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车身涂装防腐设计浅析

2019-10-21李丽娜罗灯远

汽车实用技术 2019年1期
关键词:电泳排气防腐

李丽娜 罗灯远

摘 要:文章针对与车身防腐性能密切相关的的排气、排液、电泳、涂胶等结构提出设计变更建议。关键词:涂装;防腐;同步工程;电泳;仿真技术中图分类号:U445  文献标识码:B  文章编号:1671-7988(2019)01-155-03

Initial Analysis on Anticorrosion Design of car body

Li Lina, Luo Dengyuan

( Beijing Electric Vehicle Co. Ltd, Beijing 100176 )

Abstract: Design alterations, relevant structures of exhaust gas, liquid drainage, electropho-resis and glue spreading etc. were introduced in this paper.Keywords: Painting; Anticorrosion; SE; Electrophoresis; Simulation TechnologyCLC NO.: U445  Document Code: B  Article ID: 1671-7988(2019)01-155-03

前言

如今,汽车行业之间的竞争日趋白热化,企业的生存压力越来越大,产品迭代更新速度不断加快。为避免在激烈的市场竞争中被淘汰出局,汽车车身开发就必须快速适应市场要求。于是,汽车车身开发同步工程(SE)技术应运而生。

与汽車制造分为冲压、焊接、涂装、总装四大工艺相同,汽车车身开发同步工程也相应地分为冲压同步工程、焊接同步工程、涂装同步工程和总装同步工程。其中涂装同步工程亦称涂装工艺同步工程,是对产品开发及其相关的涂装制造和支持等过程进行集成、并行的系统化的工作模式[1]。它特指产品数据的涂装工艺审核和产品研发同步,意为在产品设计过程中,涂装工艺提前介入,提前输入涂装工艺和生产线设备对产品的要求,协助产品设计部门优化产品制造工艺,改善并提高产品的可制造性。

面对越来越高的汽车安全性、防腐特性要求,如何优化工艺参数和越来越复杂化的车身结构、消除车身内部空腔之间的漆膜缺陷,如积气和积液等导致的电泳不良问题,成为摆在汽车厂面前的一大难题。

目前涂装同步工程的首要任务是解决车身防腐问题,涂装SE分析的半数以上工作都是围绕着防腐工作展开的,其中尤以内腔的防腐结构分析在实际工作中所占分量最重。无论是排液性分析、排气性分析、电泳成膜性分析、涂胶作业性分析等,均是以达到最优的防腐效果为工作目的。

本文从汽车涂装同步工程的角度出发,选取工作中几个有代表性的问题展开论述。

1 排气、排液结构的处理方法

车身结构中有大量的反凹、凹坑和腔体结构,在前处理电泳时会因为气袋和积液问题造成清洗不彻底,车身表面前处理效果差,电泳漆膜覆盖不完全的现象,存在锈蚀风险。处理的方法有以下几种:

1.1 调整型面

在车身地板因避免较大平面引发的强度、刚度不足问题,常常设计较多的长形凸台、加强筋,以及为标记螺柱位置而设置的圆形凸台。这些加强筋或凸台通常四周围拢形成一个半封闭的反凹、凹坑结构,如果凸台斜面与顶部平面形成的夹角α过大,在液体从下部进入时,会将这种反凹结构内部的空气封堵在内,无法排出。

对于这类存在排气问题的结构,通常采用调整凸台斜面与顶部平面的夹角α,使其能够彻底排出空气。夹角α值建议采用30°,这种处理方式可满足前处理电泳输送采用积放链和摆杆链的生产线对排气、排液功能的要求,也无需开孔,有助于提升车辆NVH性能。

1.2 增加排气通道

调整型面还可通过以下途径实现:直接增加排气孔或排液孔,或增加加强筋将积存的气体或液体引导至开放区域;或在强度满足的情况下,取消凸台,直接消除气体或液体的依存结构等。具体如下:

1)在四门两盖区域,通常采用直接增加排气孔或排液孔的方式来排出困在其中的气体或液体。一般来讲,在发动机罩和行李舱门的左右两侧上部尖角处各设置一个Ф6mm的圆孔作为排气孔;左右车门靠近B柱一侧的窗框内板设置一个Ф6mm的圆孔作为排气孔;在前后车门下部,按照车门尺寸布置2-4个不等的圆形或长方形的排液孔。

2)在后轮罩这类积气体积较多的区域,通常通过设置在轮罩内板接近最高点处的一个宽约(20-30)mm,高约3mm的凸筋作为排气通道,在入槽阶段排净气体,保证轮罩表面能够充分电泳。

3)SUV的后背门上部为一个大的腔体,电泳时很容易产生气袋,气袋部位无法形成漆膜覆盖,防腐性能难以保证。见下图4。因外板涉及造型及密封的原因,通常需要在内板顶部设计一个排气孔或者排气凸台。

1.3 通过工装调节

主要指机盖和行李舱门(或后背门)可以在Z向改变高度的开闭件,可依据前处理电泳生产线输送方式及车身结构,调节机盖和行李舱门(或后背门)的打开高度,想方设法使排气孔处于区域的最高点,排液孔处于区域的最低点,开闭件内部腔体有效清洗,电泳质量好。

一般,此项工作会在设计阶段依据预确定一个粗略的开度,后期再样车试制阶段提前试做工装验证,通常试做3-5次确定最终开度。

2 内腔电泳成膜性处理方法

车身结构中,电泳质量问题多集中在A、B、C柱内腔、门槛内腔等几个部位。

2.1 加大钣金间距

A、B、C柱内腔的电泳质量与组成其腔体的各层板间隙的大小密切相关。假定,车身在电泳槽中通过时,电力线在工艺时间内可到达内腔各个部位,依据电泳漆膜的最低膜厚要求10微米及电泳漆的固含量等影响因素可推出,各层板间距的至少需要达到5-6mm才能满足电泳膜厚的基本要求。

2.2 布置电泳孔

由于电泳的特殊性决定,腔体必须具有一定数量的可供电力线通过的电泳孔,才能完成电泳的化学反应过程。

B柱是整个车身结果中组成最复杂的腔体(4层钣金),以此为例,除侧围外板外,在碰撞强度允许的情况下,要求以100mm的节距设置Ф20的电泳孔,或是Ф20X80mm的长圆孔效果能更好些。这些电泳孔的分布要尽可能做成是内外贯穿的“对穿孔”,讓电力线可以直达最后一个钣金表面,促使电泳漆膜生成。

2.3 布置喷蜡孔

门槛内部的各个加强板要进行统一规划,各个加强板中间要预留供喷蜡枪穿过的孔,注意各加强板中间的孔要在同一高度上,否则容易堵上喷蜡枪喷头,无法有效作业。

3 涂胶结构的处理方法

主要针对手工作业区域和自动喷涂区域需要涂胶的结构进行操作性分析。不满足涂胶要求的部位可能引起掉胶、气孔、胶覆盖不到位的情况,会对整车防腐性造成不良影响,使用一段时间后发生锈蚀。

3.1 密封胶依附空间

需要涂胶的部位一定要设计出密封胶依附空间,钣金的防腐性才能得到有效保证。尤其是贯通车身内外的各大总成的搭接处,需要双面涂胶。

3.2 胶枪的可达性

在定义密封胶的部位要校核手工胶枪和自动喷涂机器人喷头的可达性。否则该处密封胶不具实现可能性。

4 仿真软件的应用

在传统新车型的开发过程中,涂装工艺样车验证往往需要进行了数轮“试制—拆车验证—优化”过程,涂装验证周期长,花费高,但有时仍然不能找出问题的根源所在。涂装工程分析长期以来依赖人工经验进行分析,由于工作年限及职业经历等因素影响,各工程师对新产品工艺问题挖掘的广度及深度有所不同,不利于保证新产品整车防腐性及NVH性能。

具体表现在如下几个方面:

1)由于内腔结构的隐蔽性、复杂性,非常容易出现电泳问题,肉眼目视难以直接看到,容易发生问题遗漏;

2)涂装同步工程师提出修改方案后,与设计员沟通时,缺乏数据支撑,无法定量分析,工作难度大;

3)需要多次验证,周期长,费用高(需要5-6台车实施破坏性拆解);

4)多次试制影响车间正常生产;

5)难以了解具体的某个工艺参数变化对电泳效果的定量影响。

目前,国内已有某公司代理排气排液分析、电泳仿真分析、涂胶作业性分析等数款涂装工艺相关仿真分析软件,经国内多家车企使用,具备一定的可靠性,建议有能力的企业可以引入,作为定量分析的工具。

5 小结

车身防腐能力作为涂装同步工程的重要任务之一,每位涂装同步工程分析工程师都应严肃对待,一方面在平时的工作中注意收集总结典型案例,积累分析经验;另一方面,要借助先进的CAE仿真分析软件,挖掘出每一个问题点,系统分析各参数变化产生的结果。

参考文献

[1] 司进华,李婷婷.整车开发过程中的涂装同步工程[J].现代涂料与涂装,2013(12):48-50.

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