車身結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)的研究

黃榮昆

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

工藝·設(shè)備·材料

車身結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)的研究

黃榮昆

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

通過汽車車身結(jié)構(gòu)腐蝕的質(zhì)量案例，對(duì)車身典型的結(jié)構(gòu)腐蝕問題進(jìn)行分析和質(zhì)量改進(jìn)，并從新產(chǎn)品開始對(duì)車身結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證，從而提高車身防腐設(shè)計(jì)的質(zhì)量水平。

車身結(jié)構(gòu)；鈑金接觸面；鈑金端面；工藝孔；防腐

CLC NO.:U472Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)07-74-03

前言

汽車車身生銹不但妨礙汽車美觀，還可能影響車身強(qiáng)度，甚至可能降低汽車安全性能。隨著客戶對(duì)汽車消費(fèi)水平不斷提高，消費(fèi)者對(duì)汽車的防腐質(zhì)量要求也不斷提高，各種品牌的汽車都出現(xiàn)由于汽車生銹被用戶投訴的情況，車身銹蝕主要有鈑金零件搭接的貼合面銹蝕(如焊接搭接面、折邊)以及鈑金零件邊緣端面銹蝕，另外車體內(nèi)腔由于電泳涂層較薄，積水排水不暢造成銹蝕，這些都與車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)。

1、車身鈑金接觸面結(jié)構(gòu)

白車身鈑金搭接焊接的貼合部位，在涂裝難以形成完整的電泳漆膜，這些部位單憑涂裝的焊縫密封膠也不能完全達(dá)到密封效果，一旦雨水濕汽等腐蝕介質(zhì)進(jìn)入就很容易造成鈑金銹蝕。

某車型Ⅰ前門的安裝膠條的卡槽位置有生銹，生銹部位是卡槽與門內(nèi)板貼合的位置(圖1)，貼合面無法形成有效的電泳層。經(jīng)過3分鐘淋雨試驗(yàn)，拆開膠條檢查卡槽翻邊處存在積水，由于雨水流入卡槽與門內(nèi)板的貼合面，長(zhǎng)期積水造成卡槽生銹。

另外對(duì)前門結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)生銹前門卡槽上有兩個(gè)工藝定位孔，卡槽前后沒有R角彎曲段(圖2)。其它車型前門卡槽結(jié)構(gòu)存在前后段R角彎曲，同時(shí)沒有工藝定位孔(圖3)，不同前門卡槽結(jié)構(gòu)的質(zhì)量狀態(tài)對(duì)比分析見表1。

表1 前門卡槽結(jié)構(gòu)質(zhì)量對(duì)比分析

從表中可以看到前門卡槽是否存在前后R角彎曲段以及工藝孔，對(duì)防水防銹有很大的影響；這是因?yàn)榭ú劭客獍鍌?cè)在涂裝涂上密封膠，有R角彎曲段的卡槽雨水不能進(jìn)入貼合面，另外前后R彎曲的卡槽由于制造精度偏差大，貼合面存在間隙可以進(jìn)行部分電泳；但只有直線段的卡槽有定位孔制造精度高，卡槽與內(nèi)板完全貼合無法電泳，雨水從卡槽最高的端面以及工藝孔流入，容易造成卡槽生銹。為解決卡槽生銹問題需要在涂裝對(duì)卡槽周邊和工藝孔涂上密封膠，通過對(duì)周邊涂膠的卡槽進(jìn)行1000小時(shí)鹽霧試驗(yàn)，破開檢查卡槽與內(nèi)板的貼合面無銹蝕(圖4)，達(dá)到防腐的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

車身鈑金搭接的接縫在設(shè)計(jì)上采用防止雨水進(jìn)入結(jié)構(gòu)，依照汽車行駛方向和飛濺方向、雨水由上往下流淌設(shè)計(jì)搭接開口，使之朝向水難以進(jìn)入的方向，同時(shí)評(píng)估是否增加涂膠工藝。

2、車身板金端面結(jié)構(gòu)

車身鈑金端面邊緣容易出現(xiàn)腐蝕，這是由于邊緣表面張力的原因，在邊緣涂料收縮，容易出現(xiàn)無涂料或涂膜厚度極低的邊緣效應(yīng)，所以鈑金端面邊緣是最先腐蝕的部位，特別是在容易進(jìn)入雨水的部位更為嚴(yán)重。

某車型新產(chǎn)品上邊梁三層板焊接邊端面出現(xiàn)銹蝕(圖5)，通過對(duì)上邊梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，由于上邊梁三層板貼合焊接且開口朝上，無遮擋，電泳漆不能完全泳入三層板的內(nèi)部，而且三層板端面是電泳薄弱區(qū)域，雨水流入三層板積水很容易造成生銹。為解決這一問題，對(duì)鈑金端面改為錯(cuò)位5mm的涂膠區(qū)域，在涂裝對(duì)該區(qū)域涂布密封膠(圖6)。另外在新產(chǎn)品車身設(shè)計(jì)中可增加邊角折邊或把焊接邊方向改為水平方向并有其它零件進(jìn)行遮擋防止雨水進(jìn)入造成銹蝕。

車身鈑金端面邊緣防腐的處理方法主要是涂密封膠、邊角折邊、加裝密封膠條等等，鈑金端面邊緣涂膠，涂膠部位預(yù)留不小于5mm有利于涂膠。

3、車身工藝孔設(shè)計(jì)

車身鈑金的防腐主要依靠電泳膜厚，為滿足漆膜厚度的要求，要保證電泳用的工藝孔的位置、大小和數(shù)量。某車型新產(chǎn)品在開發(fā)過程中對(duì)電泳車身進(jìn)行破壞檢查電泳膜厚，發(fā)現(xiàn)U型后大梁內(nèi)部?jī)蓚?cè)面和底部都存在不同程度的銹蝕（圖7），內(nèi)腔漆膜厚度2.1～16.6μm。經(jīng)過項(xiàng)目工程團(tuán)隊(duì)分析，由于前期對(duì)后大梁電泳工藝孔評(píng)估不足，后大梁底面間隔1024mm長(zhǎng)度上只有兩個(gè)工藝孔，工藝孔的數(shù)量不能滿足大梁內(nèi)腔電泳的質(zhì)量要求。針對(duì)后大梁內(nèi)部生銹問題，重新制定后大梁電泳工藝孔的解決方案，增加三個(gè)φ16工藝孔（圖8），并通過CAE分析加孔處的應(yīng)力都符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)經(jīng)過加孔電泳拆車驗(yàn)證，電泳膜厚達(dá)到10μm以上，滿足電泳膜厚達(dá)到防腐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

車身內(nèi)腔為了達(dá)到良好的電泳效果，車身設(shè)計(jì)時(shí)需要評(píng)估工藝孔的位置、大小和數(shù)量是否滿足電泳要求，另外從沖壓來考慮孔越少越好，且孔的大小和間距要考慮鈑金強(qiáng)度和剛度。通過凸臺(tái)、鈑金搭接和間隙來優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提高電泳防腐質(zhì)量。

4、車身防腐設(shè)計(jì)評(píng)估和驗(yàn)證

新產(chǎn)品車身設(shè)計(jì)開始就要考慮防腐結(jié)構(gòu)的布置，并對(duì)車身防腐設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證，避免批量生產(chǎn)后因設(shè)計(jì)缺陷造

成車身銹蝕， 車身防腐控制需要貫穿于新車型整個(gè)開發(fā)過程，新產(chǎn)品車身防腐評(píng)估和驗(yàn)證過程見表2，主要涂裝同步工程評(píng)審的內(nèi)容如下：

1）車身結(jié)構(gòu)防腐性審核和評(píng)估；

2）車身結(jié)構(gòu)防水性審核和評(píng)估；

3）車身和涂裝工藝審核和評(píng)估。

表2 新產(chǎn)品車身防腐評(píng)估和驗(yàn)證過程

5、結(jié)束語

汽車車身防腐涉及到車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接涂膠工藝、涂裝工藝以及總裝工藝，為了防止車身銹蝕，需要在新車型車身開發(fā)開始就進(jìn)行全過程全面控制。涂裝工藝的同步工程貫穿整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，特別是焊接貼合面，零件端面防腐要求，車身工藝孔是否滿足內(nèi)腔電泳要求；另外根據(jù)現(xiàn)有車型防腐蝕經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的數(shù)據(jù)庫，輸入到新產(chǎn)品項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)中。在車輛試生產(chǎn)階段，通過電泳車身拆車檢查各零部件的電泳漆膜厚度、密封膠的涂膠質(zhì)量等防腐控制點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理解決，從而提高車身防腐質(zhì)量水平，滿足客戶的質(zhì)量要求。

[1] 胡菲．車身防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（08）；145-146.

[2] 孫俊.汽車車身耐腐蝕分析及新工藝技術(shù).

[3] 賈思武 黃垂剛 王 康. 車身內(nèi)腔的防腐設(shè)計(jì).

如圖4，使用的是循環(huán)讀取模式。通過調(diào)用Kvaser提供的動(dòng)態(tài)庫函數(shù)CanSetNotify函數(shù)，建立一個(gè)通知模式，一旦有消息存入Kvaser緩沖區(qū)，就會(huì)向UI發(fā)起一個(gè)窗體事件，通知窗體緩沖區(qū)接收到了需求消息，然后在該事件處理函數(shù)中通過循環(huán)讀取消息，直到緩沖區(qū)消息讀取完畢停止，通過這種處理模式，可以很好地解決由于UI讀取的速度慢導(dǎo)致消息顯示延遲的問題。

3、總結(jié)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

本系統(tǒng)將對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)、參數(shù)標(biāo)等功能集成于一體，方便了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)人員的操作，減少了人力、物力消耗；系統(tǒng)具有良好的消息顯示實(shí)時(shí)性；系統(tǒng)中多重的消息加密機(jī)制，提高了消息的安全性。

3.2 展望

本系統(tǒng)是按照C/S模式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但目前應(yīng)用越來越廣泛的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是B/S結(jié)構(gòu)，后期應(yīng)該朝著B/S結(jié)構(gòu)改進(jìn)；

本系統(tǒng)的客戶端軟件目前是針對(duì)臺(tái)式電腦/PC設(shè)計(jì)，技術(shù)服務(wù)人員要使用軟件必須攜帶電腦，局限性還是比較大，后期可以嘗試針對(duì)手機(jī)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李偉，常鏵，賀洪江.基于CAN總線和虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).[J].儀表技術(shù)與傳感器，2012.

[2] 吳志玲、靳鵬、陳昌鑫等.基于CAN總線的微型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).[J].自動(dòng)化儀表.2013

Study on Corrosion of the body structure design

Huang Rongkun
（SAIC GM Wuling Automobile Co., Ltd., Guangxi Liuzhou 545007）

Through the example of vehicle body structure corrosion, analyze and improve the typical corrosion issues, and evaluate and validate the body structural anticorrosion on new product, thus improve vehicle anticorrosion quality.

Body structure; metal plate faying surface; metal plate edge; technological hole; corrosion protection

U472

A

1671-7988(2014)07-74-03

黃榮昆，就職于上汽通用五菱汽車股份有限公司。