某車型B 柱內腔電泳工藝孔的優化設計

馬碧虎， 劉 勇， 陳正壘， 惠亮銘， 任 丹

（大運汽車股份有限公司， 山西 運城 044000）

引言

汽車車身結構中加強板處于車身內腔，車身涂裝過程中，車身內腔區域不噴涂面漆，全靠電泳底漆或在內腔注蠟工藝來防止車身內腔的腐蝕。因此，汽車車身內腔部位電泳漆膜質量的好壞將影響到整個車身的防腐效果。保證汽車車身內腔充分附著電泳漆至關重要，是確保車體防銹性能的關鍵因素之一。新車型開發過程中，對電泳的白車身進行車體拆解是泳透性分析的最終驗證手段，是檢驗電泳膜質量最直觀準確的方法。在車身大部分部位電泳漆膜厚都符合工藝要求，僅車身內腔表面局部露底或生銹，則排除了生產線電泳涂料及電泳工藝參數因數，需考慮改善車身結構設計，優化電泳工藝孔大小、數量及位置，以保證在電泳過程中車身內腔區域的電場分布，從而保證車身內腔形成滿足工藝要求的電泳漆膜厚度，達到設計的防腐要求。

本文結合某車型樣車試制階段電泳白車身B柱加強板局部銹蝕問題，詳細闡述B 柱內腔電泳工藝孔的優化設計過程。并從優化過程提煉出B 柱內腔電泳孔應遵循的設計原則，對應今后新車型電泳工藝孔設計具有指導性作用。

1 問題描述及初步分析

某車型在樣車試制階段對電泳后的白車身拆解進行泳透性分析，發現B 柱內腔區域加強板局部出現銹蝕，且平均膜厚未達到工藝要求[1-2]。

進行車身結構設計時，要滿足電泳要求，車身內腔不能有封閉空腔部位，以免電泳時對電場起到屏蔽作用，需保證側圍外板與加強板有足夠大的間隙，并且在滿足結構強度的前提下，空腔結構應具有足夠數量、孔徑尺寸及位置適當的電泳工藝孔。電泳工藝孔主要有三種：漏液孔（防止槽液串槽或電泳膜烘干不良）、排氣孔（防止頂端內腔形成氣室，導致電泳液無法到達）、防電磁屏蔽孔（防止內腔形成密閉空腔而阻擋電磁線的進入）。

對B 柱內腔區域結構進行分析可知，B 柱加強板電泳不良初步考慮原因為防電磁屏蔽孔位置布置設計不合理。距離電磁屏蔽孔較遠的區域形成密閉空腔，電場線被屏蔽，導致電泳不良。

2 B 柱內腔電泳工藝孔的優化設計

對電泳不良原因進一步分析后考慮對試制車進行改制，對電泳工藝孔分布位置、大小、數量進行優化。并對優化后的電泳車進行拆解，分析電泳孔優化的作用，驗證優化方案可行性，并經碰撞安全、NVH性能、結構耐久等專業確認孔變更后滿足整車剛度、強度、NVH 性能，從而最終確定改制方案。

2.1 第一次電泳工藝孔的優化設計

1）如圖1 所示，左側：孔1、孔3 為高調器螺栓避讓孔，優化前后不變，同時起到防電磁屏蔽孔作用。在孔2、孔4 處，對B 柱內板增加孔4（Φ16 mm）、孔5（Φ16 mm）；在孔2、孔4 處，B 柱內板開孔與B 柱加強板開孔形成對穿孔；如下頁圖2 所示，右側：在孔2、孔4 處，B 柱內板開孔與B 柱加強板開孔形成錯位孔。

左右B 柱內板開孔除位置不一樣外，孔徑大小均相同。

圖1 左側B 柱內板電泳對穿孔示意圖

2.2 第一次優化方案電泳效果驗證

圖2 右側B 柱內板電泳錯位孔示意圖

如圖3 所示，第一次電泳孔優化后，經電泳后測試內腔膜厚7～13μm，相比改制前電泳效果有明顯改善，新增加電泳孔所在平面的銹蝕基本消除，而局部銹蝕情況并沒有消除。分析原因，B 柱中部較長距離范圍內無電泳孔，空腔內產生了靜電屏蔽，導致電泳不良，產生銹蝕。B 柱上部銹蝕可能由于排氣不暢，形成氣室而導致電泳液無法到達，無法形成有效電泳膜，引起電泳不良。所以需要進行第二次優化及驗證，在B 柱加強板中部增大防靜電屏蔽孔。

圖3 B 柱加強板第一次優化電泳后拆車照片

2.3 第二次電泳工藝孔的優化設計

如圖4 所示，為對比研究B 柱上部局部輕微銹蝕，驗證B 柱內板開孔大小的作用，將電泳驗證車分左右側進行不同手工電泳孔改制。

1）左側位置2、4 處，B 柱內板該位置孔徑均為Φ16 mm；B 柱加強板該位置孔徑均為Φ20 mm，且B柱內板與B 柱加強板在該處均形成對穿孔；

2）右側位置，B柱內板將位置2、4 處孔徑均為Φ16 mm的孔改為孔徑均為Φ25 mm（圖4 中的位置5、6）；且B柱內板與B柱加強板在該處均形成對穿孔。

2.4 第二次優化方案電泳效果驗證

如圖4 所示，第二次電泳孔優化后，經電泳后因改制方案不同，兩側呈現不同電泳效果。左側與第一次優化方案一致，電泳拆車后，效果與第一次優化后拆車一樣銹蝕仍然存在。而右側銹蝕問題已消除，達到涂裝要求。

在每一次優化方案提出的同時，均經碰撞安全、NVH、結構耐久等專業確認了電泳工藝孔優化后仍然滿足整車剛度、強度、NVH 性能，從而保證了最終優化方案的可行性。綜上可知，B 柱加強板優化電泳孔數量、孔徑、位置方案，即第二次優化方案中的右側方案為最終優化方案。

圖4 左右側電泳孔孔徑大小對比示意圖

3 B 柱內腔電泳孔設計原則

由B 柱內腔電泳成膜的兩次優化得知，電泳孔孔徑大小的設計以及電泳孔孔位排布的設計對腔內電泳的成膜效果影響很大。經測量B 柱加強板防電磁屏蔽孔間距離在100～130 mm,從而總結出B 柱內腔鈑金設計時為保證良好的電泳工藝性能需考慮的問題。

B 柱加強板應設計足夠多的防電磁屏蔽孔，且孔位置盡量均勻分布，防電磁屏蔽孔間距不超過100 mm，否則距離防電磁屏蔽孔超過100 mm 的位置可能會產生電磁屏蔽而引起電泳不良。

2）考慮結構剛度、強度、NVH 性能，B 柱加強板為重要結構件，B 柱內腔電泳孔設計時，最好能直接借用功能孔，如線束過孔、定位孔等。

3）在滿足結構剛度、強度、NVH 性能前提下，最好將B 柱加強板設計成長圓孔，這樣有利于防靜電屏蔽作用能夠覆蓋更長距離范圍。

4）電泳孔排布方式對內腔成膜有直接影響，在內板與加強板之間以及加強板與加強板之間設計開孔時，最好能開對穿孔，減少開錯位孔，這樣能提升內腔的電泳成膜效果。

5）電泳孔孔徑大小對內腔成膜有影響。

4 結論

1）對B 住內腔電泳孔設計進行第一次優化后，僅考慮優化防電磁屏蔽孔孔徑與分布，電泳效果得到部分改善；

2）在第一次優化基礎上又進行了第二次優化，進一步進行防電磁屏蔽孔及排氣孔優化，電泳不良問題得到解決。

3）總結了數模設計階段新車型B 柱內腔電泳孔設計應注意的幾點問題，為新車型電泳孔設計提供理論依據[3-5]。