車身結(jié)構(gòu)設(shè)計對汽車耐腐蝕性能的影響研究

楊欠欠 張建國

摘 要：安全、舒適、耐久、油耗、環(huán)保是目前汽車市場關(guān)注的五大問題。腐蝕由于與安全、耐久密切相關(guān)，處理不好可能會直接影響原車的壽命、使用性能、外觀裝飾性。近些年來，國內(nèi)外也都出現(xiàn)了因為腐蝕問題而引起的汽車召回和投訴事件，因此，汽車的防腐蝕越來越得到了業(yè)內(nèi)更多的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：車身結(jié)構(gòu)；防腐設(shè)計

車身由于是基礎(chǔ)載體，結(jié)構(gòu)復雜，幾百個零件焊接成一個整體，出現(xiàn)腐蝕問題后，特別是嚴重的腐蝕后，難于維修，更換成本較高，不像其它的專業(yè)零件只需換裝零件即可，所以車身的防腐設(shè)計及防銹處理就顯得尤為重要，車身防腐性能成為決定車身使用壽命的重要指標。

車身的耐腐蝕是一個綜合問題，分析考慮的內(nèi)容很多，涉及產(chǎn)品的定位、鋼板選材、磷化-電泳-中涂-面漆的涂層質(zhì)量標準、涂裝工藝技術(shù)及發(fā)展、涂料的質(zhì)量性能與研發(fā)，同時也與車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量密切相關(guān)，因為設(shè)計合理的車身結(jié)構(gòu)，將有益于制造過程中防腐措施的實施， 從而獲得好的防腐性能。

1.汽車車身防腐現(xiàn)狀介紹

車身的防腐能力主要與鋼板、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計、涂料和涂裝工藝相關(guān)。國內(nèi)整車廠車身鋼板材料主要使用的是冷扎鋼板和高強度鋼板，防腐能力較弱，對于出口到環(huán)境比較苛刻的地區(qū)，需要采用鍍鋅鋼板。車身結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)盡量避免尖端和死腔。

車身涂料使用的是陰極電泳材料，噴涂工藝采用陰極電泳，耐鹽霧時間達到 1 000 h，除了電泳以外，車身還采用涂裝 PVC 和噴蠟，提高車身防腐能力。車身 “四門兩蓋”折邊結(jié)合處難以電泳，容易生銹，需要在折邊涂裝 PVC；焊縫處存在縫隙，容易漏水和銹蝕，需要在焊縫處噴涂 PVC；底板區(qū)域容易被石子擊打的部位需要噴涂 PVC，一般膜厚均在 500 um以上；容易積存雨水或處于高濕度下的空腔需要進行噴蠟。

2. 車身的防腐蝕設(shè)計

2.1 金屬的腐蝕防護主要方法、途徑

（1）改善金屬的組織結(jié)構(gòu)提高其防腐能力：例如在普通鋼鐵中加入鉻、鎳等材料制成不銹鋼，就能獲得較好的防腐效果。但是加入防腐元素后，金屬的力學性能及成型性能也會發(fā)生明顯的改變，已經(jīng)是另外一種金屬了。

（2）金屬表面覆蓋防腐層：其原理是在金屬表面制造各種材質(zhì)的保護層，將金屬產(chǎn)品與外界的腐蝕介質(zhì)隔離開來，從而達到防腐的效果。防腐層的材料可以是油漆涂料、陶瓷、塑料等非金屬，也可以是鋅、錫、鉻和鎳等金屬元素。

（3）金屬防腐的電化學保護法：金屬電學保護法是根據(jù)原電池理論，消除引起化學腐蝕的原電池的反應(yīng)，實現(xiàn)金屬的防腐。

（4）金屬防腐的腐蝕介質(zhì)處理法：金屬腐蝕是通過腐蝕介質(zhì)來完成的，這種方法就是通過消除腐蝕介質(zhì)的存在或抑制介質(zhì)的腐蝕反應(yīng)，來延長耐腐蝕壽命。

2.2車身防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

車身的防腐蝕方法也是通過上面幾條途徑的原理，盡量規(guī)避腐蝕的原因，提高涂覆層的防腐能力，來實現(xiàn)或改善防腐的。主流的防腐方法還是車身表面覆蓋防腐層法，即鍍鋅、電泳、噴漆、涂膠、打蠟等。

2.2.1不易涂覆部位選擇防腐性能好的材料

目前汽車行業(yè)多選用鍍鋅鋼板來提高車身的防腐蝕能力（一般提高壽命35%以上）。根據(jù)瑞典腐蝕研究所的調(diào)查，使用7～10um厚鍍鋅層能夠獲得良好防銹效果。還有試驗證明：10um/10um的雙面鍍鋅鋼板暴露在大氣中，5年才出現(xiàn)紅銹。鍍鋅板常用部位：前艙、門蓋、翼子板、前后輪罩區(qū)域，及貨箱內(nèi)外板。

還有的直接使用鋁合金材料來制作車身和貨箱，大大提高了防腐蝕能力。如奧迪A8全鋁車身及我公司生產(chǎn)的鋁合金貨箱。

2.2.2利于防腐的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計

在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的情況下，將有益于制造過程中防腐措施的實施，并保障實施質(zhì)量，從而獲得好的防腐性能，最終延長車身的使用壽命，所以必須要從車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計入手，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的防腐性。

車身結(jié)構(gòu)防腐的基本設(shè)計思想和方法是：

（1）前處理和電泳時，結(jié)構(gòu)設(shè)計要能保證進液、排液順暢，防電磁屏蔽、積液串槽。重點是排水孔、排氣孔位置、數(shù)量、大小；加強筋槽的布置。

車身底板類結(jié)構(gòu)筋槽應(yīng)盡量設(shè)計成上凸而不是下凹，以盡量避免積液；如需下凹時應(yīng)盡量與低處的漏液孔槽相通。上凸設(shè)計可以防止由于無法開孔導致瀝液不充分而帶來的車身質(zhì)量問題，同時減少串液及原材料浪費。

門蓋、底板、側(cè)圍的設(shè)計一定要在最低點開孔或在邊緣包邊處設(shè)計排水結(jié)構(gòu)，保證不積液。也包括白車身在吊具上運動離開液槽時的最低點盡量也要有相應(yīng)的孔，以保證排液充分。

車身設(shè)計應(yīng)盡量避免出現(xiàn)密閉空腔和易于產(chǎn)生氣穴的封閉設(shè)計，以防止進液不充分和電磁屏蔽，引發(fā)電泳效果不良。是否會產(chǎn)生氣穴，與電泳方式也有直接關(guān)系，360度旋轉(zhuǎn)侵涂電泳就可以避免此進液問題。

（2）整車狀態(tài)下結(jié)構(gòu)設(shè)計要能阻止腐蝕介質(zhì)侵入和積存，即改善腐蝕環(huán)境。重點部位搭接縫隙處、凹形構(gòu)件處、封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)部。接縫開口要依照汽車行進方向和飛濺方向設(shè)計，使之朝向水難以進入的方向。而且接縫要平整便于涂密封劑很好地密封。低凹處防止積存，要開排液孔或?qū)Я鞑?。較大平面應(yīng)向排水孔傾斜2.4°以上。結(jié)構(gòu)上難以避免泥水滯留時，應(yīng)增加隔板或外罩，如前后塑料輪懸、門檻護板等。

（3）整車狀態(tài)下結(jié)構(gòu)設(shè)計要能減緩撞擊對涂裝保護層的傷害。重點是減緩下部底板防石擊，型面盡量平整。其它結(jié)構(gòu)不易改變之處，應(yīng)噴涂防石擊涂料，如門檻下側(cè)面、前圍板下部、底板下表面、前后輪罩處。還可以通過安裝防護罩進行保護。

在需要噴涂抗石擊涂料部位，設(shè)計時要考慮工藝的可實施行，避免出現(xiàn)不能噴涂到的區(qū)域。

（4）整車狀態(tài)下結(jié)構(gòu)設(shè)計要能盡量減少邊角腐蝕。影響車身腐蝕最大的是各零件的邊角，由于表面張力的原因，在尖角處涂料收縮，易出現(xiàn)邊角無涂料或涂膜厚度極低的現(xiàn)象，所以是最先腐蝕生銹的部位。

邊角處理方法主要有密封膠密封、邊角折邊或卷邊、加裝防腐密封膠條、加裝裝飾件封閉等。

結(jié)語

車身耐腐蝕是一項復雜的多學科配合，而要達到產(chǎn)品相應(yīng)的品質(zhì)要求，必須從整車主斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計開始，就考慮車身防腐結(jié)構(gòu)的布置實施，并結(jié)合車身現(xiàn)有的工藝水平，進行同步工藝分析，規(guī)避風險結(jié)構(gòu)；才能利于制造生產(chǎn)，最終保證車身防腐性能滿足要求。

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