汽車車身防腐工藝的探究

戚猛

摘 要：從汽車車身防腐工藝上分析，結(jié)合汽車車身研發(fā)設(shè)計、汽車車身制造、汽車車身修復(fù)三個方面探究汽車車身防腐工藝的重要性。汽車不同的結(jié)構(gòu)、不同的制造工藝以及不同的材料，直接影響著汽車后期的防腐工藝。提高汽車防腐工藝直接影響汽車外觀、使用壽命及性能，構(gòu)建創(chuàng)新性的技術(shù)工藝，促進(jìn)汽車防腐技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：防腐性能;防腐工藝;車身防腐

中圖分類號：TP305? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）12-170-03

Abstract： Based on the analysis of automobile body anti-corrosion technology， the importance of automobile body anti-corrosion technology was explored from three aspects， including automobile body research and development design， automobile body manufacturing and automobile body repair. Different structure， different manufacturing process and different materials of automobile directly affect the anticorrosion process of automobile. Improving automobile anticorrosion technology directly affects automobile appearance， service life and performance， and constructs innovative technology to promote the development of automobile anticorrosion technology.

Keywords： anticorrosive performance; anticorrosive process; body anticorrosive

前言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對汽車性能有了更高的要求。若喜歡一款車始于顏值，耐用度直接影響人們對汽車品牌的判斷?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步，制造工藝的發(fā)展有效地增加了汽車的使用年限。而汽車防腐性能是一個關(guān)鍵性的指標(biāo)，下面主要介紹汽車車身的防腐工藝。

1 汽車研發(fā)車身防腐設(shè)計

任何一款產(chǎn)品在研發(fā)時都涉及到產(chǎn)品市場價值，對于汽車而言使用周期越長性價比越高市場價值越大。因此耐腐蝕設(shè)計貫穿了整個產(chǎn)品設(shè)計周期，汽車車身腐蝕主要有外觀腐蝕、結(jié)構(gòu)腐蝕、穿孔腐蝕。外觀腐蝕是指車身表面收到損傷和銹蝕，直接影響汽車外觀和客戶滿意度。結(jié)構(gòu)腐蝕主要是車身主要結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕，現(xiàn)在轎車都是承載式車身結(jié)構(gòu)件有著核心作用，如果結(jié)構(gòu)件發(fā)生腐蝕會大大影響安全性和使用壽命。穿孔腐蝕主要是汽車內(nèi)腔和外接縫處的防腐能力差，同時腐蝕隨著時間的推遲會導(dǎo)致車身銹穿。很多汽車腐蝕問題都是由銹蝕穿孔導(dǎo)致的。

在汽車研發(fā)設(shè)計時把車身耐腐蝕工作分為虛擬開發(fā)階段、結(jié)構(gòu)設(shè)計、虛擬仿真驗證階段。然而最重要的還是實(shí)物驗證，會對車身結(jié)構(gòu)、制造工藝多次拆解驗證防腐效果，能達(dá)到防腐指標(biāo)后再次進(jìn)行強(qiáng)化腐蝕驗證。并找到影響車身腐蝕的誘因，進(jìn)行必要整改最終保證新車滿足車身耐腐蝕的各項要求。同時在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)重點(diǎn)考慮接縫設(shè)計、空腔設(shè)計、工藝孔設(shè)計。

2 汽車制造中車身防腐

在汽車車身制造時可以采用多種車身防腐方法，例如表面涂漆、采用鍍層鋼板、電泳、空腔注蠟、涂密封膠等。下面我們主要描述陰極電泳液防腐和防護(hù)蠟防腐工藝。

2.1 電泳液防腐

電泳液防腐是汽車涂裝的一種方式，也是汽車涂裝的首要環(huán)節(jié)。電泳防腐又分為陽極電泳和陰極電泳。涂抹粒子帶負(fù)電，工件為陽極，涂抹粒子在電場力作用下工件沉積成膜稱為陽離子。若涂抹電子為陽粒子，工件為陰極，涂抹粒子在沉積成膜為陰電泳。汽車電泳防腐一般采用陰極電泳防腐。

電泳液防腐就是把白車身直接放到電泳槽內(nèi)如圖1所示，也就是我們傳統(tǒng)說浸涂防腐。在直流電場的作用下，使電泳樹脂向車身移動并均勻的沉積在車身工件表面，形成電泳涂裝保護(hù)層。雖然采用的是浸涂方式，但是依然有很多接縫處、狹小的內(nèi)表面結(jié)合處電泳液太少過于稀薄，導(dǎo)致防護(hù)能力不足。主要了解一下影響電泳液防腐性能的因素主要有電泳液的泳透力、合理的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計。因此在汽車設(shè)計時設(shè)計師就會考慮到汽車車身結(jié)構(gòu)合理性，電泳液孔的位置包括電泳液的穿透能力。

2.2 防護(hù)蠟防腐

為了進(jìn)一步提高抗腐蝕性，一般把防護(hù)蠟采用噴蠟或者注蠟的工藝。在汽車車身各零部件焊接、夾層、空腔等位置，由于電泳液流不到這些地方所以沒有電泳漆膜形成所以就需要使用防護(hù)蠟防腐。防護(hù)蠟有溶劑型和固體蠟，溶劑型分為加溫用蠟和室溫用蠟。一般溶劑型防銹蠟室溫注蠟，加溫注蠟和灌蠟這幾種方式，汽車用防護(hù)蠟性能參數(shù)如表1所示。

加溫注蠟工藝：前處理→注蠟→烘干→曬干→去除余蠟→堵孔→總裝。注意：蠟液加熱溫度：50±2℃，噴嘴的溫度：30±2℃，烘干溫度：60±2℃。

室溫注蠟工藝：前處理→注蠟→自干→去除余蠟→堵孔→總裝。

內(nèi)腔灌蠟工藝：前處理→車門噴蠟→車體加溫→灌蠟→瀝蠟→冷卻→去除余蠟→堵孔→總裝。注意車身加熱溫度：85±5℃。

生產(chǎn)一輛汽車需要噴涂1.5-3.0千克的防護(hù)蠟，而我國目前也只在轎車上使用。防護(hù)蠟主要由成膜物質(zhì)、防銹劑、溶劑三部分組成，室溫注蠟和內(nèi)腔灌蠟工藝性能對比如表2所示。

2.1.2 阿普拉斯焊

阿普拉斯焊作為一種全新的焊接工藝，相對于常規(guī)電阻點(diǎn)焊，具有焊接變形小，焊接壓痕小的特點(diǎn)，對提高外觀質(zhì)量表現(xiàn)十分有利[3]，經(jīng)常用于側(cè)圍、門蓋等區(qū)域的外觀可視區(qū)域的焊接。典型阿普拉斯焊接成型如圖4所示。

阿普拉斯焊點(diǎn)對應(yīng)的門蓋外板翻邊區(qū)域需要增加焊接所需的凸臺，可以選擇在沖壓車間模具上直接增加沖頭將特征一次成型，或者在車身車間增加獨(dú)立的凸臺成型分拼。車身車間增加該分拼會增加額外的場地及投資需求，但可以避免沖壓車間到車身車間駁運(yùn)過程中對凸臺尺寸的損傷，提高焊接質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需求靈活選擇。

相對于單邊電阻點(diǎn)焊，阿普拉斯焊接具有更高的多車型設(shè)備共用柔性、更小的焊接壓力及更小的工件熱變形影響，適用于多車型共線生產(chǎn)的高自動化工廠。

2.1.3 電弧焊

車身車間常用的電弧焊包括惰性氣體保護(hù)焊（MIG）、活性氣體保護(hù)焊（MAG）及CO2電弧焊。電弧焊用于門蓋區(qū)域防內(nèi)外板錯動時需要嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，電流過大容易燒穿外板，造成無法修復(fù)的缺陷，電流過小容易虛焊，起不到連接作用。并且對于焊接之后的部位要增加打磨操作以便盡量減少外觀缺陷。某車型前蓋防止錯動CO2焊外觀如圖5所示。

由于電弧焊需要增加供氣系統(tǒng)及除塵系統(tǒng)，增加了車間的管理風(fēng)險點(diǎn)，同時焊接熱變形大且焊接后需要打磨，對外觀質(zhì)量的控制較差，一般只用于出現(xiàn)問題之后的返修，不適于大批量造車時使用。

2.2 使用特殊折邊膠

2.2.1 玻璃微珠折邊膠

折邊膠主要應(yīng)用于四門兩蓋的包邊區(qū)域，主要起連接、防水防銹等作用。折邊膠初始狀態(tài)為液態(tài)糊狀，只有經(jīng)過涂裝車間高溫烘烤固化之后才能達(dá)到有效的連接強(qiáng)度防止錯動。為了增強(qiáng)折邊膠在車身車間未固化狀態(tài)時的連接強(qiáng)度，目前各整車廠廣泛采用一種新型的折邊膠——玻璃微珠折邊膠，可以很好的從根本上起到防止錯動作用。

玻璃微珠折邊膠就是在普通的折邊膠中加入直徑約為0.2-0.3mm的玻璃珠，利用門蓋內(nèi)外板包邊壓合的作用力使玻璃微珠鑲嵌在內(nèi)外板上，達(dá)到鉚接的效果。玻璃微珠折邊膠壓合前后示意圖如圖6所示。

使用玻璃微珠折邊膠不需要增加額外的涂膠設(shè)備且膠水成本基本不變，效果相對穩(wěn)定，可以很大程度的提高生產(chǎn)效率。在增加內(nèi)外板連接強(qiáng)度防止錯動的同時改善了包邊后折邊膠外溢及涂裝車間高溫烘烤之后產(chǎn)生氣泡等質(zhì)量問題。但是玻璃微珠的珠徑大小和其在折邊膠中的含量對整體的連接效果有很大影響，一般情況下其混合比例為8%左右，珠徑為0.2-0.3mm。除了以上限制條件，還需要確保門蓋內(nèi)外板的間隙在包邊過程中的穩(wěn)定性，并且壓機(jī)的壓強(qiáng)要在24MPa以上[4]，才能充分的發(fā)揮玻璃微珠折邊膠的連接防止錯動作用。

2.2.2 雙組份折邊膠

雙組份折邊膠是指采用兩種不同成分的膠水，按照一定比例混合后使用，在室溫下能夠快速固化的結(jié)構(gòu)膠粘劑，主要應(yīng)用于車頂及四門兩蓋區(qū)域鍍鋅鋼板和鋁板的折邊粘接。雙組份折邊膠系統(tǒng)示意圖如圖7所示。

雙組份折邊膠基于其室溫固化的特性，相比于單組份折邊膠能夠提供更高的尺寸穩(wěn)定性，對抗涂裝車間烘烤固化之前的轉(zhuǎn)運(yùn)和調(diào)整過程中的內(nèi)外板錯動及涂裝車間烘烤過程中的變形及流掛等問題都有優(yōu)異表現(xiàn)。

但與單組份折邊膠比存在設(shè)備成本高、膠水混合頭易堵塞、每個生產(chǎn)班次必須更換膠水混合管、維護(hù)性差等問題。為保證雙組份膠達(dá)到較高的連接強(qiáng)度，需要涂膠后靜止120s以上，導(dǎo)致操作節(jié)拍高的工廠需要雙下線位或者配合感應(yīng)加熱設(shè)備加速折邊膠固化。

2.3 對折邊膠進(jìn)行預(yù)固化處理

2.3.1 高頻感應(yīng)加熱固化

高頻感應(yīng)加熱固化主要是通過電磁轉(zhuǎn)換的原理利用大電流對折邊區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)加熱，使液態(tài)糊狀的折邊膠固化，達(dá)到加強(qiáng)內(nèi)外板連接防止錯動的效果。高頻感應(yīng)固化設(shè)備主要包括高頻發(fā)生器、高頻加熱管、連接電纜和夾具和吸煙裝置幾部分。高頻感應(yīng)加熱設(shè)備系統(tǒng)示意圖如圖8所示：

某車型前蓋包邊后采用高頻感應(yīng)加熱設(shè)備固化折邊膠的使用案例如圖9所示。包邊后的前蓋總成通過自動下料方式放入感應(yīng)加熱夾具內(nèi)，該夾具內(nèi)支撐及定位夾頭均為絕緣材料。通過與前蓋總成仿形的感應(yīng)加熱線圈對包邊涂膠部位進(jìn)行加熱。

高頻感應(yīng)加熱可以布置為對局部或者全部包邊區(qū)域進(jìn)行可控性加熱固化，平均單件加熱時間約40 s，能夠滿足高生產(chǎn)節(jié)拍的需求?？蓪⒐袒O(shè)備與焊接夾具、下料臺甚至包邊模具整合為一體，減少占地面積的需求。

高頻感應(yīng)加熱的一次性投資較高，且感應(yīng)加熱夾具及線圈為仿形加工，無法多車型共用。感應(yīng)加熱參數(shù)需嚴(yán)格控制，防止溫度過高或過低造成缺陷。同時如果感應(yīng)加熱后為人工下料，必須增加輔助下料設(shè)備或設(shè)置過渡臺進(jìn)行冷卻。

2.3.2 烘干線加熱

為了解決感應(yīng)加熱設(shè)備無法共用的問題，部分整車廠采用在車身車間內(nèi)單獨(dú)建立門蓋烘干線的方案。將包邊壓合后的四門兩蓋總成運(yùn)至烘干線進(jìn)行短時間加熱，實(shí)現(xiàn)預(yù)烘干，使折邊膠受熱固化，達(dá)到防止錯動的作用。烘干線多采用自動化輸送系統(tǒng)完成門蓋總成的批量進(jìn)出，烘干線原理示意圖如圖10所示。

烘干線具有投資低、多車型共線性強(qiáng)、設(shè)備利用率高等優(yōu)點(diǎn)，適合大批量生產(chǎn)。但烘干線占用面積大，空間利用率差，熱量從零件外向零件內(nèi)部滲透，熱量利用率低。一般烘干線都無法設(shè)置在緊鄰四門兩蓋的區(qū)域，存在駁運(yùn)過程中零件變形的風(fēng)險。

3 結(jié)束語

綜上所述，一般情況下優(yōu)先選用能滿足不同生產(chǎn)節(jié)拍且不額外增加場地及設(shè)備的玻璃微珠折邊膠的工藝方案，來解決白車身門蓋包邊后的內(nèi)外板錯動問題，提升整車的外表面尺寸匹配質(zhì)量。同時針對個別零件的內(nèi)外板錯動嚴(yán)重程度增加焊接或者感應(yīng)加熱工藝。對于個例或者小批次出現(xiàn)的內(nèi)外板錯動，可以手工整形之后用電弧焊返工調(diào)整。除工廠有整體規(guī)劃或有特殊的產(chǎn)品設(shè)計的情況外不推薦采用雙組份折膠及烘干線方案。在實(shí)際使用過程中，需要根據(jù)各自工廠的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)節(jié)拍、總成數(shù)量、工藝場地、投資預(yù)期等進(jìn)行綜合評估，選取適合的防止內(nèi)外板錯動的工藝方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸泳慎，鐘旅健等.淺談單面點(diǎn)焊在車門包邊后焊接的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2016（4）：141-142.

[2] 王保國.淺談如何提升車門包邊引出焊焊點(diǎn)質(zhì)量[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（25）：72.

[3] 任濤，潘青等.阿普拉斯焊接技術(shù)及應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2014（2）：35-38.

[4] 高海鵬，趙新會等.折邊膠中玻璃微珠粒徑與含量如何選擇[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（12）：70.