通用GM泛亚PATAC车身密封防腐设计
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,从结构设计和材料选择开始,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:60CAV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/T 484—1999,车身耐腐蚀性要求是8无穿孔年。
    判断的标准:60CAV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:30CAV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:
3
3
0
3
0
3
10/10
10/10
0/0
10/10
0/0
10/10
15
15/R
8/R
15/R
8/R
15
O
O
N
O
N
O/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
3
1
3
3
3
0
10/10
0/0
10/10
10/10
10/10
0/0
15
8
15
15/R
15
8
N
N
N
O
N
N
Ⅱ-风窗挡板:K3A
  -挡板:
  -风窗:
  -加强板:-侧围内部
            -侧围外部
3
3
0
3
10/10
10/10
0/0
10/10
10
10
8
10
N
N
N
N
Ⅲ-前翼子板里板:K3B
  -里板:
  -轮罩:
  -纵梁:
  -支架:
3
3
3
3
10/10
10/10
10/10
10/10
10
15
15
15
N
O
O
O
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:
3
3
2
3
10/10
10/10
10/10
10/10
15
15/R
15
15
N
N
N
N
Ⅵ-车身侧围:K4AK4BK4FK4G
  -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&A
2&B
3&B
3&C
3
1
2
3
3
3
1
10/10
10/10
10/10
8/8
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
0/0
8/R
8/R
15/R
20
15/R
8/R
8/R
8/R
15/R
8
8
N
N
N
N
O
N
N
N
O
N
N
Ⅵ-后部:K5C
  -侧围隔板:
  -后围板:
  -里板:-外部
          -内部
  -背门入口:
  -横梁:
0
3&B
3
0
2
3
0/0
10/10
10/10
0/0
10/10
10/10
8
15
15
8
8
15/R
N
N
N
N
N
N
Ⅷ-风窗和顶篷:K6AK6B
  -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&C
1
3
0
3&C
3
2
1- 2
2
8/8
0/0
8/8
0/0
10/10
10/10
8/8
10/10
10/10
20/8
8/R
8/R
8
15/8
8
15/R
R
8/R
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Ⅸ-开启件:K7BK7CK7FK7G
  -外板:
  -里板:
  -加强板和支架:-底部
                  -中部
  -铰链:
-滑槽:
  -导轨:
3&C
3
3
2
3
3
3
8/8
8/8
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
20/10
15/8
15/8
8
8
15
15
N
N
N
N
N
N
N
R: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825um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3040um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。
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 B155050 NE5
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5mm2、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520×45mm的孔
2、 在内纵梁上开4D35mm的孔
3、 在前/后轮罩加强板上各开1D35mm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
-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:
喷嘴到工件的最小距离是250mm,工件同喷的喷涂角度是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
IMPERMASTIC 1020/1
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
DYNAFIX 7999
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
BETAGUARD RB10
结构
橡胶类
99%
B141441
焊装
BETAGUARD RB10BV
车门折边
橡胶类,带玻璃微珠
99%
B141441
焊装
BETAGUARD DC70
抗石击
PVC塑溶胶
89±2
B142600
油漆
BETAGUARD EP27
密封
PVC塑溶胶
92%
B142600
油漆
REVOSOL XM847
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1601h,常用材料:1、耐高温的TPE,常用的有DUPONT hytrel 4069  VTPE或者AESTPE santoprene系列。2、热熔带胶堵塞,堵塞材料PA66>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T53B53上这些孔基本上都统一为D35D30两种规格。
另外由于工艺和材料发展,主体材料为PA66>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。
汽车地板胶原理: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。