某車型B 柱內(nèi)腔電泳工藝孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)

馬碧虎， 劉 勇， 陳正壘， 惠亮銘， 任 丹

（大運(yùn)汽車股份有限公司， 山西 運(yùn)城 044000）

引言

汽車車身結(jié)構(gòu)中加強(qiáng)板處于車身內(nèi)腔，車身涂裝過(guò)程中，車身內(nèi)腔區(qū)域不噴涂面漆，全靠電泳底漆或在內(nèi)腔注蠟工藝來(lái)防止車身內(nèi)腔的腐蝕。因此，汽車車身內(nèi)腔部位電泳漆膜質(zhì)量的好壞將影響到整個(gè)車身的防腐效果。保證汽車車身內(nèi)腔充分附著電泳漆至關(guān)重要，是確保車體防銹性能的關(guān)鍵因素之一。新車型開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)電泳的白車身進(jìn)行車體拆解是泳透性分析的最終驗(yàn)證手段，是檢驗(yàn)電泳膜質(zhì)量最直觀準(zhǔn)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(nèi)腔表面局部露底或生銹，則排除了生產(chǎn)線電泳涂料及電泳工藝參數(shù)因數(shù)，需考慮改善車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化電泳工藝孔大小、數(shù)量及位置，以保證在電泳過(guò)程中車身內(nèi)腔區(qū)域的電場(chǎng)分布，從而保證車身內(nèi)腔形成滿足工藝要求的電泳漆膜厚度，達(dá)到設(shè)計(jì)的防腐要求。

本文結(jié)合某車型樣車試制階段電泳白車身B柱加強(qiáng)板局部銹蝕問(wèn)題，詳細(xì)闡述B 柱內(nèi)腔電泳工藝孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程。并從優(yōu)化過(guò)程提煉出B 柱內(nèi)腔電泳孔應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)原則，對(duì)應(yīng)今后新車型電泳工藝孔設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)性作用。

1 問(wèn)題描述及初步分析

某車型在樣車試制階段對(duì)電泳后的白車身拆解進(jìn)行泳透性分析，發(fā)現(xiàn)B 柱內(nèi)腔區(qū)域加強(qiáng)板局部出現(xiàn)銹蝕，且平均膜厚未達(dá)到工藝要求[1-2]。

進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要滿足電泳要求，車身內(nèi)腔不能有封閉空腔部位，以免電泳時(shí)對(duì)電場(chǎng)起到屏蔽作用，需保證側(cè)圍外板與加強(qiáng)板有足夠大的間隙，并且在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，空腔結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠數(shù)量、孔徑尺寸及位置適當(dāng)?shù)碾娪竟に嚳?。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(nèi)腔形成氣室，導(dǎo)致電泳液無(wú)法到達(dá)）、防電磁屏蔽孔（防止內(nèi)腔形成密閉空腔而阻擋電磁線的進(jìn)入）。

對(duì)B 柱內(nèi)腔區(qū)域結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析可知，B 柱加強(qiáng)板電泳不良初步考慮原因?yàn)榉离姶牌帘慰孜恢貌贾迷O(shè)計(jì)不合理。距離電磁屏蔽孔較遠(yuǎn)的區(qū)域形成密閉空腔，電場(chǎng)線被屏蔽，導(dǎo)致電泳不良。

2 B 柱內(nèi)腔電泳工藝孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)電泳不良原因進(jìn)一步分析后考慮對(duì)試制車進(jìn)行改制，對(duì)電泳工藝孔分布位置、大小、數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化。并對(duì)優(yōu)化后的電泳車進(jìn)行拆解，分析電泳孔優(yōu)化的作用，驗(yàn)證優(yōu)化方案可行性，并經(jīng)碰撞安全、NVH性能、結(jié)構(gòu)耐久等專業(yè)確認(rèn)孔變更后滿足整車剛度、強(qiáng)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(yōu)化設(shè)計(jì)

1）如圖1 所示，左側(cè)：孔1、孔3 為高調(diào)器螺栓避讓孔，優(yōu)化前后不變，同時(shí)起到防電磁屏蔽孔作用。在孔2、孔4 處，對(duì)B 柱內(nèi)板增加孔4（Φ16 mm）、孔5（Φ16 mm）；在孔2、孔4 處，B 柱內(nèi)板開(kāi)孔與B 柱加強(qiáng)板開(kāi)孔形成對(duì)穿孔；如下頁(yè)圖2 所示，右側(cè)：在孔2、孔4 處，B 柱內(nèi)板開(kāi)孔與B 柱加強(qiáng)板開(kāi)孔形成錯(cuò)位孔。

左右B 柱內(nèi)板開(kāi)孔除位置不一樣外，孔徑大小均相同。

圖1 左側(cè)B 柱內(nèi)板電泳對(duì)穿孔示意圖

2.2 第一次優(yōu)化方案電泳效果驗(yàn)證

圖2 右側(cè)B 柱內(nèi)板電泳錯(cuò)位孔示意圖

如圖3 所示，第一次電泳孔優(yōu)化后，經(jīng)電泳后測(cè)試內(nèi)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(méi)有消除。分析原因，B 柱中部較長(zhǎng)距離范圍內(nèi)無(wú)電泳孔，空腔內(nèi)產(chǎn)生了靜電屏蔽，導(dǎo)致電泳不良，產(chǎn)生銹蝕。B 柱上部銹蝕可能由于排氣不暢，形成氣室而導(dǎo)致電泳液無(wú)法到達(dá)，無(wú)法形成有效電泳膜，引起電泳不良。所以需要進(jìn)行第二次優(yōu)化及驗(yàn)證，在B 柱加強(qiáng)板中部增大防靜電屏蔽孔。

圖3 B 柱加強(qiáng)板第一次優(yōu)化電泳后拆車照片

2.3 第二次電泳工藝孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)

如圖4 所示，為對(duì)比研究B 柱上部局部輕微銹蝕，驗(yàn)證B 柱內(nèi)板開(kāi)孔大小的作用，將電泳驗(yàn)證車分左右側(cè)進(jìn)行不同手工電泳孔改制。

1）左側(cè)位置2、4 處，B 柱內(nèi)板該位置孔徑均為Φ16 mm；B 柱加強(qiáng)板該位置孔徑均為Φ20 mm，且B柱內(nèi)板與B 柱加強(qiáng)板在該處均形成對(duì)穿孔；

2）右側(cè)位置，B柱內(nèi)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(nèi)板與B柱加強(qiáng)板在該處均形成對(duì)穿孔。

2.4 第二次優(yōu)化方案電泳效果驗(yàn)證

如圖4 所示，第二次電泳孔優(yōu)化后，經(jīng)電泳后因改制方案不同，兩側(cè)呈現(xiàn)不同電泳效果。左側(cè)與第一次優(yōu)化方案一致，電泳拆車后，效果與第一次優(yōu)化后拆車一樣銹蝕仍然存在。而右側(cè)銹蝕問(wèn)題已消除，達(dá)到涂裝要求。

在每一次優(yōu)化方案提出的同時(shí)，均經(jīng)碰撞安全、NVH、結(jié)構(gòu)耐久等專業(yè)確認(rèn)了電泳工藝孔優(yōu)化后仍然滿足整車剛度、強(qiáng)度、NVH 性能，從而保證了最終優(yōu)化方案的可行性。綜上可知，B 柱加強(qiáng)板優(yōu)化電泳孔數(shù)量、孔徑、位置方案，即第二次優(yōu)化方案中的右側(cè)方案為最終優(yōu)化方案。

圖4 左右側(cè)電泳孔孔徑大小對(duì)比示意圖

3 B 柱內(nèi)腔電泳孔設(shè)計(jì)原則

由B 柱內(nèi)腔電泳成膜的兩次優(yōu)化得知，電泳孔孔徑大小的設(shè)計(jì)以及電泳孔孔位排布的設(shè)計(jì)對(duì)腔內(nèi)電泳的成膜效果影響很大。經(jīng)測(cè)量B 柱加強(qiáng)板防電磁屏蔽孔間距離在100～130 mm,從而總結(jié)出B 柱內(nèi)腔鈑金設(shè)計(jì)時(shí)為保證良好的電泳工藝性能需考慮的問(wèn)題。

B 柱加強(qiáng)板應(yīng)設(shè)計(jì)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(guò)100 mm，否則距離防電磁屏蔽孔超過(guò)100 mm 的位置可能會(huì)產(chǎn)生電磁屏蔽而引起電泳不良。

2）考慮結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度、NVH 性能，B 柱加強(qiáng)板為重要結(jié)構(gòu)件，B 柱內(nèi)腔電泳孔設(shè)計(jì)時(shí)，最好能直接借用功能孔，如線束過(guò)孔、定位孔等。

3）在滿足結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度、NVH 性能前提下，最好將B 柱加強(qiáng)板設(shè)計(jì)成長(zhǎng)圓孔，這樣有利于防靜電屏蔽作用能夠覆蓋更長(zhǎng)距離范圍。

4）電泳孔排布方式對(duì)內(nèi)腔成膜有直接影響，在內(nèi)板與加強(qiáng)板之間以及加強(qiáng)板與加強(qiáng)板之間設(shè)計(jì)開(kāi)孔時(shí)，最好能開(kāi)對(duì)穿孔，減少開(kāi)錯(cuò)位孔，這樣能提升內(nèi)腔的電泳成膜效果。

5）電泳孔孔徑大小對(duì)內(nèi)腔成膜有影響。

4 結(jié)論

1）對(duì)B 住內(nèi)腔電泳孔設(shè)計(jì)進(jìn)行第一次優(yōu)化后，僅考慮優(yōu)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(yōu)化基礎(chǔ)上又進(jìn)行了第二次優(yōu)化，進(jìn)一步進(jìn)行防電磁屏蔽孔及排氣孔優(yōu)化，電泳不良問(wèn)題得到解決。

3）總結(jié)了數(shù)模設(shè)計(jì)階段新車型B 柱內(nèi)腔電泳孔設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾點(diǎn)問(wèn)題，為新車型電泳孔設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)[3-5]。