车身密封-防腐设计(白车身)

车身密封－防腐介绍（白车身）车身防腐性能是决定车身使用寿命的重要指标。由于车身在行驶中经常受到高速石子的撞击，还经历潮湿和酸碱环境，要使整车满足设计任务书的要求，必须要分析车身各个部件在使用中的腐蚀风险，从结构设计和选择开始，确保防腐材料在整车（白车身）零部件上的可实施性。一．PSA的防腐目标·保证零件16年的安全运行（售后15年＋1年商品化前的整车库存）判断的标准：60个CAV循环·保证13年无穿孔（售后12年＋1年商品化前的整车库存）,按照国标QC/T484—1999，车身耐腐蚀性要求是8无穿孔年。判断的标准：60个CAV循环·客户可见的零件6年无红锈腐蚀现象（售后5年＋1年商品化前的整车库存）判断的标准：30个CAV循环二．车身防腐区域划分2.1、通常将车身分为4个级别－0级：没有要求区域－1级：腐蚀较弱区域－2级：一般要求区域－3级：强腐蚀要求区域2.2、对于外观腐蚀风险划分为3个等级－A级：弱风险区－B级：一般风险区－C级：强风险区2.3、车身腐蚀等级图示2.4、各个部件的防腐等级以及防腐涂层厚度 部件说明 要求等级 涂层 镀锌层 电泳层 抗石击 Ⅰ－地板部件1－前地板总成：K2B－地板：－横梁：－外（前，前闭板）－侧围内部－通道/横梁加强板：侧围外部侧围内部－通道： 330303 10/1010/100/010/100/010/10 1515/R8/R15/R8/R15 OONONO/N 2－后地板总成：K2C－地板：－横梁：－侧围内部－侧围外部－纵梁：－加强板：－外部－侧围内部 313330 10/100/010/1010/1010/100/0 1581515/R158 NNNONN Ⅱ－风窗挡板：K3A－挡板：－风窗：－加强板：－侧围内部－侧围外部 3303 10/1010/100/010/10 1010810 NNNN Ⅲ－前翼子板里板：K3B－里板：－轮罩：－纵梁：－支架： 3333 10/1010/1010/1010/10 10151515 NOOO Ⅳ－前翼子板：K3C－翼子板： 3&C 8/8 20 N Ⅴ－前脸－前脸：－横梁：－梁：－隔板： 3323 10/1010/1010/1010/10 1515/R1515 NNNN Ⅵ－车身侧围：K4A，K4B，K4F，K4G－侧围：－上部－中部-下部－后翼子板：－纵梁：－侧围里板：－上部－中部－下部－后翼子板里板：－加强板：－下部－上部 1&A2&B3&B3&C3123331 10/1010/1010/108/810/1010/1010/1010/1010/1010/100/0 8/R8/R15/R2015/R8/R8/R8/R15/R88 NNNNONNNONN Ⅵ－后部：K5C－侧围隔板：－后围板：－里板：－外部－内部－背门入口：－横梁： 03&B3023 0/010/1010/100/010/1010/10 815158815/R NNNNNN Ⅷ－风窗和顶篷：K6A，K6B－顶篷：－横梁：－前－后－弧形梁：－顶篷天窗：－天窗加强筋：－风窗立柱：－中立柱加强板：－里板： 2&C1303&C321-22 8/80/08/80/010/1010/108/810/1010/10 20/88/R8/R815/8815/RR8/R NNNNNNNNN Ⅸ－开启件：K7B，K7C，K7F，K7G－外板：－里板：－加强板和支架：－底部－中部－铰链：－滑槽：－导轨： 3&C332333 8/88/810/1010/1010/1010/1010/10 20/1015/815/8881515 NNNNNNNR：实际测量值O：有抗石击要求N：无抗石击要求三．防腐密封定义3.1、通用涂层定义：·镀锌层防腐原理：以牺牲性材料保护钢板。试验证明：10um/10um的双面镀锌钢板暴露在大气中，5年才出现红锈，而0.7的裸板暴露在大气中是3年穿孔。根据镀锌工艺，镀锌分为热镀锌（G）和电镀锌（EZ），电镀锌成本高于热镀锌，通常G10/10的防腐效果等同于EZ7.5/7.5。按照防腐等级划分，各个部件的镀锌层厚度见$2.4。·磷化层防腐原理：在金属表面形成一层1.8-2.5um的复合磷酸盐保护层，这层镀层是粘附在被碱腐蚀腐蚀出轻微刻痕的锌层表面，其耐大气腐蚀能力非常强，而且为电泳漆提供很好的底层。·电泳层防腐原理：利用环氧树脂在金属表面形成一层8－25um厚度的封闭膜，将金属同大气和各种介质隔离。DPCA目前使用的是PPG第五代阴极电泳漆，其泳透性可以达到30cm，可以提高空腔内部的漆膜厚度，可以减少长空腔的工艺孔。按照防腐等级划分，各个部件的电泳层厚度见$2.4。·中涂层防腐原理：主要成分是氨基树脂，成膜后有一定的弹性，在电泳漆表面形成30－40um的涂层，当石子击打到车身上可以有一定的缓冲作用，避免电泳漆膜被击穿。·色漆和清漆主要是装饰作用，没有防腐功能。3.2、石击区定义由于汽车在高速行驶状态下，石子经常撞击到车身，经常被石子撞击的部位定义为石击区。车身外表面石击区一般是在前翼子板前部，机罩和顶篷的前部，具体的区域大小根据路试结果来定义。外表面石击区涂层定义：电泳层厚度≥25um（B155050NE5）中涂层厚度≥40um（非石击区≥30）车身底部石击区涂层定义（湿膜厚度）：弱侵蚀区≥500um一般侵蚀区≥500um强侵蚀区≥800um见下图T53石击区定义：3.3、车身密封胶定义对于3级防腐要求区域，钢板搭接缝都要涂密封胶，对钢板尖角进行封闭处理。·涂胶方式涂胶的一般规则：1、减震胶厚度不大于5mm。2、密封胶厚度不大于3mm。一般钢机罩的水平前端，背门和车门水平搭接缝都要涂胶（这些胶条的主要功能是防腐）。3.4、焊接连接区域的防腐保护通常在一些焊接区域，由于焊接时高温破坏镀锌层，影响零件的防腐性能：·激光焊，影响镀锌层宽度是1mm。·MAG,NIG焊，影响镀锌层宽度是6mm。对于这些区域防腐措施：1、确保电泳层最小厚度10um。2、在这些区域涂密封胶，将其封闭。四．通用部件的防腐设计原则4.1、为满足防腐功能的设计·车身前部涉及部件：前集风口风险：在钢板连接处积水有风险的设计：设计建议：·车身前部涉及部件：前仓零件风险：胶条数量太多，防腐功能胶条同密封胶条混淆不清。有风险的设计：设计建议：1、尽量减少前仓独立零件的数量。2、区分密封功能和防腐功能的胶条，保留密封功能的胶条，通过多用双面镀锌钢板解决防腐蚀问题。目前，T53前仓就没有这些胶条。·纵梁涉及部件：内纵梁风险：内腔缺少电泳漆设计建议：1、在侧围上开5个20×45mm的孔2、在内纵梁上开4个D35mm的孔3、在前/后轮罩加强板上各开1个D35mm的孔。4、在隔板上开D35mm的孔（最小25mm）·车门涉及部件：车门里板风险：电泳液在车门内部排泄不畅，出现堆积。设计建议：1、在车门后下部安排排液孔。2、排液孔的宽度最小20mm，建议30mm。·机罩涉及部件：机罩里板风险：内外板间产生密闭的空腔，形成屏蔽，导致机罩前部缺少电泳。有风险的设计：设计建议：1、在机罩前部内外板的间隙最小要10mm，下面的内外板之间的两种连接方式都是允许的。·三箱车背门涉及部件：背门里板风险：在背门上部尖角存在起泡，没有电泳漆。建议设计：在背门里板的左右上角设计通道。·地板涉及部件：前后地板，以及相关的加强板，纵梁等不好的设计：设计建议：为确保防腐要求，以下零件的设计必须遵循下列原则。－有接缝的单一纵梁－内外纵梁连接板，纵梁通道连接板－带加厚的发动机托架固定加强板的通道纵梁连接板－下挡板同前地板固定点之间的纵梁封板－内纵梁横梁这些部件必须遵循以下防腐保护要求：－镀锌层是G10/10－最小电泳厚度10um－没有MAG焊－确保排水，排水孔要设计在纵梁根部。4.2、为满足抗石击功能的设计在底部需要喷涂抗石击涂料部位，设计时要考虑工艺的可实施行，避免出现不能喷涂到的区域。有风险的设计：建议设计：喷枪嘴到工件的最小距离是250mm，工件同喷枪的喷涂角度是60°－120°，见下图。另外对于双层钢板搭接之间也要考虑喷涂角度，例如车身底部内外纵梁搭接板，角度要控制在45°到60°之间，见下图：五．为满足防腐密封要求的部分材料以及零件特性5.1目前DPCA应用的密封胶以及结构胶 牌号 功能 材料特性 固体份 功能标准 使用车间 IMPERMASTIC1020/1 密封，减震 橡胶型，加热后膨胀，形成弹性体。膨胀率：51% ＞99% B141440 焊装 DYNAFIX7999 结构，车门折边 单组份环氧树脂，冷却后成网状结构 ＞99% B141441 焊装 BETAGUARDRB10 结构 橡胶类 ＞99% B141441 焊装 BETAGUARDRB10BV 车门折边 橡胶类，带玻璃微珠 ＞99% B141441 焊装 BETAGUARDDC70 抗石击 PVC塑溶胶 89±2％ B142600 油漆 BETAGUARDEP27 密封 PVC塑溶胶 ＞92% B142600 油漆 REVOSOLXM847 减震 PVC塑溶胶 ＞94% B142600 油漆 PL51/2 密封 PVC塑溶胶 94±2％ B142600 油漆 C3573 抗石击 PVC塑溶胶 ＞92% B142600 油漆5.2车身密封类零件5.2.1堵盖由于车身有系列的工艺孔，装配过孔。需要在油漆封堵的孔主要是电泳排液工艺孔和焊装工艺孔，一般这些孔封堵后不再使用。封闭这些孔的功能要求是密封隔音性能好，并且封闭部位有较高的强度要求。由于油漆的特殊工艺要求，堵塞的材料要能够耐高温，一般要求是160℃1h，常用材料：1、耐高温的TPE，常用的有DUPONThytrel4069VTPE或者AES的TPEsantoprene系列。2、热熔带胶堵塞，堵塞材料PA66或>PA6+PP<,在堵塞的周围有热熔胶。在油漆烘干炉热熔胶熔化，将堵塞和钢板粘接在一起。设计中，油漆车间尽量不要使用橡胶类堵塞，橡胶类产品耐高温和耐溶剂性能不行，且容易对车身造成污染，导致油漆缺陷。从成本和通用性考虑，在设计电泳排液孔和焊装工艺孔时要尽量统一这些孔的直径，目前T53，B53上这些孔基本上都统一为D35和D30两种。另外由于工艺和材料发展，主体材料为PA66或>PA6+PP<的热熔堵塞其成本优于耐高温的TPE堵塞，建议以后车型尽量采用这种堵塞。在快速开发堵孔方面，TESA胶带有一定的优势，可用于封堵车身底部PVC下的孔，这种产品的缺陷是隔音性能较差。需要在总装封堵的孔，主要是：车身内部孔、装配的过孔、为产品升级的预留孔。封堵这些孔主要材料有：PVC胶片、PE泡沫、PU胶片、PUR泡沫，TPE热塑性聚酯弹性体，橡胶以及丁基橡胶＋铝箔。堵塞的形式和材料需要根据耐高温，耐老化，抗UV，耐油，耐溶剂等使用环境，以及装饰要求来确定。PVC材料一般用于防水、防尘，PU材料用于防水、防尘以及零件接触易磨损部位的防磨损。PE材料用于车身内部防尘，PUR材料用于内部防尘、吸音。橡胶类材料用于封堵内外连通孔，其隔音和防水性能较好，但使用环境是非高温下，无溶剂和油接触。TPE材料也是用用于封堵内外连通孔，使用环境是高温，能接触溶剂和油。丁基橡胶＋铝箔类材料主要用于车身底部，一些表面复杂，并有一定减震要求的部位，其隔音和减震性能较好。铝箔＋玻璃纤维一般用于有隔热要求的部位。5.2.1膨胀片膨胀片是一种预成形密封产品，经过电泳烘干炉后能够密封车体结构中的空腔，阻断声音在空腔内的传播，降低车内噪音。原理：以塑料为支架，在支架的周边放置膨胀体，膨胀体在电泳烘干炉烘烤后完全膨胀，同周边的钢板粘接在一起形成隔断；功能标准：B748310。膨胀片设计原则：1、卡脚固定牢靠，不会由于前处理和电泳槽的冲洗造成位置偏移或脱落。2、确保各种槽液顺利通过，不再空腔内形成积流，一般要求膨胀体同钢板的间隙是2-3mm，特殊情况下还需要在支架上设计缺口，再在缺口周围设计膨胀体，以方便各种液体通过，并且烘烤后又能够封闭这些缺口。膨胀片主要材料：支架PA66或钢板支架，膨胀体：EVA＋发泡剂＋控制发泡温度的锌盐一般安装在车身的部位：前立柱上部和中部，中立柱上部和下部，后立柱的中部和下部，目前趋势是膨胀片在车身上使用数量越来越多。六．车身防腐密封以及发展趋势由于车身防腐和密封是个综合解决方案，其涉及边界条件非常多，车身的结构设计必须要同现有的工艺相结合，并且要经过CAV试验验证，才能确保整车满足防腐密封技术任务书要求。同时，PSA的一些基本设计原理都是在现有工艺条件下，在CAV试验中得到了验证，可以参考借鉴。由于材料科学发展，电泳漆的泳透力提高，锌膜材料以及PVC成形材料PU等材料的价性比越来越高，我们可以采用更多更灵活的方法保证整车的防腐性能。从目前车型演变情况看，因为美观以及人工成本增加，喷涂和挤涂密封胶以及抗石击涂料在车身上应用正在被PVC板和PU膜等替代。备注：1、THW泳透力：此样板实际上是用两块（10×46mm）对面放置间距为9.5mm的磷化板经泳涂而成。间距是通过在板的每侧放置有槽橡胶支撑板来实现的，只有样板因需让涂料经过及通电而不密闭。在28.3℃、275V、升压时间极短的条件下泳涂120s。样板的外部能够泳涂上电泳漆，测量并记录钢板内侧泳涂上漆的高度。参考文件：1、PSADMOV_MXP00_00122、PSAB1550503、CAVT53N3A16A60CYCLESAPRESDEBOUTONNAGE4、PSAB748310IND：B5、PSADMOV_MXP00_05286、PSAB1414407、PSAB142600镀锌层磷化层电泳层中涂层色漆层清漆层PAGE1/14_1209210719.xlsSheet1