汽車燃油箱制造控制工藝及常見失效模式分析

許永勝

摘 要：本文主要介紹了汽車燃油系統的組成構造，對該系統的關鍵零部件—燃油箱的一般組成、具體制造工藝流程、關鍵特性控制方法、性能要求進行了詳細介紹，并對在生產過程中燃油箱常見的問題原因進行分析總結，以便為后續的燃油箱開發，提前充分識別該零件的失效模式，進行預防管控，提升零部件質量水平。

關鍵詞：燃油箱 關鍵特性 失效模式

1 引言

隨著中國汽車行業的飛速發展，各大整車汽車生產企業對汽車燃油箱的需求呈明顯增長趨勢。汽車燃油箱是汽車油箱的全稱，是汽車底盤燃油系統組成中，一個非常關鍵的涉及安全的零部件。它的質量好壞，很大程度決定了客戶對該品牌汽車的認可，因此，對汽車主機廠制造從業人員來說，熟悉油箱的構造、制造工藝、關鍵特性控制方法、實驗技術要求，對油箱突發問題的快速解決，質量預防提升，有著關鍵的作用。

2 燃油箱簡介

定義：燃油箱指固定于汽車底盤上用于存貯燃油的獨立箱體總成，是由燃油箱體、管接頭及其他附屬裝置裝配成的整體，屬于3C件。

功用：燃油箱的功用主要是儲存燃油，燃油箱的容積通常隨車型和整車百公里油耗來定。

分類：按照制造材料可以分為金屬燃油箱（優點：成本低，缺點：工藝復雜，主要工藝為縫焊）和塑料燃油箱（工藝為吹塑，優點：造型隨意，重量輕、耐腐蝕，缺點：成本高）。

金屬油箱縫焊工藝：焊件裝配成搭接或斜對接頭并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉動，連續或斷續送電，形成一條連續焊縫的電阻焊方法，稱為縫焊。 縫焊是用一對滾盤電極代替點焊的圓柱形電極，與工件作相對運動，從而產生一個個熔核相互搭疊的密封焊縫的焊接方法。縫焊接頭的形成本質上與點焊相同，因而影響焊接質量的因素也是類似的，主要有焊接電流、電極壓力、焊接時間、焊接速度和滾盤直徑等。

塑料油箱吹塑工藝：熱塑性樹脂經擠出得到的管狀塑料型坯，趁熱（或加熱到軟化狀態），置于對開模中，閉模后立即在型坯內通入壓縮空氣，使塑料型坯吹脹而緊貼在模具內壁上，經冷卻脫模，即得到各種中空制品，擠出吹塑工藝由5步組成：1、塑料型胚（中空塑料管的擠出）;2、在型胚上將瓣合模具閉合，夾緊模具并切斷型胚;3、向模腔的冷壁吹脹型胚，調整開口并在冷卻期間保持一定的壓力;4、打開模具，卸下被吹的零件;5、修整飛邊得到成品。

3 金屬燃油箱總成構造

油箱整車裝配位于底盤后端，如下圖為某車型布置圖，燃油系統基本功能是根據發動機運轉工況的需要，向發動機供給一定數量的、清潔的、霧化良好的燃油，以便與一定數量的空氣形成可燃混合氣，保證整車有設計設定的續航里程。涉及主要零部件為燃油箱（存儲燃油），油泵（將燃油升壓），輸油管，碳罐（吸附燃油蒸汽，脫附到電磁閥），注油管（燃油加注管道），燃油濾清器（過濾燃油里面的雜質、水分）等;汽車金屬燃油箱總成一般由油泵、輸油管、回油管、吸附管、管夾、翻車閥、單向閥、進油管、通氣管、上下殼體、加強板等部件經過焊接、裝配等工藝而形成燃油箱總成，供貨給主機廠，構造如下圖所示。

4 金屬燃油箱制造工藝過程及關鍵特性控制

金屬燃油箱上下本體一般是采用0.8-1.2mm的鋼板沖壓、焊接制造而成，整個油箱總成的生產過程，歸納起來，主要分四大部分：焊接工序（焊接油管支架，通氣管、油泵安裝法蘭、進油管、油盆、上下殼體、加強板）、噴涂前處理工序（除油、表調、磷化、鈍化）、噴涂工序（內壁淌油漆、噴PVC、外漆、烘干）、裝配工序（裝配單向閥、翻車閥、油泵、粘貼合格證、3C 、裝配油管、裝配管夾、條形碼掃描），主要關鍵控制特性是油箱氣密檢測，該特性要求100%檢查。關鍵過程工藝控制條件：水氣密性檢測（30KPa壓力下30S不泄露），共檢測2次，在油箱焊合件、裝配成燃油箱總成工序，分別做氣密性檢測，下面以某量產車型油箱為例，介紹一下金屬油箱關鍵的制造工藝過程及參數控制。

4.1 油箱焊接工序

焊接工序：焊接油管支架，通氣管、油泵安裝法蘭、進油管、油盆、上下殼體、加強板

關鍵控制參數：焊縫焊接氣壓、時間、焊接牢固性、密封性，具體關鍵過程控制參數參考如表1;

4.2 噴涂工序

噴涂工序：包括噴PVC（抗石擊涂料）、噴外漆、烘烤，主要作用提高油箱內外表面的防腐性能。

關鍵控制特性：漆膜厚度：面漆：30±15μm，PVC：300±150μm。附著力合格，檢測設備：測厚儀，附著力測量儀，每班1次（表2）

4.3 裝配工序

裝配主要零件：裝配單向閥、翻車閥、油泵、粘貼合格證、3C 、裝配油管、裝配管夾、條形碼掃描

關鍵控制特性：快速接頭裝配到位、燃油箱精確追溯條形碼的唯一性，不允許重復（表3）

5 金屬燃油箱總成一般性能要求

金屬燃油箱一般總成試驗包括振動耐久性、耐壓性、密封性、涂層耐腐蝕性能、清潔度等，具體性能要求及實驗方法，標準可參考下表。零件在開發階段，必須確保相關性能滿足設計;量產階段，需要重點監控相關性能符合要求（表4）。

6 金屬燃油箱總成現場常見質量問題原因及預防措施

以下是某量產車型涉及燃油箱現場造車反饋的前五位問題的原因及預防措施，燃油箱的質量問題主要還是集中在零件的包裝防護以及輸油管快速接頭的裝配操作上，故障較為集中，需要重點識別并控制（表5）。

7 結語

在整車制造過程中，汽車燃油箱的問題發生率相對比其他內外飾零件而言，是處于一個比較低的水平，但是問題發生后，往往涉及行車安全，嚴重度高;經統計，金屬燃油箱常見問題主要是輸油管的裝配不當導致的松脫漏油，以及油箱的存儲不當導致表面涂層劃傷等問題，因此，燃油箱在前期設計驗證、量產過程管控中，除了嚴格按標準進行試驗，滿足性能法規要求外，另一個重要工作就是要確保油箱的儲存、運輸滿足質量要求。只有熟練掌握了油箱的制造工藝及過程控制方法，并總結好以往項目的經驗教訓，才能確保在新項目開發過程中，相關問題可以提前得到識別，真正做到質量預防，不制造缺陷。