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客车车身骨架电泳工艺孔设计
从1963 年电泳漆在轿车车身上试验成功至今。阴极电泳涂装技术以其泳透力好,涂膜外观平滑,膜厚均一,耐腐蚀性能优异,适合流水线生产,可以完全实现自动化,涂料利用率高,公害低等优点,被广泛运用于汽车车身。
随着客车行业涂装技术的进步,运输业对客车产品耐腐蚀性能要求越来越高。具备一定生产规模的客车生产企业已经开始使用和筹划客车整车阴极电泳工艺。但用于客车车身的整车电泳还为数不多,其中一个主要原因是由于客车的车身骨架与轿车全薄壳冲压车身的结构不同,几乎均为采用异型钢管的腔式结构,在进行整车阴极电泳时,骨架内腔难以泳上漆膜。因此在进行客车整车电泳时,电泳液能否顺利进入车身钢管内腔,电力线是否能顺利到达管内腔,异型钢管内部能否泳上底漆,以及在前处理和电泳时液体如何快速排出等,这些都是客车整车电泳得以实施的关键,因此要求工艺设计人员在车身设计时必须在钢管上合理设计工艺孔。
电泳工艺孔按功能分为三类:排液孔、排气孔、防电磁屏蔽孔。
1.1 排液孔
排液孔开制于零件拼装到整车后的位置,用以排出零件内腔的液体,防止在电泳生产线不同工序间产生窜液及零件内腔无法排出的积液。
1.2 排气孔
开制于零件拼装到整车后的位置,作用为浸槽时排出零件内腔的气体,防止形成气腔;在出槽时保证零件内腔与外界大气相通,顺利、彻底地排液。
1.3 防电磁屏蔽孔
车身骨架、底盘车架总成中,对存在完全封闭或部分封闭腔体结构的零件,均需要设计电泳工艺孔。零件上的电泳工艺孔一般会存在一个孔同时具备几种功能的情况,如所有工艺孔兼具防电磁屏蔽的功能,电机阴极电泳漆,而部分防电磁屏蔽孔又承担排气孔的功能;工艺孔设置合理与否是确保进入骨架内腔的液体能否及时流出、不产生串槽,确保电泳槽液稳定、提高电泳漆泳透力、满足内腔涂膜性能的关键因素。工艺孔开制不能影响车身骨架和底盘车架结构可靠性。
汽车轻量化用高强度钢零部件的表面性能要求
汽车应用的所有钢铁零件,在多种环境中都需要进行表面防护处理,包括电镀层、化学镀层、有机涂层(油漆)等,目的主要是为了表面防护(防腐蚀)的需要,当然也有表面装饰、耐磨等要求。相对于汽车用普通钢板材料的表面处理来说,高强度钢板尽管强度高,但是材料本身的厚度薄,为了使用过程中的安全可靠,对其表面涂镀层的耐腐蚀性能的要求比普通碳钢零件要高。
随着汽车轻量化的发展和高强度钢铁零件的大量应用,世界一些的汽车厂商对于高强度钢铁电镀锌零件的中性盐雾试验出白锈时间由原来的72~120 h,提高到了 168~240 h。出红锈时间由312 h提高到720h以上。当然,电镀锌镍合金的汽车零件和电镀锌、锌镍再阴极电泳的零件耐腐蚀性能的要求会更高。
除了汽车零部件电镀层耐腐蚀性能高之外,由于高强度钢零件在电镀过程中会析氢,容易引起高强度钢零件的氢脆敏感性增加,因此,在高强度钢铁汽车零件电镀后要进行严格的除氢工艺进行处理,以消除汽车高强度钢电镀零件的氢脆敏感性。
另外,阴极电泳漆补漆方法,有些汽车高强度钢铁零件的表面镀层有滑动磨损性能的要求,希望零件表面有更稳定的低摩擦系数和低的磨损率。一般镀锌层的表面摩擦系数在0.02~0.16。这也需要在镀锌钝化之后的封闭溶液里,加入一些减摩物质(如二硫化钼、聚四氟乙烯等),才能满足这种低摩擦系数的性能要求。
一些汽车厂商要求经过镀锌、镀锌镍合金镀层既要进行三价铬钝化,阴极电泳漆组成,提高镀层的耐腐蚀性能,阴极电泳漆的原理,同时还希望保留镀锌、镀锌镍的本色,目前国内外通常是通过镀锌镍钝化后的封闭,即可以消除零件镀层钝化膜的色泽,说明封闭实现了很好的遮色效果,同时提高了电镀零件的耐腐蚀性能。另外,这种封闭有时还可以满足汽车高强度钢铁零件的表面镀层滑动磨损性能的要求,通过钝化后的封闭实现了稳定的低摩擦系数和磨损率,零件表面摩擦系数在0.10~0.16之间。
汽车电泳未来发展方向
1、进一步提高结构复杂的被涂物(如汽车车身)用阴极电泳涂料的泳透力,以进一步提高车身内表面及空腔的涂装质量,提高生产效率和减少阴极电泳涂料的使用量。
2、根据各种被涂物产品技术标准和用户的需求,在现有各种特种功能的阴极电泳涂料的基础上,改进或开发新的各种功能的阴极电泳涂料,如锐边耐蚀性阴极电泳涂料、耐候性(耐UV型)阴极电泳涂料(供底面合一涂装或与金属闪光色面漆配套的两涂层涂装使用)、厚膜阴极电泳涂料(含粉末阴极电泳涂料)等。
3、进一步提高阴极电泳涂料与涂装工艺的环保性,开发采用VOC含量更低的、固化时分解物更少和无HAPs的阴极电泳涂料;依靠ED-RO技术提高水的利用率,实现电泳涂装污水“零”排放;
4、开发采用节能减排型的阴极电泳涂料与涂装技术。如在国外已着手进行的项目有:
开发采用省搅拌型的阴极电泳涂料,除在工作时间需搅拌外,停产时和节假日可停止搅拌(好的可达10天不需搅拌)。因而可不设备用电源,削减停产时循环搅拌槽液的能耗。
开发采用电泳涂膜与随后涂层的“湿碰湿”工艺。如在湿电泳涂膜上(吹掉附着的水分后)喷涂抗石击涂层(CGP)或中涂后一起烘干,减少烘干次数,达到节能减排和降低成本的目的。
开发采用节能型阴极电泳涂料(烘干温度低温化)和烘干固化设备及技术。
5、加强管理,实现无缺陷的电泳涂装,废止打磨工序。现状是大多数的电泳涂装线烘干固化后电泳涂膜表面存在各种各样的异物和表面缺陷,为此在中涂前需进行打磨、平整被涂面,如果未消除,进入中涂、面漆线,造成不良率上升。