汽車車身設(shè)計制造中的防銹應(yīng)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(fèi)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(shè)計、制造方面的防銹注意事項。

關(guān)鍵詞：車身;? 設(shè)計 ; 制造;? 防銹

1.汽車設(shè)計的防腐措施

1.1 接縫設(shè)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(zhì)容易在縫隙堆積，導(dǎo)致金屬鋼板迅速腐蝕。因此在設(shè)計時需注意開口根據(jù)汽車行駛方向，朝向水等腐蝕介質(zhì)難以進(jìn)入的方向，如圖“接縫開口設(shè)計示意圖”所示;結(jié)構(gòu)設(shè)計中注意盡量使用整塊鋼板沖壓，減少縫隙。車身接縫設(shè)計還要充分考慮后續(xù)涂裝，密封，注蠟的匹配性，因此接縫設(shè)計是一個綜合考慮的結(jié)果。

1.2 空腔設(shè)計

車身空腔對增加汽車強(qiáng)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(shè)計會造成排氣排水不暢，產(chǎn)生電泳盲區(qū)以及酸、堿殘留，產(chǎn)生腐蝕，嚴(yán)重時會導(dǎo)致穿孔腐蝕，因此空腔設(shè)計應(yīng)合理布局空腔位置，以提高電泳、注蠟等防腐工藝的可實(shí)施性，便于后續(xù)涂膠密封，不僅可以隔絕外界腐蝕介質(zhì)，避免腐蝕，而且可以達(dá)到汽車減噪效果?？涨桓g是最常見的車身腐蝕之一，除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)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(shù)。

1.3 工藝孔設(shè)計

為了滿足電泳，注蠟和安裝等工藝需要，車身設(shè)計了很多工藝孔。這些孔的數(shù)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(zhì)的堆積，進(jìn)而影響車身防腐性能，因此在設(shè)計階段時就要充分注意在滿足車身強(qiáng)度和剛度的前提下，內(nèi)腔盡量增加電泳工藝孔以提高漆膜厚度，結(jié)合電泳生產(chǎn)線和車身空腔結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計和布置放氣孔，避免氣室，產(chǎn)生電泳盲區(qū)。工藝孔的設(shè)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(qiáng)度和剛度，減噪等，設(shè)計過程中需要多方考慮，才能達(dá)到最優(yōu)的效果。

1.4汽車底部設(shè)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(yán)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(dǎo)致汽車表面的防護(hù)層遭受破壞，從而使得金屬材質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成暴露在外。當(dāng)裸露的金屬部位與水還有空氣中的氧接觸時，就會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)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(guān)注，因此在發(fā)生銹蝕與損壞時，車主也不易察覺。所以，汽車生產(chǎn)商有必要采用防銹能力強(qiáng)、耐損性較好的聚氯乙烯等相關(guān)彈性材料來有效對汽車車底進(jìn)行防護(hù)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(qiáng)車底電泳膜的實(shí)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(shè)計

首先是需要防止在具體安裝工裝時，出現(xiàn)其與汽車車身進(jìn)行平面式接觸的現(xiàn)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(xiàn)早期銹蝕的情況，進(jìn)而影響到汽車的實(shí)際美觀性。其次是進(jìn)行輔助工裝時，要注意對接觸部位進(jìn)行清理，防止出現(xiàn)表面積漆過多的現(xiàn)象，而且這種積漆也更容易脫落。如果在輔助工裝進(jìn)行時，沒有注意對接觸部位進(jìn)行及時清理的話，那么就會在進(jìn)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(qiáng)度鋼板

用于汽車車身的中低強(qiáng)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(yè)大多使用鍍鋅鋼板以增強(qiáng)車身的抗腐蝕性，瑞典腐蝕研究所調(diào)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(yùn)輸和存儲過程中發(fā)生銹蝕，熱鍍鋅鋼板一般采用涂油保護(hù)，電鍍鋅鋼板一般采用預(yù)磷化保護(hù)。鍍鋅鋼板的鋅層厚度、種類和表觀質(zhì)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(shè)計的重點(diǎn)。

2.2高強(qiáng)度鋼板

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

歐美已開發(fā)出Al-Si，F(xiàn)e-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(jié)合力，而且涂層本身具有一定的防腐作用，可以減少結(jié)構(gòu)腐蝕，提高了整車防腐質(zhì)量和使用壽命，由于涂層在熱成型過程中容易堆積，刮傷，嚴(yán)重時會造成基材開裂，因此目前帶涂層的高強(qiáng)度鋼板及成型技術(shù)為國外壟斷，主要依賴進(jìn)口。

2.3 鋁合金

具有重量輕，易成型，耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)度要求，很多車型采用了鋁合金和鋼，以及高強(qiáng)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(chǎn)生接觸腐蝕，電位較負(fù)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(jié)構(gòu)的關(guān)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(zhì)，或在鋁和鋼之間增加墊片避免接觸。隨著車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化以及新密封工藝的不斷開發(fā)，鋁合金在車身上的應(yīng)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(zhì)量。

沖壓表觀質(zhì)量平滑，避免表面雜質(zhì)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(jīng)把沖壓工藝作為汽車車身防腐的重要質(zhì)量控制點(diǎn)。焊裝是將沖壓好的車身板件通過焊接拼裝成白車身，應(yīng)避免焊縫氣孔，氧化皮，焊渣，鍍鋅層損傷等缺陷，導(dǎo)致油漆結(jié)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(guān)鍵工序，主要包括預(yù)處理、電泳、底部PVC、粗細(xì)密封、門檻PVC、中涂、色漆、清漆和空腔注蠟。

應(yīng)注意：

3.1 預(yù)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(shí)驗，附著力檢測，液態(tài)蠟的濕潤性能評價等工藝和性能評價標(biāo)準(zhǔn);

3.3 合理布局粗細(xì)密，提高車身防腐性能;

3.4選擇合適的中涂層，加強(qiáng)電泳漆與面漆之間的結(jié)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(zhì)、含酸物質(zhì)等自然環(huán)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(shù)，有效避免車身結(jié)構(gòu)腐蝕和穿孔腐蝕?？傃b是將車身和零件組裝成整車，是汽車制造過程的最終環(huán)節(jié)。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(chǎn)生紅銹，甚至銹穿，導(dǎo)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(shè)計夾具和裝配參數(shù)，避免油漆破壞和磨損。

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