轎車防石擊設計研究

曹傳云

（神龍汽車有限公司技術中心，湖北 武漢 430056）

前言

進入21世紀，中國的汽車市場飛速發展，新老汽車品牌琳瑯滿目，與此同時，中國的消費者在選擇上也越來越理性，對汽車的各項性能指標越來越重視。整車的防腐性能雖然在用戶購車時沒有體現，但是車輛的腐蝕是一種直觀缺陷，在使用過程中非常容易被發現，會直接拉低品牌的口碑，從而影響眾多潛在消費者對品牌的信賴。車輛在高速行駛中，路面上的石擊會破壞車底金屬件的表面涂層，對金屬件的防腐性能產生非常不利的影響。因此，在項目研發階段，設計者需要充分考慮對車底金屬件的石擊防護。

1 石擊對車輛防腐性能的影響

不論是車身鈑金件還是底盤金屬件，為了提高防腐性能，都會在零件表面增加涂層來提高零件的防腐性能。以車身外覆蓋件為例，通常在車身總成完成涂裝工藝后，車輛外覆蓋鈑金件外表面會附著多達6種合計約120μm厚的涂層，這些涂層將金屬和水分空氣隔開，對零件的防腐性能有非常顯著的提升作用。

表1 外覆蓋件鈑金涂層防腐作用

雖然近年來我國基礎建設不斷加快，道路條件越來越好，但在我國的三四線城市農村以及發達城市的工地附近，路面上仍然存在相當多的石子。車輛行駛在這種路面時，石子會飛濺起來撞擊車身，從而破壞金屬件的表面涂層，導致車輛腐蝕速度加快。

2 整車石擊試驗

車輛開發過程中進行防石擊設計時，需要了解車輛各區域的石擊風險。國外部分先進的汽車企業具備虛擬分析能力，通過CAE軟件來計算車輛的石擊區域，而國內大部分自主品牌則通過整車石擊試驗來檢測車底各區域石擊風險。

2.1 試驗車狀態

在整車防腐性能研發中，整車加速循環腐蝕試驗（下稱整車腐蝕試驗）是檢驗車輛防腐性能的主要手段，整車腐蝕試驗要求試驗車輛的防石擊設計盡量接近量產車的狀態，而由于整車腐蝕試驗需要的周期較長，因此為了匹配項目進度，新項目需要使用軟模車中較早的試制車來進行整車石擊試驗，以保證整車腐蝕試驗車輛的防石擊設計達到成熟狀態。

另一方面，因為車輪的尺寸是影響石擊的主要因素之一，因此要求使用裝備本車型的最大尺寸輪胎的試驗車。

2.2 道路條件

整車石擊試驗時車速需要達到70km/h以上，因此對路面和石子的要求比較高，要求道路平整視野寬闊且寬度足夠以保證車輛能安全行駛，同時要求石子尖銳且大小合適（詳細可參考各汽車廠家使用的試驗標準），國內各汽車試驗廠都配備有專門用作石擊試驗的路面。

目前各汽車廠家使用的試驗標準并不相同，如某廠家使用的試驗標準要求行駛里程1500km，而某汽車試驗廠內的石子路面長度只有300m，因此按照此標準石擊試驗并不適合在試驗廠進行，這樣就需要在市郊或其他邊遠地區尋找合適的試驗路面。

圖1 某汽車試驗廠石子路面

圖2 某省道石子路面

2.3 試驗結果

試驗結束后，需要用照片記錄涂層被破壞的石擊區域，并向項目組及相關責任專業發出試驗報告，以此作為防石擊設計的依據。根據試驗結果，可能需要對防石擊涂層（下稱底涂）噴涂面積及底涂厚度進行調整，對無法在涂裝增加底涂的區域則進行防石擊處理。

3 白車身防石擊處理

車身生銹一直以來都是客戶投訴的重點問題，而下車體作為承受石擊的主要區域，一直是車身生銹的重災區。為了提高鈑金件的防腐能力，除了要求使用鍍鋅板材外，還需要對石擊風險區進行防石擊處理。

3.1 防石擊涂層

在車底鈑金增加底涂是目前最常見性價比最高的防石擊手段。底涂是一種耐酸性耐石擊的漿狀涂料，目前使用最為廣泛的底涂主要材料為聚氯乙烯，一般在涂裝車間電泳烘烤工藝之后噴涂到車身底部，然后再次烘烤后固化。固化后這種底涂附著性能極好，有很強的抗石擊能力和防腐蝕能力。經過整車石擊試驗驗證，車底石擊風險較低的區域底涂厚度0.5mm即可到達防石擊效果，而石擊風險高的區域建議底涂厚度不小于1mm，也有部分中高檔車底涂厚度達到3mm，同時起防石擊和降噪的作用。具體噴涂厚度可根據車輛定位適當調整。

圖3 某車型底涂示意圖（灰色厚度0.5mm，藍色厚度1.0mm）

3.2 前后輪罩區域

前后輪罩緊挨著車輪，是石子最先砸到的地方。塑料擋泥板會擋下大部分的石子，但是擋泥板遮不住的區域，需要噴底涂防護。此區域受石擊的風險和力度較大，建議涂層厚度不小于1mm。對于被擋泥板遮蓋的區域，單從防石擊來說，無需噴涂底涂。

后輪罩區域石擊防護的難點是側圍外板翻邊，在此處噴涂底涂對涂裝工藝來說較難實現，因此很多車型對此翻邊未做防護處理，存在一定的腐蝕風險。較好的處理方式是在此處增加輪眉裝飾件，將此處的外露翻邊保護起來，這主要受限于前期的造型設計。

3.3 前后地板區域

在前后地板區域中，中通道受石擊的風險小，而且部分車型有鋁箔隔熱墊保護，因此不需要增加底涂；此外，后地板被油箱或其他總裝件保護的區域無石擊風險，同樣不需要增加底涂。除此之外，前后地板區域都需要增加厚度不小于0.5mm的底涂保護。根據石擊試驗結果顯示，縱梁和備胎板迎風面正對石子飛行方向，所受石擊的風險和強度較大，建議涂層厚度不小于1 mm。

3.4 側圍裙邊區域

車身側圍裙部正對著車輪，承受大部分飛石撞擊，是石擊高風險區，如果沒有石擊防護非常容易生銹。

通車轎車會在側圍裙部區域噴底涂來保護，SUV則有兩種方法，一是在此處增加外飾件將鈑金保護起來，二是采用車門泡管狀膠條加噴涂結合的方式，這種結構形式膠條需要壓在底涂上，不能有鈑金外漏。

圖4 石擊試驗1000km裙部破漆嚴重

圖5 某車型裙部無底 涂銹蝕穿孔

圖6 裙部加外飾件保護

圖7 裙部噴防石擊涂層

3.5 后門檻區域

部分車型由于造型的原因，后門檻尾部暴露在石擊范圍內。由于外觀原因，此處一般不會噴底涂防護，為保證此區域的鈑金不被破壞，通常在此處粘貼防石擊膜。

圖8 石擊試驗1000km鈑金破漆

圖9 粉紅色為透明防石擊膜

除了白車身鈑金件，少數車輛在中通道后部布置有在總裝車間安裝的加強板，用以提升車身強度。這種鈑金件在總裝裝配，沒有經過涂裝工藝的表面處理，表面涂層只有厚度為 7～10μm的鍍鋅層，很容易被石擊破壞，有很高的腐蝕風險。建議項目前期車身數據設計時盡量避免這種結構，或者此處加強板使用涂層更厚的黑漆件。

圖10 石擊試驗1000km鈑金破漆

圖11 整車腐蝕試驗60循環腐蝕嚴重

圖12 某中檔車黑漆加強件

4 底盤件防石擊處理

底盤件是石擊防護的難點。由于是在總裝車間裝配，沒有經過油漆工藝的表面處理，因此副車架、后車橋等等這些金屬件涂層在鍍鋅層的基礎上只有一層黑色漆膜，也有部分廠家為節約成本直接在裸板加一層黑色漆膜。這種漆膜具有一定的耐腐蝕性和抗石擊能力，具體由汽車制造廠根據相應標準來控制供應商來件質量。但由于底盤件大多直接暴露在石擊范圍內且無防護，且這種涂層的抗石擊能力有限，因此底盤件除了由于焊縫及邊緣處涂層處理困難生銹外，石擊破壞涂層后生銹也非常常見。

部分高檔車型對車底加裝全套護板加以保護，對車輛的防腐性能有很大的提升，但中低端車型考慮到成本問題，僅對局部高風險區增加防護措施，因此，中低端車型底盤件腐蝕問題非常常見，這就需要汽車廠家在項目研發階段通過整車腐蝕試驗來評判腐蝕風險是否在可接受范圍內。

圖13 某高檔車型底防護

4.1 制動管路

制動管路分為行車制動和駐車制動，制動管路布置在車底，直接暴露在石擊范圍內。行車制動管路又分為軟管和硬管，兩者都采用防石擊性能極高的材料，腐蝕風險較小。駐車制動由于其結構原因，有一部分管路布置在X方向，受石擊力度很大，腐蝕風險較高，需要采用防石擊措施。一般在管路X向前方設置防石擊塑料板來保護管路不被破環。

圖14 石擊試驗1000km手剎拉索外套破損

圖15 整車腐蝕試驗100循環手剎拉索銹蝕嚴重

圖16 手剎拉索塑料保護板

4.2 后橋

圖17 石擊試驗1000km后橋破漆生銹

圖18 整車腐蝕試驗30循環后橋腐蝕嚴重

圖19 后橋底涂保護

圖20 后橋塑料件保護

后橋位于石擊高風險區，需要考慮增加防石擊保護。對于減震器底座這種尺寸較小的零件，可以在底下加裝外飾件保護；對于尺寸較大的后橋，可以加裝外飾件或者讓供應商增加防石擊涂層來達到防石擊的效果。

5 總結

石擊是導致車輛腐蝕的主要原因之一，轎車車底是石擊高風險區，也是腐蝕高風險區。項目前期研發階段，除了為零部件選擇合適的防腐材料及工藝，還需要做好了下車體和底盤件防石擊處理，來提升整車的防腐能力。用戶提取愛車之后，也可以根據車輛的實際情況和使用環境，選擇適當的石擊防護措施，如加裝發動機底護板和擋泥罩、給車身和底盤件噴底涂裝甲等，來提升車輛的抗石擊能力和防腐性能。