汽車涂裝SE階段防腐性分析探討

夏鵬飛 周林 張濤 張玉成

摘要：隨著汽車行業的不斷發展和消費者質量意識的不斷提升，車身防腐性能成為汽車企業競爭力的重要要素之一。為了降低新車型開發成本，縮短開發周期，車身防腐性能提升應從涂裝SE階段開始。本文主要介紹了汽車涂裝SE階段防腐性分析的主要內容，同時對典型問題進行探討分析，結合經驗提出優化建議，提高新產品的防腐性能。

關鍵詞：汽車涂裝;同步工程;防腐性能分析

中圖分類號：U466 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2019）05-0070-05

夏鵬飛

畢業于四川大學高分子科學與工程學院，本科學歷。目前就職于東風小康汽車有限公司，汽車技術中心，任涂裝工藝分析工程師，從事車型開發設計階段同步工程涂裝工藝分析工作及車型試制階段涂裝質量培育相關工作。

引言

汽車使用過程中，白車身防腐性能優劣對汽車使用壽命影響重大。研究表明，車身銹蝕1%，其強度就降低5%～10%。一般來說，除意外交通事故外，腐蝕是汽車損壞和報廢常見的重要原因。而隨著消費者質量意識的提高，車身防腐性能也成為企業競爭力的重要要素之一。

車身防腐性能與車身結構、材料及工藝等息息相關。在涂裝SE階段，車身防腐性分析主要是從電泳通電性、排氣性、排水性、涂膠注蠟工藝等方面對白車身數模進行審核，識別可能影響白車身防腐性能的車身結構和不合理的涂膠注蠟工藝設計，及時提出設計變更，對提升車身防腐性能，降低新車型研發成本，具有重要的工程應用意義。

1 電泳通電性分析

目前汽車主要采用陰極電泳涂裝方式。陰極電泳涂裝是將白車身作為陰極，浸漬在充滿電泳涂料的槽體中，在電泳槽兩側及底部布置與車身對應的陽極，電泳時在兩極之間通電，使白車身表面及內腔析出均勻、水不溶涂膜的涂裝方法。由于車身鈑金結構復雜，會對電泳電場產生屏蔽作用，導致車身內腔電泳涂膜厚度偏低，甚至出現完全未能電泳的情況[1]。因此在涂裝SE階段需要對白車身結構進行審核，對電場屏蔽部位提出相應的設計變更。

1.1 側圍電泳通電性分析

由于側圍屬于側碰安全防護的重要部位，側圍大部分位置均采用三層鈑金結構加強，電泳涂裝時電場屏蔽嚴重，如A立柱、B立柱及側圍上邊梁等區域，均屬于電泳薄弱部位。

如圖1，A立柱上部區域，側圍外蒙皮、A立柱加強板與A立柱內板形成典型的三層鈑金結構。一方面，側圍外蒙皮屬于車身外觀大件，不能設置電泳通電孔，電場僅能通過側圍A立柱內板和A立柱加強板進入內腔①中，電場通過困難。另一方面，側圍外蒙皮與A立柱加強板之間間隙僅8.3mm，電場通過A立柱加強板后，輻射范圍較小，側圍外蒙皮及A立柱加強板可能會出現電泳不良，甚至未電泳情況，嚴重影響車身防腐性能和車身強度。

在A立柱加強板上間隔150～200mm設置大小為12*30mm的電泳通電孔，如圖2。電泳涂裝時，電場通過增加的電泳孔進入腔體①中，消除電場屏蔽。后期電泳車身拆解結果表明，經過加孔后的A立柱加強板及側圍外蒙皮內板電泳良好。

1.2 縱梁電泳通電性

車身縱梁在汽車使用過程中，所處位置較低，涉水幾率大，處于白車身“濕區”，使用環境惡劣，屬于防腐關重部位。

例如，縱梁中段總成的縱梁中段、縱梁中段內加強板、縱梁中段前加強板和前地板四層鈑金形成封閉空腔（見圖3），設計時易出現電泳通電孔設置不足或各層鈑金間電泳孔錯孔布置情況，電泳涂裝時電場進入困難，導致縱梁內腔電泳膜厚偏低，防腐性能較差。

如圖4，縱梁中段、縱梁中段內加強板及縱梁中段前加強板間隔不大于200mm設置小20mm的電泳通電貫通孔（可借用縱梁上焊裝定位孔），并將縱梁中段與縱梁中段內加強板之間的間隙調整到不小于5mm[2]，使電泳槽液流動順暢，確?？v梁各個內腔電泳良好，提高車身防腐性能。

若縱梁外板被車身其他結構件遮擋，無法在外板上設置電泳孔時，可在縱梁側面或車內地板面上對應位置設置電泳通電孔。在車內地板面上設置電泳孔時，由于車內電場較車外電場偏弱，根據經驗電泳孔直徑按Φ30mm布置，如圖5。

1.3 門檻電泳通電性

門檻與縱梁類似，由于位置較低，涉水幾率較高，也屬于涂裝電泳防腐關重部位。

圖6為門檻內腔電泳電場線模擬示意圖，根據經驗，門檻電泳孔按下列條件布置：

①門檻外板按照200mm～250mm設置Φ20mm的電泳通電孔;

②門檻加強件按照200mm設置Φ20mm的電泳通電孔;

③門檻內板按照2mm設置Φ20mm的電泳通電孔;

④前端和后端第一個電泳通電孔按距離邊界不大于100mm設置。

2 電泳排氣性分析

電泳涂裝時，由于輸送方式不同，車身進出電泳槽體的角度、在槽內運動姿態有著較大的區別。目前涂裝前處理輸送方式主要有間歇式、雙擺桿全浸式（圖7-①）及Rodip-3360°旋轉全浸式（圖7-②）。間歇式（垂直進出）和雙擺桿輸送（進出槽角度30°～45°）由于進出槽角度限制，電泳涂裝時車身局部位置會存在氣體無法排出的情況，形成“氣室”，導致該區域電泳漆膜偏薄，甚至完全未電泳情況發生，防腐能力較差。在涂裝SE階段，需根據生產線輸送方式對車身排氣不良部位提出相應的設計變更。

例如，車身右側后輪轂包因加油管路布置的緣故，頂部結構部分凸起，如圖8。此結構在電泳涂裝前處理使用間歇式及雙擺桿全浸式輸送方式時，頂部形成“氣室”，電泳時電泳涂料無法在此區域沉積析出，導致該區域電泳不良。

電泳涂裝時，為將輪轂包內氣體排出，需要在最高點位置設置排氣結構。通常設置凸筋結構來排氣，如圖9。排氣筋高度一般為2mm～3mm，排氣筋寬度根據實際結構確定，以既能保證順利排氣，又不影響后續密封為原則。另外需注意在焊接車間涂覆焊裝點焊密封膠時不能堵住此排氣筋，避免在電泳時失去排氣作用。

3 電泳排水性分析

白車身電泳排水性是指在白車身從出槽到進人下一工序前的這段時間內，車身結構的瀝液性能。一般的判斷標準是進入下一工序前不應有連續的工藝液體流出[3]。電泳排水性不佳，一方面會使上一工序槽液未瀝干進入到下一工序槽體中，出現“串槽”現象，導致槽液污染;另一方面會因槽液未瀝干，導致電泳車身烘干時，形成“電泳斑”（白色斑痕，電泳膜厚較低）缺陷，防腐性能降低。而車身排水性能主要與車身漏液孔大小、數量及車身結構有關，在涂裝SE階段需對其進行校核，對不利于漏液的車身結構提出相應的設計變更。

地板漏液一般采用小30mm的圓孔，且設置在吊具狀態下最低點位置，如圖10。根據經驗，漏液孔數量可以通過漏液孔總面積與前后地板面積比值和相同生產線生產的成熟車型對比來確定，具體計算如下：

M=n×S₁/S₂

M—漏液孔面積與前后地板面積比值;

n—漏液孔數量;

S₁—一個漏液孔面積;

S₂—前后地板投影面積之和;

經過驗證表明，新車型M值與該線體生產的成熟車型M值相當時，車身能在規定時間內漏液完全，從而計算出新車型漏液孔數量n。

白車身中一些容易導致積液的典型鈑金結構，也需要在涂裝SE階段進行規避。如圖11，車身前地板加強筋結構設計導致地板上形成局部凹槽，容易導致積液。數據校核時應變更為圖示中凸筋結構，使液體能順利流散并通過地板漏液孔排出。

另外前、后門及背門下部也需要設置漏液孔來保證其排水性。如圖12，根據經驗，漏液孔應按如下條件設置：①漏液孔應按200mm400mm間距設置;②為避免注包邊密封膠時與漏液孔干涉，漏液孔下邊緣距離包邊邊緣距離）5mm;③為保證門蓋件漏液完全，漏液孔下邊緣應位于門內板R角以下或與之齊平，若結構不允許情況下，漏液孔高于R角下邊緣時，漏液孔下邊緣距離R角距離≤1.5mm。

4 涂膠膠注蠟工藝分析

受車身結構及陰極電泳工藝限制，車身總存在電泳涂膜較為薄弱部位，如鈑金貼合、間隙較小鈑金搭接部位及鈑金邊止口邊位置等;還有一些車身在使用過程中受到外部環境破壞，導致防腐性能降低部位，如經常受到石子沖擊的底盤及輪轂包區域。這些區域需要通過涂膠及注蠟工藝對防腐性能進行彌補[4]。

4.1 涂膠

車身涂裝涂膠主要分為焊接密封膠、PVC抗石擊膠兩種。

在涂裝SE階段，除需設置具有密封功能的焊縫密封膠外，對間隙較小的鈑金搭接部位需增加焊縫密封膠涂覆，防止雜質及水汽進入其中對飯金產生腐蝕[5]。另外由于電泳工藝局限，鈑金止口邊電泳漆膜普遍偏薄，存在銳邊銹蝕現象，因此處于濕熱環境中的前機艙內鈑金邊緣也需增加焊縫密封膠涂覆，提高其防腐性能。

為保護底盤及輪轂包內電泳涂膜在使用過程中不受石子沖擊破壞，涂裝時涂覆PVC抗石擊膠對電泳涂膜進行保護。在涂裝SE階段，PVC抗石擊膠的涂覆部位應按照總裝裝配后，底盤及輪轂包區域鈑金外露部分確定。

4.2 注蠟

研究表明，有空腔石蠟涂覆的電泳涂膜鈑金比僅有電泳涂膜涂覆的鈑金耐銹穿能力提高2-3年。防腐目標較高的汽車廠，常會采用注空腔石蠟方式來提高車身防腐性能?？涨皇炓话阍O置在電泳漆膜薄弱和使用環境較為惡劣區域，如五門一罩內外板包邊縫隙和底盤區域部分梁上，一些高檔汽車底盤所有梁均要求注蠟。在涂裝SE階段，需根據生產線注蠟設備的具體情況及車身防腐要求，校核注蠟孔尺寸、數量和注蠟操作性。5結語

在新車型數據設計階段通過涂裝SE分析，預先對可能出現的問題進行有效處理，降低新車型的開發成本，縮短產品的開發周期，對提高車身涂裝質量有著重要意義[6]。而防腐性分析是涂裝SE分析中一個比較重要的環節，通過車身涂裝電泳通電性、排氣性、排水性及涂膠注蠟工藝分析，提高車身防腐性能，延長汽車使用壽命，從而達到提升車身品質和市場競爭力的目的。

參考文獻：

[1]劉宏濤.電泳工藝對車身防腐的影響研究[D].湖南大學，2016.

[2]胡桂金，李直騰，韋鴻.車身結構設計對汽車耐腐蝕性能的影響研究[J].汽車科技，2017（04）：92-96.

[3]邊春利，肖忠來，劉向上.淺談汽車涂裝工藝同步工程（SE分析）[J].現代涂料與涂裝，2011，14（01）：54-58+70.

[4]吳衛楓，唐程光，魯后國，張朋偉.乘用車車身防腐設計方法探討[J].汽車工藝與材料，2015（08）：41-46.

[5]張玉成.汽車五門一罩焊縫密封膠起泡分析及改善[A].西南汽車信息（2017年第7期總第376期）[C].重慶汽車工程學會，2017：5.

[6]周林.汽車設計開發之同步工程淺析[A] .西南汽車信息（2018年第9期總第390期）[C].重慶汽車工程學會，2018：6.

[7]王錫春.汽車涂裝工藝技術[M].北京：化學工業出版社，2005.