装配工艺直接影响零部件的耐腐蚀性能。对于水箱上横梁等螺接件,将其设计成黑漆件,安排在总装车间进行装配,这样螺接位置的接触面可以进行良好的涂敷,避免锈蚀的发生。在某车型拆解过程中发现,其加油口盖的装配安排在总装进行,这样使螺接面涂层涂覆较好,可以预防早期生锈。

3.3 涂敷密封胶

边缘(棱角、尖角)和缝隙(点焊缝隙、搭接边、折边缝等)这些部位的腐蚀速度比自由表面快得多,预防措施是采用点焊密封胶和焊缝密封胶进行填塞,起到防水、提高抗腐蚀能力的作用。在五门一盖的内外板结合处都要填充折边胶,在包边完成后,再涂焊缝密封胶,封住顶端,起到抗腐蚀的作用。车身的涂胶位置一般参考标杆车进行设计,在后期实际生产过程中根据工艺的需求再进行适当调整。

3.4 喷涂PVC涂层

喷涂PVC 涂层的基材为聚氯乙烯树脂、各种助剂并辅以颜填料;硬度为40~60(邵氏A);剪切强度需要≥0.7 MPa。PVC 抗石击涂料的断面尺寸:前后轮罩内部喷涂厚度为1~1.5 mm、地板下部喷涂厚度为1 mm。一般喷涂在前后轮包区域、地板区域和前围板下部区域。

地板面板下部因为距离地面较近,容易受到路面的石子等物体的敲击,造成早期锈蚀。喷PVC 之前要将车身下部的安装孔遮蔽,以防止零部件安装困难。

3.5 喷涂裙边胶

无车身下护板的车身需要喷涂PVC 裙边胶来进行防护,厚度为150~250 μm,防止在汽车行进过程中被飞溅的石子等杂物碰伤漆面,增加PVC 裙边胶,可防止因漆面划伤而造成早期腐蚀。PVC 裙边胶的基材为聚氯乙烯树脂、增塑剂、填料和助剂。

3.6 电化学保护

对于车身的电化学腐蚀,在车身的螺接部位可以增加薄锡片,形成微电池,从而减少车身零件的腐蚀。锡片一般放在翼子板安装点上。

3.7 采用先进的生产工艺

部分高级车辆在顶盖和侧围区域利用激光焊接的方式,将侧围和顶盖焊接成一体,然后再进行涂装处理,可以减少顶盖与侧围之间因漏水带来的腐蚀现象发生。

3.8 增加部分附件

在前后轮包处增加防溅垫,部分高端车型在车身下部设计有塑料防护板,将大部分易生锈的金属件与外部隔开,阻隔了汽车行驶过程中泥水对这些零部件的侵蚀。

在粘贴补强胶片时,必须将钣金表面的油渍、污渍、铁锈和粉尘清理干净,否则胶片容易翘边或脱落,造成车门外板早期锈蚀。

4 结论

我国地域广阔,在酸雨、潮湿、气温偏高环境下,车辆腐蚀加速,影响了汽车的使用寿命和性能。通过防腐材料的应用、车身结构的合理设计及其他有效措施提升汽车的防腐性能,是我国汽车行业的一种必然趋势。同时新型防腐材料(铝合金机盖、碳纤维材料等)的应用也是必然的发展趋势。

参考文献

[1]王海涛.汽车道路强化腐蚀试验及评价方法[J].腐蚀与防护,2007,28(6):3.

[2]徐书玲.浅谈汽车防腐评价体系在产品研发过程中的作用[J].汽车技术,2003(6):23-27.

[3]李银英.汽车用钢板的耐蚀性研究[J].电镀与环保,2014,34(2):47-48.

Anti-corrosion Design of Automobile Body

Abstract: With the increasing requirements of automobile anti-corrosion, more and more attention has been paid to anticorrosion measures.In the design process, the anti-corrosion performance of the car body is improved by using corrosionresistant materials, improving the structure related to the electrophoretic performance of the car body, designing reasonable process holes, and taking comprehensive protective measures (gluing the car body, spraying PVC anti-stone coating, spraying wax into the cavity and plugging the hole).Finally, it is ensured that the automobile can meet the anti-corrosion performance requirements in the service life cycle, providing reference for the anti-corrosion work of the car body.

Key words:Car body; Rust protection; Anti-corrosion; Material; Structure



78b6703a2597d840ca7d4eb2835ac42e.jpg
323cf46d4a87479e2d96c91c007f345f.jpg
f959ed340c76709124fdd0e5f44dc16a.jpg
9603bacc4fbf851502200c83fac895ec.jpg
35aa468823618675fa5a5a0bab69ad54.jpg
7a39201684b48d0bab902c38897c4474.jpg
e77c487383424db9650924f7ee7bfc89.jpg
3c982c5f8538f51aab49c4d8515ab417.jpg
3b895721edc30a02cf4ac7f7343d04ad.jpg
62ad0f781ab68dfaa718c5a1ce1e20f7.jpg
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则