馬 龍/安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司

汽車雨刮片的結(jié)構(gòu)與耐久性能研究

馬 龍/安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司

隨著時代的發(fā)展，雨刮片的結(jié)構(gòu)和性能也呈現(xiàn)出了新的變化，現(xiàn)代設(shè)計(jì)對于雨刮的耐腐蝕性要求較高，本文以某款汽車雨刮臂的耐腐蝕性改進(jìn)為基礎(chǔ)，簡要概述雨刮片的耐腐蝕性影響因素及其開發(fā)過程中的注意事項(xiàng)。

雨刮片；結(jié)構(gòu)；耐久性；性能研究

1.前言

隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的大發(fā)展，人們對汽車的需求也越來越高，這不僅表現(xiàn)在功能的多少上，同時對汽車的品質(zhì)要求也不斷攀升。而整車品質(zhì)的提升總是通過一個個單獨(dú)子系統(tǒng)的品質(zhì)提升來得以實(shí)現(xiàn)。本文主要介紹雨刮臂、刮片的防腐蝕性提升及相關(guān)開發(fā)要點(diǎn)。

2.雨刮臂、刮片結(jié)構(gòu)介紹

2.1 雨刮臂、刮片結(jié)構(gòu)介紹及防腐蝕要求

雨刮臂、刮片結(jié)構(gòu)介紹刮臂刮片按刮片結(jié)構(gòu)可分為有骨刮片（傳統(tǒng)刮片）、平刮片（空氣刮片）及三段式刮片；按連接形式可分為鉤頭式、方盒子式、燕尾式、插銷式等。

2.2 刮臂耐腐蝕性主要失效模式及試驗(yàn)要求

2.2.1 主要失效模式。

主要失效模式：起泡、圖層剝脫等，該種失效模式易發(fā)生在整車跑車試驗(yàn)時；車輛使用超過3年以上后易發(fā)生；腐蝕蔓延超差，該種失效主要發(fā)生在試驗(yàn)認(rèn)可時，是對耐腐蝕性的一種定量考核。

2.2.2 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

刮臂刮片的耐腐蝕性主要是通過試驗(yàn)室試驗(yàn)來進(jìn)行考核，各主車廠都有自己的一套試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、評價標(biāo)準(zhǔn)，但總括起來，就是將刮臂樣品按特定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃線并在規(guī)定的溫濕度下進(jìn)行腐蝕循環(huán)試驗(yàn)，一般30個循環(huán)考核外觀腐蝕，60循環(huán)考核產(chǎn)品性能。試驗(yàn)后，外觀腐蝕主要考核蔓延寬度不能超過一定限制（一般為3mm），性能滿足圖紙要求。

3.刮臂耐腐蝕性影響因素分析

3.1 噴涂工藝的影響

噴涂工藝對刮臂刮片的耐腐蝕性起至關(guān)重要的作用，噴涂的好壞決定了涂層與基材的結(jié)合程度（評價指標(biāo)為附著力）。目前的主流噴涂工藝有噴漆和啞光粉末噴涂兩種，二者各有利弊。噴漆外觀光亮，耐腐蝕性好，但轉(zhuǎn)運(yùn)時易磕碰傷，外觀不良率高，啞光粉末噴涂外觀不如噴漆光亮，外觀不良率要低，如果工藝控制得當(dāng)，耐腐蝕性也不差。但無論何種噴涂工藝，噴涂的前處理非常關(guān)鍵，決定了附著力的好壞。而選擇何種噴涂工藝要求根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，大批量的生產(chǎn)不但要考慮產(chǎn)品性能，同時也要考慮對環(huán)境的影響，廢棄物的回收處理能力等。主要由金屬基材、電鍍層、磷化層、電泳層及噴涂層構(gòu)成。

3.2 零件基材及表面處理對耐腐蝕性的影響

3.2.1 零件基材的選擇。

零件基材的選擇主要根據(jù)零件性質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度要求、成本以及加工工藝等來決定，目前用的比較多的材料為連接支架、臂板為厚度為1．5mm/2mm鋼板，沖壓成型；臂干為冷擠壓鋼棒經(jīng)擠壓、彎型；臂座為鋁合金壓鑄成型，常用材料牌號為ADC12/AlSi12Cu1Fe／A380等；彈簧一般選碳素彈簧鋼絲，但值得注意的是，普通的碳素彈簧鋼絲制成的彈簧經(jīng)過一定次數(shù)的刮刷循環(huán)后會有較大的彈力衰減，從而造成刮臂壓力不穩(wěn)定。因此，在刮臂壓力要求較高的場合應(yīng)選用同等直徑的琴鋼絲較好。另外，軸套的材料選擇非常關(guān)鍵，目前主要有粉末冶金和復(fù)合材料（金屬＋PTFE）兩種，粉末冶金材料價格便宜，但由于在燒結(jié)過程中含油（潤滑作用），高溫噴涂時有油析出，析出的油附著在零件表面造成局部涂層附著力下降，形成整體刮臂耐腐蝕薄弱點(diǎn)。復(fù)合材料軸套耐磨，對刮臂壓力衰減較小，但成本也較高。

3.2.2 零件表面處理的選擇。

真正起防腐蝕作用的主要是金屬基材和電鍍層；電泳漆層和涂料膜層起裝飾和耐光照作用；磷化層起承上啟下的連接作用。因而，零件表面處理的選擇就需要考慮表處理本身的防腐蝕性能以及與磷化層的結(jié)合能力。

（1）連接支架和臂板：一般選熱鍍鋅鋼板，雖然熱鍍鋅層有較好的防腐蝕性，但熱鍍鋅后表面有鈍化層（無鈍化層時，防腐蝕性很差），該鈍化層的存在，后續(xù)磷化時磷化效果很一般，所以噴涂后的附著力也不是太好，只能滿足一般的應(yīng)用。要達(dá)到更好的效果的話，可用選用表面為無鈍化層的鍍95%鋅5%鋁（或鋅鐵）鍍層合金鋼板，鍍層的塑性和附著性好，無論是防腐蝕性還是磷化效果都非常好，缺點(diǎn)是材料價格非常昂貴。（2）臂干：與臂板類似，可采用普通鋼材后鍍鋅或選鍍鋅鋁（或鋅鐵）合鋼材即可。（3）彈簧：由于需要進(jìn)行繞制加工，所以采用后鍍鋅方式。（4）臂座：為提高涂層附著力，臂座表面需要進(jìn)行拋丸（吹砂）處理，另外，由于磷化易與鋁制臂座表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成磷化晶粒粗大，臂座表面致密性遭到破壞，因此，臂座表面需進(jìn)行陽極化處理（熱水封閉）。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對耐腐蝕性的影響

零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞也會對刮臂的耐腐蝕性造成一定的影響，換言之，零件之間的配合間隙設(shè)計(jì)是否合理，對噴涂時進(jìn)粉的多少有直接的影響。在不影響整體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及外觀的前提下，應(yīng)盡量將零件間的間隙設(shè)計(jì)大些，使得噴涂時進(jìn)粉更容易，否則會造成局部涂層非常薄，形成噴涂薄弱點(diǎn)。

4.汽車雨刮系統(tǒng)的控制原理

雨刮系統(tǒng)是汽車車身不可缺少的一部分，不僅要滿足安全性要求，更要注重舒適性，其控制方式也隨著技術(shù)的進(jìn)步發(fā)生了改進(jìn)，其能夠?qū)崿F(xiàn)前雨刮的點(diǎn)動、關(guān)閉、間歇、低速、高速，后雨刮的打開、間歇、關(guān)閉，噴水、前大燈洗滌等功能，本文主要針對Ⅰ代、Ⅱ代兩代車型的前雨刮控制原理進(jìn)行研究分析。

在汽車的行駛過程中，雨刮電機(jī)的工作狀態(tài)往往需要根據(jù)實(shí)際情況作調(diào)整。比如在降雨不是很大時，只需要刮水器低速刮水就能保證擋風(fēng)玻璃的清潔和駕駛員視野的清晰；但在降雨很大時，則需要刮水器以相對較快的速度刮水。所以，雨刮電機(jī)設(shè)有高速檔和低速檔兩種運(yùn)行狀態(tài)。該平臺車型通過機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)位與BCM（車身控制器）共同實(shí)現(xiàn)雨刮系統(tǒng)的功能。其功能實(shí)現(xiàn)過程如下：

自動復(fù)位控制：當(dāng)電機(jī)不處在復(fù)位位置時，此時機(jī)械復(fù)位開關(guān)接地，電源IG2→共用電刷→電樞繞組→低速電刷→關(guān)閉開關(guān)觸點(diǎn)→間歇繼電器常閉觸點(diǎn)→接地，電機(jī)按照低速控制運(yùn)行直至到達(dá)復(fù)位位置；制動控制：當(dāng)電機(jī)處在復(fù)位位置時，此時機(jī)械復(fù)位開關(guān)接共用電刷，電源IG2→共用電刷→電樞繞組→低速電刷→關(guān)閉開關(guān)觸點(diǎn)→間歇繼電器常閉觸點(diǎn)→共用電刷，電樞繞組被短接產(chǎn)生很大的反電動勢，電動機(jī)迅速停止轉(zhuǎn)動；

關(guān)閉控制：電機(jī)執(zhí)行自動復(fù)位和制動控制；

點(diǎn)動控制：短按時執(zhí)行過程與關(guān)閉控制相同，長按時執(zhí)行過程與低速控制相同；

間歇控制：BCM測量電阻設(shè)置間歇時間，通過間歇繼電器脈沖觸發(fā)，電源IG2→共用電刷→電樞繞組→低速電刷→關(guān)閉開關(guān)觸點(diǎn)→間歇繼電器常開觸點(diǎn)→接地，電機(jī)運(yùn)行，其停止為關(guān)閉控制；

低速控制：電源IG2→共用電刷→電樞繞組→低速電刷→低速開關(guān)觸點(diǎn)→接地；

高速控制：電源IG2→共用電刷→電樞繞組→高速電刷→高速開關(guān)觸點(diǎn)→接地；

洗滌聯(lián)動控制：洗滌電機(jī)噴水同時雨刮低速動作。

雨刮點(diǎn)動開關(guān)有效時，低速繼電器一直工作；前雨刮復(fù)位控制：當(dāng)開關(guān)關(guān)閉后，當(dāng)電機(jī)未運(yùn)行到初始位置時，BCM未接收復(fù)位檔信號，繼電器不斷開，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)電機(jī)運(yùn)行到初始位置時，復(fù)位開關(guān)閉合，BCM接收復(fù)位檔信號，高低速繼電器同時斷開，電機(jī)停止運(yùn)行；在雨刮間歇工作時，噴水聯(lián)動優(yōu)先。

5.結(jié)束語

從上分析可以看出，對于刮臂的耐腐蝕性是個非常復(fù)雜和寬泛的話題，涉及從原材料、表處理、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及噴涂工藝本身的性能等。除此之外，諸如雙軸套結(jié)構(gòu)、電鍍零件間的電化學(xué)腐蝕（電位差）等也會對耐腐蝕性造成影響。

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[3]陳興江, 史賓.利用軟硬共擠技術(shù)加工某新型汽車雨刮器擾流翼[J].河南科技, 2015(10):54-56.

馬龍，出生于1989.09，男，安徽省蚌埠市固鎮(zhèn)縣人，電器設(shè)計(jì)工程師 ,學(xué)士學(xué)位,研究方向：汽車刮水器洗滌器等。