车身内腔防腐解决方案分析

作者：长城汽车股份有限公司 曹晓根 薛杰 栗玉山

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 新的防腐技术不仅可以提高汽车的外观质量，而且能够延长汽车的使用寿命，减少顾客抱怨和索赔费用。本文对各类车身内腔防腐解决方案及优缺点进行了介绍，并分析了各类防腐方案的应用条件及应用前景。 目前，汽车车身的主要制造材料仍以金属为主。由于金属材料不可避免地存在腐蚀问题，不仅会破坏汽车的外观，还会直接影响到汽车的质量和寿命，同时带来环境污染、交通事故的发生，以及材料与能源的浪费。 有关数据显示，全世界汽车腐蚀年均损失为150～250万美元；而在我国，20世纪80年代初全国汽车腐蚀损坏进行维修的材料费即达10亿元人民币。因此，防锈技术的研究已成为汽车制造企业重点关注的问题。在此，本文将针对各类车身内腔防腐解决方案及优缺点进行详细介绍。 防腐解决方案 车身内腔防腐是车身整体防腐的关键组成部分，也是车身整体防腐最薄弱的环节。时至今日，各整车厂仍在不遗余力，在车身内腔防腐上进行大量的研究和应用。目前最新的车身内腔防腐技术已基本达到车身使用12年不造成穿孔腐蚀的水平。 在实际生产中，提高内腔防腐的途径主要有以下几种： 方案a：改进产品设计，减少空腔，或在空腔处适当开工艺孔； 方案b：使用镀锌板，采用“牺牲”阳极的原理来提高基材的耐蚀性； 方案c：使用铝材、高分子材料等代替钢铁件； 方案d：采用涂胶的方法隔绝外界的空气和水； 方案e：采用内腔喷(注)腊的方式隔绝外界的空气和水； 方案f：采用镀锡等特殊工艺； 方案g：电泳线采用车体翻滚、增加进出槽角度等形式减少气室； 方案h：合理设计限位工装，减少门盖处的气室； 方案i：提高电泳漆的泳透力，使用高泳透力的产品。 方案特点分析 以上解决方案可分为两类，即产品设计和过程设计。其中产品设计包括方案a、b、c、d、e和f，共6种解决方案；过程设计包括方案g、h和i，共3种解决方案。 其优缺点如表所示，各项性能的指标从高到低分别为9、7、5、3和1，即9为防腐效果最好（或难度最高、投资最大），1为防腐效果最差（或难度最低，投资最小）。 方案实施条件 1．产品设计方案实施条件 方案a和f均可实现优良的防腐效果，但都存在技术或成本上的瓶颈。方案a因其良好的防腐效果、实现容易、初期投资及生产时费用较少，为多数主机厂所认可并采用。虽然国内的企业也开始认识到这一点，但由于起点低、整体设计能力不足，效果还不是很明显，往往需通过后期的样车试制找出设计的缺陷，然后进行相应的产品设计更改。方案f由于其成本较高，目前只在少数豪华车上使用。 方案b通过牺牲阳极的方法来提高基材的耐蚀性，一般可将基材耐蚀时间提高两年左右。此种方式易实现，成本增加不明显，在轿车上应用广泛。 方案c的防腐效果最好（不会生锈），但实现起来也最为困难，且初期投资及生产时费用也非常高。该方案适用于研发能力强的企业，目前仅在豪华车型上使用。 方案d在局部采用的非常普遍。折边胶能够保护包边，点焊胶能够保护点焊部位形成的局部空腔，其特点是工艺比较复杂，对产品和工艺的系统设计要求较高。除需具有很强的产品研发能力外，需要开展SE（同步工程）并在量产前期进行大量的实验车剖解，同时需要车身内腔的多数部位具有相应的电泳漆膜，但很多涂胶部位施工方式较难实现，如一些车门铰链和缝隙大的区域。 方案e由于具有良好的防腐效果且无明显的瓶颈，在多数主机厂及环境恶劣的地区应用已非常普遍。相对而言，注蜡需要的投资更高（一条生产线要几百万元以上），生产时的费用也远远超过喷蜡，但由于其良好的防腐性能（不会象喷蜡那样容易产生死角，并要依靠人来保证质量），在高档车上应用非常普遍，中档车（如雅阁等）也有采用。而喷蜡则主要应用于中低端车型。 2．过程设计方案实施条件 方案g中的车体翻滚等形式初期投入费用高昂，且主要对气室造成的局部电泳不上有效，多数不采用此方式。有条件的生产线可采用摆杆链，它的入槽角度大（可达45°），在消除或减少气室方面明显优于传统的积放链（入槽角度约30°），后期维护也更加方便。其初期费用约比积放链高一倍，是比较理想的方式。 方案h仅对限位工装安装接触部位、机盖和后背门等部位的气室有一定作用，但其投入较少，除设计较难外，并无其他技术和投入瓶颈，因此应用比较普遍。限位工装比较精巧，加工精度较高，一般由专业设计厂进行设计制作。由于限位工装接触的位置电泳不上或者外观较差，要求将接触点放在对外观要求比较低的区域，并将不能电泳上的位置安排后续作业进行弥补。 方案i能够赋予车身内腔较好的防腐性能，实施简单，各整车厂均可实施。典型的产品有PPG的ED5、ED6等产品。其缺点是，对于结构不好的车身要达到内腔的膜厚要求往往意味着车身外表面的膜厚增加而造成材料消耗成本的升高。 应用前景 1．产品研发方向 汽车设计人员应该不断提高产品设计技能，且应具备各类防护设计的知识，包括：腐蚀原理与腐蚀形态、汽车用材和各类材料的特点、不同环境对材料的影响、腐蚀的防护方法与效果、汽车各部件的结构与腐蚀的关系，注重封闭区域和滞留处的设计；同时借助各类SE、CAE分析软件，在产品设计阶段就要考虑产品的操作性、进排水性、耐腐蚀性和密封性，重点分析车身空腔结构中防电磁屏蔽孔的位置、大小、数量及节距是否合理。 内腔设计必须遵循的原则有： （1） 设计的形状和结构要尽可能地保证涂装工艺顺利地进行，实在无法实现涂装的地方，要能够喷涂防锈蜡进行弥补； （2） 设计的结构、外形及连接方式要尽可能减少或消除腐蚀介质的渗入和滞留，排水孔应位于封闭区和滞留处的最低点。 只有在产品设计初期提前发现各类生锈隐患并通过修改产品加以解决，才能降低后期生产的成本。 2．汽车材料方向 镀层钢板、铝合金、塑料及复合材料的应用，可以很大程度地提高汽车车身的防腐性能，同时也减轻了车身的重量，提高了汽车的经济性，这将成为汽车材料发展的主要方向。另外，一些高泳透力电泳漆产品的应用也将逐渐在市场进行推广。 3．制造过程方向 制造过程阶段，应缩短制造流程，有效避免工序间的锈蚀。设计采用激光拼焊技术，减少产品空腔结构。在设备选型方面，摆杆输送机、全悬反向输送机（RoDip）以及多功能穿梭机的使用，通过优化出入槽角度，增加排气功能，来提高车身内腔膜厚，从而提高内腔防腐性能。由于RoDip-3系统的特殊结构可实现车身在槽内360°翻转，使内腔的槽液得到充分的流动，消除内腔气泡，解决内腔膜厚偏薄问题。 结语 腐蚀是金属材料，尤其是车辆材料的重要失效模式之一，而防腐工作的开展也是每个主机厂面临的重要工作。 轿车车身的腐蚀问题已成为人们日益关注的重点问题之一。为了缩短与国外高端品牌之间的差距，各主机厂应该结合自身的实际情况以及产品的特点，合理地选择各类防腐方案，以期达到事半功倍的效果。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/2/2013)