轎車車身防腐設(shè)計控制方法

鐘建強(qiáng) 吳志佳

廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院 廣東省廣州市 511434

1 引言

目前轎車車身主要材料仍為鋼鐵，少量車型車身采用鋁制或者其它復(fù)合材料，統(tǒng)計主流車身材料情況見表1。

根據(jù)汽車使用環(huán)境及工況，車身金屬材料容易產(chǎn)生電偶腐蝕和縫隙腐蝕，見圖1。

圖1 電偶腐蝕原理示意圖

為保證汽車的外觀性和使用壽命，汽車車身防腐需滿足QCT732《乘用車強(qiáng)化腐蝕試驗方法》要求。多數(shù)汽車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)整車壽命為二十萬公里，車身防腐蝕要求為10年。本文將對鋼車身防腐控制方法進(jìn)行探討。

2 轎車車身腐蝕常見問題

2.1 車輛的前面、側(cè)面和車底腐蝕

2.1.1 主要來自外部的機(jī)械作用使得涂膜損傷或本身存在缺陷而導(dǎo)致的腐蝕；主要表現(xiàn)在車身外表面（發(fā)蓋、門板、側(cè)圍、翼子板、地板等的石擊、劃痕等，見圖2。

2.1.2 從鋼板的內(nèi)側(cè)生銹

設(shè)計不合理或加工中防銹處理不當(dāng)而導(dǎo)致的腐蝕，見圖3。

2.2 腐蝕最頻繁出現(xiàn)的部位

前后輪罩、發(fā)蓋、側(cè)圍等外表面，地板無防護(hù)部位等處，見圖4。

圖2 車身被石擊生銹

2.3 容易出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的部位

前后輪罩邊緣、外露的搭接邊、地板無防護(hù)部位，見圖4。

3 轎車車身防腐設(shè)計控制

表1 車身材料使用情況

3.1 車身材料的選擇

研究表明：使用預(yù)涂鋅層及防銹劑，對縫隙腐蝕等級是重要的。既沒有預(yù)涂材料也沒使用防銹劑的，使用7年后縫隙表面70%嚴(yán)重腐蝕，部分涂覆防銹劑的嚴(yán)重腐蝕的比例減少到42%。結(jié)果表明，使用7～10μm的鍍鋅層，可獲得較好的防腐效果，見圖5。

為了獲得良好的車身防腐蝕性，現(xiàn)汽車企業(yè)車身鍍鋅材料使用達(dá)到20%～80%以增加車身的抗腐蝕性，見圖6。

圖4 車身銹蝕分布圖

圖5 使用不同厚度鋅涂層隨時間的發(fā)展

3.2 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計

合理的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計是保證車身防腐蝕的前提條件，應(yīng)該注意以下幾個方面。

3.2.1 接縫處的設(shè)計

接縫盡可能不出現(xiàn)在車身外表面上，而在車內(nèi)部及地板下部不容易看見的位置，接縫的設(shè)計要保證外觀平整光滑，又便于密封防腐處理。另外，依照汽車行駛方向和飛濺方向，設(shè)計接縫開口，使之超向水難以進(jìn)入的方向，見圖7。

3.2.2 板端面部位設(shè)計

端面銳角處，考慮在眼睛難于觀察到的地方向內(nèi)側(cè)折彎翻邊，由于形成角R而大幅度提高漆的附著量，提高防腐蝕性，見圖8。

3.2.3 工藝孔的設(shè)計

為保證車身電泳的充分性，車身設(shè)計需保證電泳孔、排氣孔、濾液孔的位置、大小及數(shù)量，見表2。

3.3 沖壓防腐

沖壓防腐包括如下：（1）控制鋼板質(zhì)量；（2）鋼板開卷后在時效內(nèi)使用；（3）庫內(nèi)存放、防雨、水泥地面、離開地面堆放；防銹保護(hù)（涂防銹油），降低濕度。（4）不同的金屬零件堆放在不同的存放架，避免接觸；（5）工序間零件要存放在干凈、清潔的貯運架上。

圖6 車身鍍鋅材料分布圖

3.4 焊裝防腐

焊裝防腐主要包括如下方式：（1）點焊膠，起密封防腐作用；（2）指壓膠，起密封作用；（3）折邊膠，起到密封、防腐蝕作用；（4）膨脹膠，起隔斷和部分防腐作用；（5）結(jié)構(gòu)膠，主要連接作用起部分防腐作用。見圖9。

3.5 涂裝防腐

目前轎車車身均進(jìn)行磷化處理，然后進(jìn)行電泳。按照車身噴涂區(qū)域外觀影響分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三級，見表3、圖10、圖11。

涂裝還包括如下防腐方法：（1）對車身空腔等不易噴涂的部位進(jìn)行注蠟處理；（2）對搭接邊進(jìn)行涂密封膠；（3）對使用完的工藝孔使用堵蓋或者貼片進(jìn)行封堵，對輪罩、地板等容易被石子打擊區(qū)域噴涂抗石擊材料；（4）地板內(nèi)側(cè)覆蓋瀝青墊片。見圖12。

圖7 車身底板處接縫設(shè)計

圖8 流水槽邊緣銳角處理

表2 工藝孔設(shè)計原則

圖9 焊裝膠分布圖

表3 電泳厚度對應(yīng)表

圖10 Ⅰ/Ⅱ級面

圖11 Ⅲ級面

3.6 總裝防腐及貯運過程防腐

總裝防腐包括：（1）油漆修補(bǔ)；（2）車底PVC涂層修補(bǔ)；（3）涂裝膠修補(bǔ)。

貯運過程防腐包括：（1）噴涂車身保護(hù)蠟；（2）噴涂車身保護(hù)膜；（3）貼塑料保護(hù)膜；（4）車身護(hù)衣。

4 整車防腐蝕性試驗評價

根據(jù)各汽車企業(yè)對車身防腐蝕要求，可選擇對整車進(jìn)行強(qiáng)化腐蝕試驗，通常認(rèn)定10個循環(huán)為一個腐蝕年。其強(qiáng)化腐蝕試驗方法可參考《乘用車強(qiáng)化腐蝕試驗方法》，試驗工況包括：碎石路、整車鹽霧室、鹽水路、鹽水搓板路、泥漿路、高溫高濕室，見圖 13。

強(qiáng)化腐蝕評價分為中期評價和最終評價，評價標(biāo)準(zhǔn)參考表4，及圖15。

圖12 涂裝防腐方法

圖13 強(qiáng)化腐蝕試驗工況

表4 強(qiáng)化腐蝕試驗評價標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)語

本文對轎車車身防腐設(shè)計進(jìn)行系統(tǒng)論證及分析，同時通過試驗驗證此設(shè)計控制方法應(yīng)用可行。通過分析和試驗結(jié)果獲得結(jié)論如下：

（1）目前以鋼為車身主要材料，車身防腐設(shè)計為重點及難點問題，汽車企業(yè)應(yīng)本著對消費者負(fù)責(zé)的態(tài)度應(yīng)對車身防腐問題；

圖15 強(qiáng)化腐蝕對應(yīng)圖

（2）車身防腐最有效的防腐手段為采用鍍鋅材料和有效的車身涂裝技術(shù)。鍍鋅材料可延長車身抗腐蝕能力，對車身容易出現(xiàn)腐蝕部分需采用7～10μm的厚鍍鋅層材料；

（3）試驗是檢驗理論的唯一方法，本文對設(shè)計理論進(jìn)行試驗驗證，以100個循環(huán)試驗銹蝕7級為目標(biāo)進(jìn)行檢驗。