車身防腐淺析

趙安偉，趙 洋，李葉菊，劉 微，周曉東 （北京汽車股份有限公司，北京 101300）

0 引言

腐蝕問題是一個全世界共同面臨的問題，汽車工業(yè)作為全球制造業(yè)的一大支柱，汽車腐蝕不僅導(dǎo)致資源的損失，更是會帶來安全問題和給人們的生活帶來不便。有調(diào)查顯示，全世界每90 s 就有1 t鋼鐵變成鐵銹；鋼板腐蝕減薄1%，車身強度降低5%～10%，更會影響汽車的服役壽命。

防腐是汽車涂裝的3 個功能之一，而車身防腐又不是涂裝一項能保證的，而是貫穿了車身設(shè)計、同步工程分析、鋼板選材、焊接控制等各個方面，需要統(tǒng)籌考慮。

1 防腐要求

我國汽車工業(yè)發(fā)展歷史較短，但近二十年來汽車銷量突飛猛進(jìn)，已連續(xù)多年產(chǎn)銷量位居世界第一，而相應(yīng)的防腐法規(guī)以及人們的腐蝕防護(hù)和維權(quán)意識卻不足，國內(nèi)汽車廠商對汽車設(shè)計的防腐目標(biāo)并不低，但實際使用中與合資品牌仍有較大差距。

中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《汽車腐蝕與防護(hù)工程》一書中顯示，各國汽車整車防腐目標(biāo)多在10～12 a，見表1。

表1 各國汽車整車防腐目標(biāo)Table 1 Anti-corrosion targets of autos in various countries

與國內(nèi)同行類似，北汽設(shè)定整車防腐目標(biāo)為“抗腐蝕性滿足外觀具有6 a 的耐腐蝕性壽命；功能、抗穿孔具有超過10 a 的耐腐蝕性壽命”。

在一汽宋華等的《汽車防腐蝕應(yīng)對措施及涂層耐腐蝕性能評價》中同樣顯示，各國整車防腐要求10 a以上，且有愈加嚴(yán)格的趨勢，見表2。

表2 各國汽車整車防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Anti-corrosion standards of automobile in various countries

“歐洲整車腐蝕標(biāo)準(zhǔn)與各大汽車廠整車防腐”一文則更細(xì)致地指出，歐美汽車廠的腐蝕擔(dān)保年限不同，但同樣以12 a為主流，最高的奔馳為30 a（見圖1、圖2）。

圖1 歐洲腐蝕防護(hù)Figure 1 European corrosion protection

圖2 北美腐蝕防護(hù)Figure 2 North American corrosion protection

國內(nèi)實際使用中，自主品牌與合資品牌腐蝕差距可能是受法規(guī)不夠完善和消費者維權(quán)意識不足的影響。國內(nèi)實際把防腐保證單獨列入售后質(zhì)保的，目前查到僅長城汽車一家，描述為“自車輛購買之日（購車發(fā)票中的開票日期）起，在12 a（不限公里數(shù)）內(nèi)，因材料質(zhì)量或制造工藝問題而導(dǎo)致的車身鈑金銹穿問題，可免費為用戶進(jìn)行修理”，同樣也規(guī)定了交通事故、鳥糞等不可抗力、未按要求保養(yǎng)等狀況導(dǎo)致的銹蝕問題除外。合資品牌在國內(nèi)同樣處于入鄉(xiāng)隨俗的狀態(tài)，與歐美銹蝕管控力度不可同日而語。例如網(wǎng)上一個案例：1995 年，阿拉巴馬州的醫(yī)生戈爾購買了一輛黑色寶馬五系轎車，但后來發(fā)現(xiàn)部分車漆在從德國到美國的運輸過程中因為酸雨腐蝕而被重新噴過。在告上法庭之后，他獲得了4000 美元的補償以及 200 萬美元的賠償。

因此，汽車防腐能力的提升除了主機廠技術(shù)升級和自身目標(biāo)設(shè)定提高外，市場消費者維權(quán)意識提升和國家法規(guī)的完善也是重要的推動力。實際使用中也能感受到豪華品牌二三十年無嚴(yán)重腐蝕問題的優(yōu)良品質(zhì)，自主品牌先天發(fā)展時間有限，防腐設(shè)計和實際使用表現(xiàn)仍需繼續(xù)提高，任重而道遠(yuǎn)。

2 防腐保證

車身防腐是一個系統(tǒng)工程，貫穿汽車設(shè)計到生產(chǎn)使用的整個生命周期，以下重點從設(shè)計和制造的角度對車身防腐保證措施進(jìn)行簡要闡述。

2.1 產(chǎn)品設(shè)計/同步工程分析

質(zhì)量是設(shè)計出來的，包括產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計，防腐質(zhì)量同樣需要產(chǎn)品設(shè)計的保證。

在產(chǎn)品設(shè)計中通過改進(jìn)鈑金搭接結(jié)構(gòu)、鉸鏈結(jié)構(gòu)、造型結(jié)構(gòu)等盡量避免銳邊尖角、邊緣縫隙結(jié)構(gòu)的存在，或者在邊緣部位增加防護(hù)，在外飾防護(hù)的同時避免外飾與鈑金間的縫隙以及破壞鈑金涂層現(xiàn)象的發(fā)生，為車身防腐打下結(jié)構(gòu)性的基礎(chǔ)。

同步工程分析是產(chǎn)品設(shè)計的三維數(shù)據(jù)檢驗，通過軟件模擬和經(jīng)驗標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析反饋，避免問題流入生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，無法避免的，提前進(jìn)行工藝分析，通過工藝設(shè)計來解決。具體包括電泳的排氣孔、瀝液孔、防電場屏蔽孔等的分析，例如鈑金間隙要求≥6 mm，保證電場分布的同時也保證電泳漆流動的暢通；包括密封膠以及注蠟的可操作性分析，通過人機工程及機器人能力分析，可實現(xiàn)打膠注蠟的同時避免影響其它孔位、螺柱等裝配功能的實現(xiàn)，確保所有需密封部位在制造工藝上可滿足產(chǎn)品需求。

問題不能通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更改解決時，必須同步進(jìn)行工藝設(shè)計分析，如鉸鏈遮擋部位涂膠需要開發(fā)專用槍嘴；如在某新能源車型開發(fā)時與油車共線生產(chǎn)，由于電池安裝需求，車底縱梁靠近兩側(cè)裙邊，在底涂膠工位吊具托起車身打膠時，縱梁局部被吊具托塊遮擋無法打膠，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不可以更改，則通過工藝設(shè)計開發(fā)專用膠槍和改到其它工位打膠的方式進(jìn)行解決。

2.2 板材選擇與沖壓

板材是防腐的重要保障，為實現(xiàn)更好的防腐性能，在很多關(guān)鍵部位選用了鍍鋅板或鋅鐵合金板等板材，隨著污染防治、輕量化的需求，鋁板、碳纖維板等的應(yīng)用也逐漸普及，在保證和提高防腐能力的同時，對焊接和涂裝工藝也提出了更高的要求。

板材材質(zhì)之外是沖壓現(xiàn)場和工藝的管控：

（1） 銳邊腐蝕是車身腐蝕最為常見的腐蝕現(xiàn)象，銳邊在車身上不可避免會存在，產(chǎn)品設(shè)計只能保證一些關(guān)鍵防腐點，其余要通過沖壓工藝來保證，如鈑金銳邊毛刺≤0.1 mm，必要時進(jìn)行檢查和打磨等；

（2） 需保證板材存放和加工過程的防護(hù)、防銹，避免過度打磨，同時注意所用油石和砂紙型號，避免帶來涂裝后的二次打磨；

（3） 鋼板粗糙度需控制在1 μm 左右甚至更低，控制Wa 和RPc，從鋼板開始，為漆面外觀打下良好的基礎(chǔ)，避免由于鋼板粗糙導(dǎo)致涂裝后的過量打磨，因而降低油漆的防腐效果。

2.3 焊接控制

焊接同時也是沖壓的延續(xù)，需盡量減少焊接過程對鋼板造成的二次傷害，保證鋼板的過程質(zhì)量。焊接對防腐的影響很大，包括：

（1） 點焊密封膠、折邊膠等膠類的使用，在保證焊接共用的同時，該膠本身就已經(jīng)屬于車身防腐的范疇，是對縫隙腐蝕最好的防護(hù)手段。縫隙腐蝕是對車身腐蝕危害最大的一類腐蝕，汽車用低合金鋼大氣腐蝕速率不會達(dá)到0.1 mm/a，在有涂層防護(hù)的情況下12 a 不會出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象，但如果產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)、鋼板選材不當(dāng)且沒有點焊密封膠等的防護(hù)，發(fā)生縫隙腐蝕，則很可能在3～5 a 就發(fā)生腐蝕穿孔。因此需保證防腐縫隙部位焊裝用膠的連續(xù)和填充完整，甚至局部溢出，再通過焊縫搭接邊一側(cè)涂肥皂液、另一側(cè)吹壓縮空氣檢查氣泡的方法確保沒有少膠、漏膠的現(xiàn)象，最后通過定期實車拆解檢驗確保涂膠合格。

（2） 焊接毛刺及焊道質(zhì)量的控制。先進(jìn)焊接自動化率已經(jīng)很高，焊接質(zhì)量控制也越來越完善，但仍需詳細(xì)的檢驗，尤其是外觀面檢驗，消除毛刺和保證焊道無雜質(zhì)，避免銳邊毛刺和焊道由于上漆不良以及毛刺的易脫落導(dǎo)致腐蝕的提前發(fā)生。

（3） 和鋼板控制一樣，需避免過度打磨，同時注意打磨方式和所用砂紙型號，避免涂裝后的二次打磨。

2.4 涂裝質(zhì)量

涂裝是制造防腐的最關(guān)鍵工序之一，關(guān)于涂裝防腐的介紹和經(jīng)驗已有很多，不再贅述，關(guān)鍵是涂料開發(fā)保證的同時確保車身漆膜完整，防止工序間生銹、防止過度打磨降低漆膜防護(hù)能力等。

2.5 總裝過程

總裝配本身不產(chǎn)生額外的防腐防護(hù)，需在保證實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計零部件安裝的同時避免對車身漆面等防腐涂層和零件帶來破壞。

2.6 試驗驗證

車身防腐最終要接受市場的檢驗，在此之前通過加速腐蝕試驗?zāi)M10 a 及以上實車的腐蝕情況，有利于提前發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。

我國汽車工業(yè)發(fā)展時間短，市場長期防腐驗證不夠充分，因此可參考?xì)W美日等國汽車加速腐蝕試驗方法，國內(nèi)一般采用QC/T 732—2005《乘用車強化腐蝕試驗方法》，在試驗場進(jìn)行強化腐蝕試驗，試驗路況條件見表3。

加速腐蝕試驗強度可用腐蝕率來描述，國內(nèi)常規(guī)采用70 μm/a 的腐蝕率，即10 個循環(huán)試驗的腐蝕強度相當(dāng)于中國腐蝕最惡劣地區(qū)1 a 的腐蝕量。更高或更低試驗強度可通過各路況下噴射的鹽霧強度、鹽霧濃度等進(jìn)行調(diào)節(jié)以實現(xiàn)對各個實車使用環(huán)境的加速防腐模擬。

表3 加速腐蝕試驗條件Table 3 Accelerated corrosion test conditions

3 結(jié)語

國內(nèi)汽車工業(yè)發(fā)展時間雖短但發(fā)展迅速，消費者的成長和法律法規(guī)的完善速度很快，汽車防腐作為一項需接受市場長期檢驗的質(zhì)保內(nèi)容，隨著時間其重要性會越來越突出，作為整車防腐水平檢驗的加速腐蝕試驗也需要根據(jù)使用環(huán)境不同而不斷完善，以期更接近用戶實際使用需求，進(jìn)而再反饋到實車設(shè)計、制造環(huán)節(jié)，提升整車防腐設(shè)計和制造能力。