汽車車身設計制造中的防銹應用研究

李帥飛 李榮

摘 要：車身是汽車四大組成部分之一，其耐蝕性直接影響汽車的使用壽命。近年來，消費者對汽車部件尤其是車身的銹蝕給予了足夠的重視，一定程度上成為購車的重要參考。本文主要探討了汽車車身在設計、制造方面的防銹注意事項。

關鍵詞：車身;? 設計 ; 制造;? 防銹

1.汽車設計的防腐措施

1.1 接縫設計

汽車車身由金屬鋼板拼焊而成，拼焊縫隙本身就是涂裝的薄弱部位，而且水，泥污等腐蝕介質容易在縫隙堆積，導致金屬鋼板迅速腐蝕。因此在設計時需注意開口根據汽車行駛方向，朝向水等腐蝕介質難以進入的方向，如圖“接縫開口設計示意圖”所示;結構設計中注意盡量使用整塊鋼板沖壓，減少縫隙。車身接縫設計還要充分考慮后續涂裝，密封，注蠟的匹配性，因此接縫設計是一個綜合考慮的結果。

1.2 空腔設計

車身空腔對增加汽車強度和減少汽車重量都非常重要，空腔的位置、形狀和密封性不僅直接影響車身的電泳、噴蠟和涂膠等工序，而且不合理的空腔設計會造成排氣排水不暢，產生電泳盲區以及酸、堿殘留，產生腐蝕，嚴重時會導致穿孔腐蝕，因此空腔設計應合理布局空腔位置，以提高電泳、注蠟等防腐工藝的可實施性，便于后續涂膠密封，不僅可以隔絕外界腐蝕介質，避免腐蝕，而且可以達到汽車減噪效果。空腔腐蝕是最常見的車身腐蝕之一，除了優化結構設計，很多汽車公司采用空腔注蠟以及高耐蝕材料等空腔防銹技術。

1.3 工藝孔設計

為了滿足電泳，注蠟和安裝等工藝需要，車身設計了很多工藝孔。這些孔的數量，位置，尺寸，間距和分布等都直接影響涂層和蠟的分布以及腐蝕物質的堆積，進而影響車身防腐性能，因此在設計階段時就要充分注意在滿足車身強度和剛度的前提下，內腔盡量增加電泳工藝孔以提高漆膜厚度，結合電泳生產線和車身空腔結構，合理設計和布置放氣孔，避免氣室，產生電泳盲區。工藝孔的設計不僅要充分考慮對車身防腐性能的影響，而且還涉及沖壓模具和成本，焊接夾具和定位，車身強度和剛度，減噪等，設計過程中需要多方考慮，才能達到最優的效果。

1.4汽車底部設計

汽車車底作為最貼近地面的一個部位，直接與碎石、泥沙和水接觸，特別是在路況不好的地段，就更為嚴重。汽車在不良路況下行駛時，其車輪飛濺的碎石還有泥沙撞擊，容易導致汽車表面的防護層遭受破壞，從而使得金屬材質的結構組成暴露在外。當裸露的金屬部位與水還有空氣中的氧接觸時，就會產生化學反應而出現銹蝕現象。這不僅極大地影響了汽車的美觀，還縮短了汽車的使用壽命。汽車車底部位一般很少有人關注，因此在發生銹蝕與損壞時，車主也不易察覺。所以，汽車生產商有必要采用防銹能力強、耐損性較好的聚氯乙烯等相關彈性材料來有效對汽車車底進行防護處理。與此同時，在汽車的車底涂上陽極電泳材料還能夠有效增強車底電泳膜的實際厚度，從而提升汽車車底的防銹能力。

1.5汽車車體間的接觸部分設計

首先是需要防止在具體安裝工裝時，出現其與汽車車身進行平面式接觸的現象。這是由于平面式接觸會使其接觸面缺少必備的電泳漆膜，從而會使汽車車身出現早期銹蝕的情況，進而影響到汽車的實際美觀性。其次是進行輔助工裝時，要注意對接觸部位進行清理，防止出現表面積漆過多的現象，而且這種積漆也更容易脫落。如果在輔助工裝進行時，沒有注意對接觸部位進行及時清理的話，那么就會在進行涂裝的過程中，帶給汽車車身一些不必要的污染。

2. 材料選擇

2.1 中低強度鋼板

用于汽車車身的中低強度鋼板一般有非鍍鋅鋼板和鍍鋅鋼板。世界各國的汽車行業大多使用鍍鋅鋼板以增強車身的抗腐蝕性，瑞典腐蝕研究所調查表明，非鍍鋅鋼板一般僅能滿足6 年防腐，要滿足12 年防腐必須采用雙面鍍鋅鋼板（ 鍍鋅層7 ～ 10μm）。目前汽車上常用的鍍鋅鋼板有熱鍍鋅鋼板和電鍍鋅鋼板，為了防止鋼板在運輸和存儲過程中發生銹蝕，熱鍍鋅鋼板一般采用涂油保護，電鍍鋅鋼板一般采用預磷化保護。鍍鋅鋼板的鋅層厚度、種類和表觀質量直接影響汽車車身防腐性能，因此選擇合適的鍍鋅鋼板是車身鋼板材料設計的重點。

2.2高強度鋼板

隨著汽車輕量化進程，高強度鋼板在汽車上的應用也越來越廣泛，為了解決高強度鋼板成型困難的問題，可以采用先進的熱成型技術。普通鍍鋅層會在高溫沖壓下被破壞，因此開發合適的涂層是高強度鋼板進一步推廣應用的重要方面。

歐美已開發出Al-Si，Fe-Al，Zn-Fe 等涂層，不僅可以避免鋼板在熱成型過程中形成氧化皮，影響電泳漆的結合力，而且涂層本身具有一定的防腐作用，可以減少結構腐蝕，提高了整車防腐質量和使用壽命，由于涂層在熱成型過程中容易堆積，刮傷，嚴重時會造成基材開裂，因此目前帶涂層的高強度鋼板及成型技術為國外壟斷，主要依賴進口。

2.3 鋁合金

具有重量輕，易成型，耐腐蝕性能好等優點，因此是降低車身重量，提高車身防腐性能和壽命的理想材料。由于純鋁相對較軟，為了滿足車身強度要求，很多車型采用了鋁合金和鋼，以及高強度鋼板混合使用的車身，但是鋁和鋼之間存在電位差，容易產生接觸腐蝕，電位較負的鋁會被腐蝕，影響汽車美觀和壽命，因此如何有效避免鋁和鋼的接觸腐蝕是采用鋁鋼混合結構的關鍵。目前解決接觸腐蝕的主要方案是采用膠水和密封材料隔離腐蝕介質，或在鋁和鋼之間增加墊片避免接觸。隨著車身結構設計的優化以及新密封工藝的不斷開發，鋁合金在車身上的應用越來越廣泛。

3.制造工藝防腐

汽車制造主要包括沖壓，焊裝，涂裝和總裝四個工藝，每個工藝對車身防腐都有影響。沖壓是汽車車身制造第一步，對車身防腐的影響主要是沖壓毛刺，沖壓油和沖壓表觀質量。

沖壓表觀質量平滑，避免表面雜質殘留，盡量減少鍍鋅層損傷。

大眾、通用、福特等很多汽車公司已經把沖壓工藝作為汽車車身防腐的重要質量控制點。焊裝是將沖壓好的車身板件通過焊接拼裝成白車身，應避免焊縫氣孔，氧化皮，焊渣，鍍鋅層損傷等缺陷，導致油漆結合力差，鍍鋅鋼板防腐性能下降。

涂裝工藝是汽車車身防腐的關鍵工序，主要包括預處理、電泳、底部PVC、粗細密封、門檻PVC、中涂、色漆、清漆和空腔注蠟。

應注意：

3.1 預處理要求車身表面形成均勻、致密的磷化膜;

3.2電泳要求無刮痕，無針孔，無流平，無龜裂等，并能滿足厚度檢測，腐蝕實驗，附著力檢測，液態蠟的濕潤性能評價等工藝和性能評價標準;

3.3 合理布局粗細密，提高車身防腐性能;

3.4選擇合適的中涂層，加強電泳漆與面漆之間的結合力;

3.5 清漆不僅美化汽車外觀，同時也要能抵擋如陽光輻射、雨水、含鹽物質、含酸物質等自然環境對車身的侵蝕，具備一定的防腐作用;

3.6 采用空腔注蠟技術，有效避免車身結構腐蝕和穿孔腐蝕。總裝是將車身和零件組裝成整車，是汽車制造過程的最終環節。裝配過程需要注意：a） 避免零件和車身不匹配或裝配不牢固，車身和零件的接觸表面有位移，因摩擦、滑動或振動會造成油漆破壞或變薄，產生紅銹，甚至銹穿，導致以昂貴的代價制造出的合格車身和零件，不能裝出合格的汽車;

3.7合理設計夾具和裝配參數，避免油漆破壞和磨損。

參考文獻：

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[2]施雄飛，時磊，王玉峰.汽車防銹技術[J].汽車與配件，2014（49）：76-77.