乘用車車身腐蝕原因分析及其防護(hù)

馬瓊，王添琪，李易

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230022）

前言

近年來(lái)我國(guó)汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，客戶對(duì)汽車的性能要求越來(lái)越高。而腐蝕是汽車零部件常見的失效形式，它不僅影響車輛外觀品質(zhì)，更會(huì)因功能件生銹給車輛行駛帶來(lái)極大的安全隱患[1]。為了提高汽車防腐性能，消除汽車安全隱患，本文著重分析了車身空腔、焊縫、石擊區(qū)等區(qū)域零部件易腐蝕原因，并從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用、工藝應(yīng)用等方面提出腐蝕防護(hù)措施。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

通過(guò)試驗(yàn)?zāi)M高溫高濕、鹽霧、碎石等不同服役工況，由此暴露汽車產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用和防護(hù)工藝等方面存在與腐蝕相關(guān)的問(wèn)題，為提高產(chǎn)品抗腐蝕能力提升有力的依據(jù)。

1.2 試驗(yàn)方法

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 732（乘用車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法）進(jìn)行60個(gè)循環(huán)，在試驗(yàn)過(guò)程中每10個(gè)循環(huán)查看樣車的腐蝕狀況和機(jī)械性能。

2 車身腐蝕原因分析

2.1 車身空腔腐蝕

在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于側(cè)圍外板與A、B、C、D柱、門檻等加強(qiáng)板及后輪罩外板構(gòu)成的空腔鈑金間距較過(guò)小，工藝孔尺寸、數(shù)量、位置等設(shè)計(jì)不合理使電泳液無(wú)法順暢覆蓋空腔各區(qū)域，達(dá)不到內(nèi)板面腐蝕防護(hù)的作用，引發(fā)鈑金銹蝕。或工藝孔后續(xù)密封不嚴(yán)，生成空腔進(jìn)水，形成車身內(nèi)腔腐蝕失效。

2.2 車身縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是汽車腐蝕中最常見的腐蝕形態(tài)。產(chǎn)生腐蝕的原因主要包括三方面：

1）鈑金搭接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合格，空氣中的水、泥污毛細(xì)滲透和腐蝕物長(zhǎng)期滯留，導(dǎo)致接縫處環(huán)境惡劣，加劇縫隙腐蝕。

2）車身鈑金件板厚基本在0.7-2mm，在電泳過(guò)程中電泳液接觸表面積小，鈑金邊緣區(qū)域電泳不充分，防腐性能差。

3）沖壓過(guò)程中鈑金件止口毛刺過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致鈑金邊緣電泳效果差，防腐能力低。

2.3 車身石擊區(qū)腐蝕

汽車在高速行駛時(shí)，前后輪罩區(qū)域，以及未被排氣管、傳動(dòng)軸、油箱、排氣管消聲器等底盤件覆蓋的車體下部區(qū)域會(huì)被道路上飛濺的砂石撞擊，導(dǎo)致涂層分離，防腐能力減弱或喪失。或路面上飛濺起的積水、泥污粘附在車體上，很容易造成汽車發(fā)生銹蝕。

2.4 前圍流水槽區(qū)域腐蝕

在車身設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證發(fā)艙及車身駕駛室內(nèi)部各零部件正常動(dòng)作，防止流水進(jìn)入，車身通過(guò)流水槽將雨水排到車外。由此可見水流是導(dǎo)致流水槽、雨刮安裝支架、流水槽加強(qiáng)板、空調(diào)進(jìn)風(fēng)口下?lián)醢宓缺砻婕爸箍谔幰桩a(chǎn)生銹蝕的主要原因。如該區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，造成流水不暢；或存在鈑金件毛刺、焊點(diǎn)不良、縫隙積水等問(wèn)題將加劇流水槽區(qū)域銹蝕。

3 車身腐蝕防護(hù)措施

根據(jù)腐蝕發(fā)生的原因，各區(qū)域特點(diǎn)，有針對(duì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、耐蝕材料應(yīng)用及工藝設(shè)計(jì)，是防止或延緩零部件腐蝕的基本方法。

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1.1 空腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了便于電泳液在空腔內(nèi)順利流動(dòng)，除焊接面外需要保證空腔最小間隙為5mm。

表1 不同鈑金件內(nèi)腔開孔要求

合理設(shè)計(jì)工藝孔距離及開孔大小，有利于電泳液順利進(jìn)入內(nèi)腔或區(qū)域并有效形成保護(hù)膜。各區(qū)域工藝孔可參照表 1進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于類似頂邊梁的結(jié)構(gòu)，由于外板無(wú)法開孔，以在內(nèi)板和加強(qiáng)板上開對(duì)穿孔為主。

圖1 A柱空腔設(shè)計(jì)

以上A柱空腔為例，為了保障電泳質(zhì)量，空腔最小間隙≥5mm，電泳通電孔大小為Φ15mm，孔間距為150mm。同時(shí)為了利于空腔電泳，將A柱上內(nèi)板的電泳通電孔與A柱上加強(qiáng)板上的通電空設(shè)計(jì)成對(duì)穿孔。

3.1.2 縫隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡量減少或消除焊接形成縫隙，如因工藝需要或結(jié)構(gòu)無(wú)法避免縫隙結(jié)構(gòu)時(shí)，可通過(guò)合理縫隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，消除水、泥污等腐蝕介質(zhì)在縫隙堆積，提高縫隙區(qū)域防腐性能。如圖2所示，5種接邊結(jié)構(gòu)

3.1.3 前圍流水槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2 流水槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為使進(jìn)入水槽內(nèi)的雨水、洗滌液流能夠順利向兩側(cè)排出，流水槽在橫向斷面上應(yīng)設(shè)計(jì)為“中間高，兩端低”的弧形結(jié)構(gòu),如圖2所示，建議落差△h1≥70mm。

流水槽兩端與A柱內(nèi)板總成傾斜搭接，利于流水，防止端部積水（建議斜坡角度θ≥5°），同時(shí)A柱內(nèi)板搭接翻邊向內(nèi)斜上方翻邊，可防止流水通過(guò)搭接處滲入乘員艙內(nèi)。

前圍流水槽總成內(nèi)部的連接加強(qiáng)板、雨刮安裝支架及兩端的鉸鏈安裝與流水槽底面貼合以平面搭接，利于排水，提高密封性。

3.2 工藝設(shè)計(jì)

3.2.1 內(nèi)腔噴蠟工藝設(shè)計(jì)

為了全面提升車身防腐性能，在涂裝線內(nèi)腔噴蠟是一種重要防腐措施。根據(jù)車型實(shí)際性能要求和防腐試驗(yàn)的驗(yàn)證結(jié)果，合理設(shè)計(jì)內(nèi)腔噴蠟部位，以最優(yōu)工藝方案實(shí)現(xiàn)防腐能力最大化，同時(shí)車身設(shè)計(jì)時(shí)需考慮噴蠟的工藝需求，合理設(shè)計(jì)布置噴蠟工藝孔，保證性能要求和工藝操作的平衡。車身噴蠟部位主要分布在側(cè)圍門檻及地板縱梁空腔，且各區(qū)域銹蝕形式不同，噴蠟厚度略有不同，如表2所示。

表2 不同部位噴蠟要求

3.2.2 焊縫密封膠工藝設(shè)計(jì)

車身上的焊縫處多位于車身的邊角部位，是車身電泳的薄弱區(qū)域，受腐蝕風(fēng)險(xiǎn)最大，當(dāng)焊縫止口處涂上密封膠后，相當(dāng)于在原來(lái)的電泳底漆表面增加了一層保護(hù)膜，對(duì)防腐性能有提升。焊縫密封膠主要用在各鈑金之間的焊縫、搭接及車身內(nèi)外直接相通的孔洞和縫隙處，包括A柱、前后輪包、前圍及發(fā)艙止口搭接處、地板下部止口等重要位置。

3.2.3 石擊區(qū)工藝設(shè)計(jì)

為了防止車輛行駛時(shí)飛濺起的沙石對(duì)車體涂層的破壞，根據(jù)石擊影響程度在車身地板下部、前后輪包內(nèi)以及側(cè)圍門檻裙邊等區(qū)域噴涂不同膜厚的PVC涂料。如在前后輪包石擊影響嚴(yán)重區(qū)域可噴涂3mm膜厚的PVC涂層進(jìn)行防護(hù)。

3.2.4 連接工藝設(shè)計(jì)

焊接件的鋼搭接處容易產(chǎn)生晶體缺陷，縫隙和毛刺等，并引起積水以及點(diǎn)腐蝕等現(xiàn)象[2]。應(yīng)用先進(jìn)進(jìn)行的連接工藝，可有效提高鈑金件邊緣區(qū)域防腐性能。激光焊接、膠接技術(shù)因連接精度高，密封性能好等優(yōu)勢(shì)已廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)。

3.3 材料設(shè)計(jì)

在車身零部件選材時(shí)，在保證強(qiáng)度及可靠性要求的前提下，對(duì)材料的選用一般可根據(jù)使用環(huán)境、市場(chǎng)需求、車型特點(diǎn)或主觀評(píng)價(jià)等因素而定。

通常對(duì)車身外表件、車身電泳不良且易銹蝕部位、車身工作環(huán)境惡劣部位，可選用鍍鋅鋼板達(dá)到提高局部區(qū)域的防腐性能。

隨著汽車輕量化研究推進(jìn)，變形鋁合金、以塑代鋼、復(fù)合材料等在汽車上應(yīng)用逐漸增多。如應(yīng)用于汽車覆蓋件的5000系、6000系兩個(gè)系列鋁合板材[2]；以及工程塑料制成的車身翼子板、車門內(nèi)板等，均具有材質(zhì)輕、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)論

防腐是車身設(shè)計(jì)重要環(huán)節(jié)，只有通過(guò)設(shè)計(jì)合理的車身結(jié)構(gòu)、選用適當(dāng)?shù)哪臀g材料和應(yīng)用滿足要求的工藝防護(hù)措施等方法，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到工藝每個(gè)細(xì)節(jié)都建立防腐思維，才能全面提升車身耐腐蝕能力水。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚越.淺談汽車腐蝕與案例[J].裝備制造技術(shù),2014 年（6）:223-225.

[2] 蔡元平.汽車腐蝕試驗(yàn)常見腐蝕問(wèn)題分析與防腐優(yōu)化[J].環(huán)境技術(shù),2013,（2）：14-16.