本文阐述了乘用车车身常见腐蚀类型,同时根据乘用车干湿工况将车身部位划分为4个干湿区,系统研究不同部位的腐蚀与车身结构、材料和涂装工艺的关系,并提出了改进的防腐措施,以提升车身的防腐能力。
随着汽车行业的迅速发展,消费者对于乘用车的品质要求也不断提高,不仅关注汽车外在造型的美观,更多地开始关心乘用车本身的质量。车身的腐蚀不仅影响外观,而且直接影响汽车安全性、可靠性和使用寿命。有资料报道称,车身锈蚀1%,强度会相应下降5%~10%。因此需要识别现有车型发生的锈蚀问题,并在车身结构设计和制造过程中采取有效的防腐措施,同时要将这些防腐措施应用到新车型的产品设计和工艺设计中,提高车身的防腐能力。
车身干湿分区和腐蚀类型
影响乘用车的腐蚀因素有很多,主要包括自然环境、道路环境、车身材料、制造工艺和结构设计等。
1.车身干湿分区
整车在行驶过程中,不同车身部位所处的工况是有很大差异的,其中雨水和道路泥水飞溅都影响车身的干湿状态,经常受到雨水冲刷的车身部分、内腔和缝隙处的环境更潮湿,腐蚀也比其他部位更容易发生。因此,根据车身在整车环境中的干湿程度(图1),将车身划分为四个区域:干区、湿区I、湿区Ⅱ和湿区Ⅲ(表1)。
2.车身常见腐蚀类型
常见车身腐蚀类型主要有四种:斑状腐蚀、缝隙腐蚀、局部腐蚀和受载下的腐蚀。
斑状腐蚀为车身常见腐蚀类型之一,主要表现为车身面漆或涂层表面的印迹、鼓泡和脱落等。主要发生部位为前部面板和裙边等。
缝隙腐蚀是较为严重的,也是发生最频繁的腐蚀类型。主要发生在车身的连接部位:在金属与金属结构的连接处,以及金属与非金属的连接处,如面板搭接处、翼子板支架、导水槽、车身骨架及窗框门饰条附近。
局部腐蚀主要为点腐蚀、电偶腐蚀和晶间腐蚀。电偶腐蚀主要发生在车身与零件外表面金属接触处;点腐蚀是腐蚀集中于金属表面在很小范围内深入金属内部的孔状腐蚀形态,它在短时间内导致穿孔。
受载下的腐蚀主要为微动腐蚀,是摩擦腐蚀的一种特殊形态,会在金属表面呈现麻点或沟纹。这种腐蚀主要发生在紧固连接松动处,如油箱和发动机舱盖边缘等。
车身腐蚀常见发生部位及原因
1.车身腐蚀常见发生部位
根据市场售后反馈结果,湿区I、湿区Ⅱ的闭合件内板以及湿区Ⅲ车身外板、内部结构常发生腐蚀。另一方面,主机厂提供的强化腐蚀试验结果显示,腐蚀问题除在可见度较高区域外,还主要集中在湿区Ⅱ轮罩、车底空腔和钣金零贴位置。综上,整理结果见表2。
2.车身常见发生部位腐蚀原因
(1)车身湿区I腐蚀发生原因
湿区I主要涉及部位为发动机舱盖及翼子板附近,此部分主要受湿热影响严重,部分有泥沙沉积物堆积。
发动机舱盖的内板和外板形成空腔,内部还有很多加强板,如果因钣金的电泳孔、排气孔和沥液孔不足,容易造成电泳不良,内腔及加强板局部电泳涂层较薄,防腐能力下降。停车后的露水在空腔内滞留,在较短时间内,腔内钣金易发生腐蚀。
发动机舱内的前舱钣金搭接较多,如果没有涂覆密封胶,也会有缝隙腐蚀发生。这是由于发动机经常处于高温环境,并且发动机工作和停止存在温差。停车后,容易在发动机舱盖内部凝结露水,此处钣金焊缝在湿热环境下容易发生腐蚀。
翼子板靠近发动机舱部位的位置同样也处于湿热环境,锐边的电泳漆膜薄,如果表面处理不当甚至有毛刺存在,腐蚀则较容易发生。
前照灯、侧灯周围的支架和安装螺栓,由于车轮飞溅,泥沙积存在夹缝中,且车灯周围与车身之间缝隙存在水汽,缝隙腐蚀很容易发生。车灯安装不良,周围密封项圈出现较大缝隙,腐蚀即在灯周围钣金发生。
(2)车身湿区Ⅱ腐蚀发生原因
湿区Ⅱ是腐蚀发生较多也较为严重的区域,此处距离地面更近或是经常受到雨水接触,容易有泥沙、防冻盐和水汽滞留在车身部位,容易发生腐蚀。
前轮罩与A柱之间形成了缝隙,一方面泥水和道路防冻盐飞溅,另一方面从空气室流水槽流下的水如果经过没有密封保护的焊缝,容易发生焊缝腐蚀。
后轮罩为拱形开放区,如果焊缝结构设计不合理或者没有密封措施,很容易发生腐蚀。轮眉处一般为侧围外板和轮罩板搭接,如果侧围外板较短或与轮罩板平齐,焊缝则暴露在车身外侧,则泥水容易进入夹缝,腐蚀很容易发生。
侧围与轮罩内板形成空腔,此区域靠近轮胎,泥水飞溅后的水汽较严重,腔内很容易发生斑状腐蚀,严重情况可能会锈穿(图2)。
门槛外部经常受到碎石击打,并且长期处于高湿环境,如果没有密封保护措施,门槛很容易发生严重锈蚀(图3)。
车门包边处的锈蚀是腐蚀频发部位。车门包边为翻边贴合结构,且形成搭接缝隙,容易受到雨水渗入;如果内部焊装折边胶没有填充完全,造成包边缝隙锈蚀。如果在型面和拐角处包边搭接较少或无搭接,没有密封胶涂覆,则也容易造成焊缝锈蚀(图4)。雨水冲刷玻璃和水切时,少量水和水汽容易进入车门内腔形成水膜,内腔电泳涂层较薄,表面容易发生斑状腐蚀,从而发展到外板,造成锈穿(图5)。
车门铰链与车身面板属于贴合结构,安装缝隙经常受到雨水侵入,尘土也容易积在此处,如没有保护措施,就会发生缝隙腐蚀。车门底部属于湿区范围,雨水也会随着水切和泥槽进入腔内。内腔斑状腐蚀和底部包边焊缝腐蚀会发生,甚至锈穿。
背门下部属于湿区,道路雨雪和防冻盐容易飞溅到下部包边和缝隙中,导致这些地方经常有污染物沉积,沉积物滞留在尾门下方,内腔电泳涂层较薄,且底部缝隙无电泳漆,沉积腐蚀很快发生,严重至锈穿。
(3)车身湿区Ⅲ腐蚀发生原因
此区域直接受到雨水冲刷和阳光暴晒,对车身钣金表面处理和边角处理有较高要求。此区域的面板腐蚀常以斑状腐蚀类型为主,主要与面板的涂装工艺质量相关。在涂装前处理时,如果水洗不净,就会有杂质残留在面板焊缝表面,如没有防护,会发生锈蚀(图6)。
车身防腐措施
1.车身结构优化,减少腐蚀风险
(1)优化车身内腔开孔方案,保证内腔电泳涂膜
在车身设计阶段,涂装同步工程要充分分析腔内开孔问题,以保证腔内的电泳膜膜厚满足设计要求。一般情况下要求钣金间隙保证在5mm以上,纵梁、横梁和门槛内外板要求200mm间距开直径20mm的孔;A柱和B柱每间隔200mm开直径30~50mm的孔,发盖和背门等加强板每200mm开20mm×80mm长孔。此外腔体的最高点需要有排气孔或排气筋,低点位置有沥液孔或沥液筋(图7),否则排气不良和积液的钣金区域容易造成电泳不良。
(2)结构上避免积泥和积水
在车身断面设计、型面设计和钣金搭接的设计过程中,应尽量避免车身表面及内腔存在积水和泥沙冲刷焊接边的风险,减弱腐蚀环境的侵蚀。如在尾灯盒安装型面的设计中,下部应采取向下坡度,防止尾灯盒与钣金夹缝的积水留存在型面上;流水槽门洞应中间高、两侧低,引导水流向下排出;钣金搭接方式上应考虑车身行进方向设计,车底如图8所示,避免泥水直接冲击焊缝处。
轮眉处的钣金如果没有轮眉护板,焊缝应避免水流冲刷和积泥情况,建议采取包边形式进行保护(图9)。
门槛止口处需要做密封保护,外板应长于内板,利于涂胶,并做型面保护,遮挡泥水(图10)。
(3)避免锐边外露设计
车身应尽量避免外露面存在锐边,包括湿区所有区域内,因为电泳漆上漆特性,在锐边上的电泳效果较差,耐腐蚀性能较弱。所以尽量采取圆角设计。
2.防护措施
首先,从涂装工艺角度来说,需要做到:①提升前处理水洗工艺,避免有污染物残留在车身钢板表面;②提升内腔及锐边电泳上膜率,其具有优异的泳透力,G/A达0.6以上;③增加底部抗石击涂料和焊缝密封胶涂覆面积,以提高轮罩和车底耐蚀性。④在铰链处增加密封胶涂覆,保护铰链与钣金搭接缝隙处同腐蚀环境隔绝;⑤采用空腔注蜡工艺,在经常处于湿热环境下的内腔和焊缝表面形成蜡膜,隔绝腐蚀环境,提高防腐性能;⑥增加底部护板和挡泥板,在零部件与车身的安装面尽量采用软搭接,避免在装配过程和车辆行驶过程中造成油漆磕碰。
3.车身材料优化
提升车身钣金耐蚀性是常见防腐措施。镀锌钢板的镀锌层可以显著提高耐蚀性,要求镀锌厚度在7~10mm。根据用车环境,车身部件镀锌板使用推荐见表3。
总结
汽车车身的常见腐蚀部位集中在整车湿热工况区域,这些区域的防腐主要与车身结构、材料和涂装工艺相关,由此可见汽车防腐工作是一个系统工程,它主要涉及材料的选择、结构的设计、防腐工艺、防腐试验和防腐评价等,贯穿整个产品开发过程和制造过程。通过对这些方面的研究,逐渐建立完善的防腐体系,以提升汽车车身的防腐能力。
作者:众泰汽车股份有限公司 包爽 朱向忠 邓宇 王龙云 张欣
拓展阅读
全部评论 (0)