邵健豪

摘 要：針對車身腐蝕問題發(fā)生的原因及各區(qū)域特點，從車身空腔結(jié)構(gòu)、石擊區(qū)域、材料選用、制造工藝四個方面綜合考慮進行設(shè)計與優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：車身;腐蝕原因;防腐優(yōu)化建議

1 引言

汽車腐蝕問題已成為影響企業(yè)形象，產(chǎn)品質(zhì)量，用戶感受等方面的突出因素。車身因外觀性較強，出現(xiàn)腐蝕問題極易引起車主抱怨，因此需要汽車制造廠商在車身設(shè)計及生產(chǎn)制造過程中采取有效的應(yīng)對措施，以保證產(chǎn)品的防腐性能。

2 車身常見腐蝕原因分析

基于《海南試驗場乘用車強化腐蝕試驗方法》對整車耐腐蝕性能進行驗證，通過對多種車型的試驗結(jié)果進行比對分析，發(fā)現(xiàn)車身各區(qū)域零部件因部位、環(huán)境和材料等差異會發(fā)生不同程度的腐蝕。腐蝕形態(tài)主要表現(xiàn)為空腔腐蝕、斑狀腐蝕、邊緣腐蝕、縫隙腐蝕等。

2.1 空腔腐蝕

車身空腔在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于多層板之間的鈑金間距過小，導(dǎo)致電泳液流通性能不良，影響其空腔表面電泳性能，如圖1所示。而電泳工藝孔開孔數(shù)量不足，位置、形狀設(shè)計不合理等原因?qū)⒅苯佑绊戃嚿淼碾娪?、噴蠟和涂膠等工序的防腐效果，如圖2所示。密封設(shè)計缺陷也會造成空腔排氣、排水不暢，易使腐蝕物質(zhì)在空腔內(nèi)部殘留堆積，造成空腔內(nèi)部腐蝕。

2.2 斑狀腐蝕

車輛在高速行駛時，車身表面易受砂石沖擊導(dǎo)致涂層破損，外界腐蝕物質(zhì)附著在涂層破損處，加速了鋼板的腐蝕速率極易出現(xiàn)涂層鼓包、脫落現(xiàn)象。常見腐蝕部位為機艙蓋板、前翼子板，門檻、A柱及頂棚迎風(fēng)面等區(qū)域，如圖3、圖4所示。

2.3 邊緣腐蝕

車身鋼板在沖壓成型過程中模具刃口過度磨損，沖裁間隙不均等工藝缺陷在鋼板邊緣處易產(chǎn)生毛刺。由于涂層表面張力的作用，鋼板尖角，邊緣處漆膜較薄在腐蝕環(huán)境較為惡劣的條件下易出現(xiàn)銹蝕，如圖5、圖6所示。

2.4 縫隙腐蝕

車身是由不同結(jié)構(gòu)的金屬鋼板通過焊裝工藝而組成的一個整體。在鋼板的搭接處，焊點周邊由于縫隙的存在易使腐蝕物質(zhì)堆積而產(chǎn)生銹蝕。以機艙前柱及尾箱流水槽為例，該區(qū)域由于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，在車輛使用過程中受泥污的噴濺、雨水及異物的堆積而引起鋼板搭接部位出現(xiàn)縫隙腐蝕，如圖7、圖8所示。

3 車身防腐優(yōu)化建議

針對車身腐蝕問題發(fā)生的原因及各區(qū)域特點，從車身空腔結(jié)構(gòu)、石擊區(qū)域、材料選用、制造工藝四個方面綜合考慮進行設(shè)計與優(yōu)化。

3.1 空腔結(jié)構(gòu)防腐優(yōu)化建議

電泳涂裝是車身防腐的重要措施，為了保證車身的電泳效果在空腔結(jié)構(gòu)設(shè)計中合理的設(shè)置電泳、排液、排氣等用途的工藝孔，可以使車身空腔各個部位的電泳漆膜均勻覆蓋，有效提高內(nèi)腔結(jié)構(gòu)防腐效果。

（1）電泳孔

車身在電泳時一些內(nèi)腔區(qū)域因電磁屏蔽導(dǎo)致電泳涂膜質(zhì)量不佳，為提高泳透率，應(yīng)在形成空腔的車身鈑金處合理的設(shè)計工藝孔的數(shù)量及大小。對于多重腔體構(gòu)造可在外板和加強板上開設(shè)對穿孔，結(jié)構(gòu)內(nèi)的鈑金間距應(yīng)設(shè)定在5mm以上，典型部位開孔形式，如表1所示。

（2）排液孔

良好的排液設(shè)計是為了保證車身在電泳后排液完全，避免將槽液帶入下一個工序中。排液孔的位置一般根據(jù)車身結(jié)構(gòu)型面和電泳方式在空腔底部或凹面底部合理設(shè)計排液孔，主要集中在前后底板、前后縱梁側(cè)邊、側(cè)圍腔體底部以及四門兩蓋下邊沿。以四門兩蓋為例，車門、機蓋及尾箱蓋都帶有空腔結(jié)構(gòu)其下邊沿部位需設(shè)置2～3個，孔徑尺寸為8～16mm的排液孔。此外車身底板多采用加強筋結(jié)構(gòu)來增強此區(qū)域的剛度，在設(shè)計時加強筋應(yīng)為上凸結(jié)構(gòu)，避免向下凹陷產(chǎn)生積液，如圖9所示。

（3）排氣孔

為保證車身進入電泳槽時電泳液能順利積滿車身內(nèi)腔而不產(chǎn)生氣室需設(shè)置排氣孔，以便氣體能及時排出。典型設(shè)置多是利用車身上現(xiàn)有的焊接定位孔和總裝工藝孔，僅在空腔封閉結(jié)構(gòu)和端部的最頂端才額外增開排氣孔，在不能開孔的情況下可設(shè)計凸臺用于排氣，開孔尺寸的大小與腔體的容積相關(guān)。

3.2 車身石擊區(qū)域防腐優(yōu)化建議

車輛在行駛過程中，車身會受到砂石等異物沖擊，因此在造型設(shè)計階段應(yīng)對車身水平面，迎風(fēng)面，側(cè)面等部位進行針對性設(shè)計。考慮到車身表面面差，前翼子板、前門、后門、后翼子板的相對位置關(guān)系應(yīng)逐級向內(nèi)收斂設(shè)計。以車身前、后門位置關(guān)系示例，車門底部邊緣應(yīng)處于門檻內(nèi)側(cè)，如圖10所示。對于車身底板，輪罩，門檻等腐蝕環(huán)境惡劣區(qū)域應(yīng)當(dāng)在砂石擊打的敏感部位噴涂具有抗石擊性能的PVC進行防護。

3.3 車身材料選擇及應(yīng)用

在汽車防腐設(shè)計中，車身采用鍍鋅鋼板可有效提升其基材的耐腐蝕性能。鍍鋅鋼板的使用是為防止鋼板表面受到腐蝕，延長其使用壽命，研究表明7～12μm厚的鍍鋅層具有良好的耐腐蝕性。鍍鋅鋼板按制造工藝可分為熱鍍鋅和電鍍鋅兩種方式。目前國內(nèi)合資品牌當(dāng)中，歐系汽車多采用熱鍍純鋅和電鍍鋅鋼板，日系汽車則多采用熱鍍鋅鐵合金鋼板。國內(nèi)部分自主品牌因其市場定位不同，考慮到制造成本在車身選材時應(yīng)結(jié)合整車腐蝕試驗結(jié)果、售后腐蝕問題反饋、各零部件結(jié)構(gòu)特點等，在車身腐蝕高危區(qū)域選用鍍鋅鋼板以提高其局部防腐性能。

此外受汽車產(chǎn)業(yè)政策影響，輕量化材料在車身上得到了廣泛的應(yīng)用。以國內(nèi)新能源汽車為例，部分車型的車身覆蓋件選用鋁合金、熱塑型塑料及復(fù)合材料等，不僅滿足輕量化要求還具有良好的耐腐蝕性。

3.4 車身制造工藝中的防腐優(yōu)化建議

在汽車的制造過程中沖壓、焊裝、涂裝和總裝這四大工藝是汽車生產(chǎn)的核心部分，各工序?qū)嚿砀g防護均有不同程度的貢獻，工藝的質(zhì)量將直接影響車身的防腐性能。

（1）沖壓工藝

a.沖壓件外觀應(yīng)平滑，無雜質(zhì)殘留，避免打磨痕跡破壞鋼板的涂鍍層結(jié)構(gòu)。

b.對于沖壓件中無法涂膠密封的裸露邊緣，應(yīng)對其進行沖壓修邊處理。這類部位的沖壓件毛刺高度的最低要求應(yīng)≤0.15mm。

c.應(yīng)根據(jù)沖壓件材質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)臎_壓油，避免兩者間產(chǎn)生不良的化學(xué)反應(yīng)污染車身涂裝環(huán)境，對車身涂層質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

（2）焊裝工藝

a.車身在焊接過程中應(yīng)避免出現(xiàn)焊縫氣孔、焊渣、重度打磨痕跡等缺陷。

b.外觀焊點避免產(chǎn)生扭曲變形，毛刺等表面尖銳特征。

c.車身搭接縫隙部位涂覆點焊密封膠、四門兩蓋涂覆折邊膠可以起到密封防腐蝕的作用，涂覆工藝應(yīng)符合防腐設(shè)計要求。

（3）涂裝工藝

a.預(yù)處理階段選擇合適的磷化膜P比有助于提高漆膜附著力。

b.各工序涂層工藝應(yīng)符合防腐設(shè)計要求。

c.涂裝在車身上的各類密封膠其固化時間及溫度應(yīng)符合涂裝工藝要求。

（4）總裝工藝

a.裝備過程中車身表面應(yīng)用專業(yè)護具進行防護，避免磕碰傷。

b.合理的設(shè)計夾具和裝配參數(shù)，避免安裝孔，螺紋孔周邊漆膜被破壞。

c.對車身覆蓋件尺寸偏差進行調(diào)整時，應(yīng)避免相關(guān)部位密封性被破壞導(dǎo)致防腐性能降低。

4 結(jié)束語

車身的腐蝕控制是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)基于成本控制而制定防腐目標(biāo)值，并結(jié)合整車強化腐蝕試驗，對其結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選用、制造工藝等方面進行防腐優(yōu)化，以提高車身的耐腐蝕性能。

參考文獻：

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