楊建康，馬堅(jiān)，郭青海

淺析一種改進(jìn)盲窗車型內(nèi)腔電泳效果的方案

楊建康，馬堅(jiān)，郭青海

（南京金龍客車制造有限公司，江蘇 南京 211215）

文章就南京金龍D07/D10盲窗車型內(nèi)腔電泳不良問題，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)情況，從涂裝電泳線設(shè)備、槽液工藝參數(shù)、車身凸凹面、漏液孔、排氣孔及防電磁屏蔽設(shè)計(jì)等方面系統(tǒng)分析，并通過工藝驗(yàn)證，找到了一種成本低且方便快捷的改進(jìn)方案，且該方案在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的成效。

盲窗；泳透力；工藝驗(yàn)證；影響

引言

近年來，關(guān)于汽車防腐問題逐漸被各車企列為重大質(zhì)量改進(jìn)項(xiàng)目，內(nèi)腔電泳膜厚更是其關(guān)注的核心，使其達(dá)到防腐蝕技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求是研究的重點(diǎn)。南京金龍D07/D10車型受前期設(shè)計(jì)及涂裝電泳設(shè)備硬件條件所限制，導(dǎo)致類似盲窗車型電泳內(nèi)腔質(zhì)量一致性差。為此，經(jīng)過后期對電泳車身剖解試驗(yàn)，實(shí)際驗(yàn)證并分析電泳車身內(nèi)腔膜厚數(shù)據(jù)，制定出適合本公司生產(chǎn)線的白車身電泳內(nèi)腔質(zhì)量提升方案，達(dá)到車身防腐蝕性、耐久性要求，滿足整車的商品化及杜絕售后車輛出現(xiàn)銹蝕隱患。

1 漆前處理關(guān)鍵工序概述

（1）脫脂：是將工件表面上的油脂、鐵屑、殘膠等雜質(zhì)清洗干凈，以保證車身板材表面潔凈度。

（2）硅烷：是一種無磷轉(zhuǎn)化膜表面處理工藝，在基材表面形成惰性、致密的連續(xù)薄膜，提高金屬基材與涂層間的附著力耐蝕性。

（3）陰極電泳（CED）：是一種將被涂件（車身）浸入純水稀釋的水性涂料中，通過在涂料溶液中通入額定直流電，在陰極電泳涂裝過程中，被涂物作為陰極（帶負(fù)電）、涂料槽液為陽離子型水性涂料（帶正電荷），整個(gè)過程中正電荷陽離子型水性涂料被吸引到陰極（被涂物）表面，形成均一涂膜的過程。

2 車身內(nèi)腔電泳質(zhì)量改善原因分析試驗(yàn)過程

2.1 試驗(yàn)背景

D07/D10車型在試制生產(chǎn)階段，剖解發(fā)現(xiàn)車廂內(nèi)部頂蓋、左側(cè)圍中部、右側(cè)圍中部、地板中部、地板檢修蓋、頂蓋與橫梁內(nèi)縫、B柱至D柱之間各內(nèi)腔均無電泳漆膜，烘烤完畢后內(nèi)腔裸露鈑金處易銹蝕。

2.2 電泳不良工藝排查分析

（1）電泳良好部位與電泳不良部位的鈑金材質(zhì)、表面處理工藝都一樣，同時(shí)把D07/D10車身在其他生產(chǎn)線做前處理薄膜處理后，在我司電泳線進(jìn)行電泳，發(fā)現(xiàn)車身內(nèi)腔電泳不良現(xiàn)象依然存在。（排除車身鈑金材質(zhì)和前處理工藝的因素影響。）

（2）涂裝前處理電泳線采用傳統(tǒng)間歇式自行葫蘆輸送方式（進(jìn)出槽垂直升降），車身在電泳槽內(nèi)的最大擺動(dòng)角度為14°，D07/D10車身內(nèi)腔有大面積電泳不上，增加吊具在電泳槽內(nèi)的最大擺動(dòng)角度14°以后，內(nèi)腔電泳不良的效果無改善。（排除吊具擺動(dòng)角度因素。）

（3）電泳槽周圍布置的陽極膜管與底部裸陽極管總面積達(dá)83 m2，經(jīng)計(jì)算符合理論設(shè)計(jì)陽極面積：車身電泳面膜=4:1的要求。（排除。）

（4）物流盲窗車型結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)容易在內(nèi)腔產(chǎn)生“氣室”效應(yīng)，導(dǎo)致電泳過程的氣體無法被排出，雙層鈑金間隙小造成電磁屏蔽所致[1]使電泳液不能夠與車身內(nèi)腔充分接觸。（鎖定要因。）

（5）D07/D10車型后背門撐開角度過大，且后背門頂部呈弧形，易發(fā)生“氣室”現(xiàn)象。（鎖定要因。）

2.3 試驗(yàn)的理論參考依據(jù)

一般電泳不良常見的產(chǎn)生嚴(yán)重的部位有左/右中門內(nèi)腔、左/右前門內(nèi)腔、后背門內(nèi)腔等，此類部位一般是內(nèi)腔泳透率差，常見原因是缺少排氣工藝孔，排氣不暢形成氣室，鈑金間隙小造成電磁屏蔽[1]。

（1）車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

（2）排氣孔設(shè)計(jì)；

（3）漏液孔設(shè)計(jì)；

（4）鈑金防電磁屏蔽設(shè)計(jì)；

（5）電泳時(shí)間分析；

（6）電泳電壓分析。

2.4 試驗(yàn)條件及方案

試驗(yàn)條件：

2.4.1 電泳信息

（1）電泳場所：輕客涂裝電泳線；

（2）現(xiàn)場施工電壓：一段140 V（60 s），二段280 V（120 s）；

（3）槽液溫度：30 ℃（標(biāo)準(zhǔn)：30 ℃±2 ℃）；

（4）固體份：19.6%（標(biāo)準(zhǔn)：18%～22%）；

（5）槽液其他工藝參數(shù)：均滿足工藝要求；

（6）膜厚要求：車身外表面≥18 μm±2 μm，內(nèi)表面≥12 μm，內(nèi)腔≥6 μm。

2.4.2 繪制原理圖、設(shè)計(jì)取電裝置和輔助裸陽極裝置

原理圖、設(shè)計(jì)取電裝置和輔助裸陽極裝置如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 輔助裸陽極取電原理示意圖

圖2 輔助陽極管原理圖

圖3 陽極板原理圖

2.4.3 輔助陽極電源

（1）輔助陽極電源與電泳線共用電源，不用額外增加陽極電源。

（2）具有輔助陽極專用控制箱，箱內(nèi)設(shè)陽極電源斷路器，當(dāng)某些車型不需要使用輔助陽極時(shí)，可直接切斷系統(tǒng)電源，保證使用過程操作安全。

（3）設(shè)有陽極電源接觸器，與電泳線控制系統(tǒng)相連，確保輔助陽極系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。

（4）設(shè)有定時(shí)器，輔助陽極系統(tǒng)通電時(shí)間可調(diào)（0～999 s），通過調(diào)整通電時(shí)間，可以按工藝要求調(diào)整車身內(nèi)腔電泳漆膜厚度。

2.4.4 電源通道

（1）在原陰極電源接觸母排上方增加輔助陽極接觸母排，吊具進(jìn)入電泳工位后，輔助電源通道接通，吊具離開電泳工位電源通道切斷，確保安全，如圖4所示。

圖4 輔助陽極接觸母排

（2）吊具原陰極電源集電器上方增加輔助陽極集電器，吊具進(jìn)入電泳工位后，集電器接觸母排，電源通道接通，吊具離開電泳工位電源通道切斷，確保安全。

（3）吊具至車身段電源線與原陰極電源線共用通道，安全美觀。

（4）輔助陽極線與陽極管采用電源線夾連接，方便快捷。

2.5 試驗(yàn)方案簡述

因生產(chǎn)任務(wù)大、時(shí)間緊迫，不允許我們花費(fèi)大量時(shí)間對泳槽液工藝參數(shù)優(yōu)化，故只能優(yōu)先采取在車身內(nèi)部增加輔助陽極的方式，進(jìn)行改善車身內(nèi)腔電泳不良的試驗(yàn)驗(yàn)證。

2.6 試驗(yàn)方案1

D07中門內(nèi)腔電泳不良解決方案驗(yàn)證（局部電泳解決方案）：選取17臺車身，將中門開啟角度大小、中門開防電磁屏蔽孔、車身內(nèi)部是否懸掛輔助陽極管作為方案實(shí)施的三個(gè)變量因素，按照順序?qū)?7臺車輛進(jìn)行電泳處理，待電泳過后，觀察該17臺車的中門內(nèi)腔電泳效果。

2.6.1 中門開孔試驗(yàn)方案如下所示

（1）中門開孔以及中門開啟高度都大的情況（有無輔助陽極）。

（2）中門開孔以及中門開啟高度都小的情況（有無輔助陽極）。

（3）中門不開孔以及中門開啟高度都大的情況（有無輔助陽極）。

（4）中門不開孔以及中門開啟高度都小的情況（有無輔助陽極）。

（5）后9臺車，電泳情況基本相似，左右中門右下角區(qū)域電泳效果不理想（沒有開孔、中門開啟高度一致、無輔助陽極）。

2.7 試驗(yàn)方案1結(jié)果

根據(jù)以上17臺車試驗(yàn)方案的結(jié)果分析對比，可以得出結(jié)論：其余電泳工藝條件維持不變，中門開防電磁屏蔽孔及中門開啟角度都小的情況下。

（1）車身內(nèi)腔有輔助裸陽極的電泳效果很好。

（2）車身內(nèi)腔無輔助陽極的電泳效果較差。

2.8 試驗(yàn)方案2

D07整車車身內(nèi)腔電泳不良解決方案驗(yàn)證：

選取19臺車身，將陽極管（長）、陽極管（短）、陽極板、后背門開啟角度、陽極板到車身后地板距離、陽極板到后背門距離（陽極板后懸掛點(diǎn)到撐起的背門距離）、陽極管到車身后地板距離、陽極管到后背門距離（陽極管后懸掛點(diǎn)到撐起的背門距離）、后背門是否帶導(dǎo)流鐵絲作為方案實(shí)施的變量因素，按照順將19臺車輛進(jìn)行電泳處理，待電泳過后，觀察該19臺車的車身內(nèi)腔電泳效果，試驗(yàn)過程部分效果圖如下圖5所示。

圖5 試驗(yàn)2過程部分效果圖示

（1）試驗(yàn)1（陽極板為主要因素）：車身懸掛陽極板、懸掛的陽極板到后背門距離正常（正常距離為25 cm）、懸掛的陽極板距離車身地板距離正常（鐵鏈長度為40 cm）、后背門開啟角度為40°、后背門上綁導(dǎo)流鐵絲。

（2）試驗(yàn)2（陽極板為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離低（鐵鏈長度為50 cm）、后背門開啟角度40°、不帶導(dǎo)流鐵絲。

（3）試驗(yàn)3（長陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度為40°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（4）試驗(yàn)4（長陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離低、后背門開啟角度40°、不帶導(dǎo)流鐵絲。

（5）試驗(yàn)5（1根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度20°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（6）試驗(yàn)6（1根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度20°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（7）試驗(yàn)7（1根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度30°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（8）試驗(yàn)8（1根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度30°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（9）試驗(yàn)9（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離低、后背門開啟角度50°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（10）試驗(yàn)10（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離低、后背門開啟角度40°、不帶導(dǎo)流鐵絲。

（11）試驗(yàn)11（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離高、后背門開啟角度40°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（12）試驗(yàn)12（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離遠(yuǎn)（距離為40 cm）、到地板距離低、后背門開啟角度40°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（13）試驗(yàn)13（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離遠(yuǎn)、到地板距離正常、后背門開啟角度60°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（14）試驗(yàn)14（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離遠(yuǎn)、到地板距離正常、后背門開啟角度60°、帶導(dǎo)流鐵絲。

（15）試驗(yàn)15（兩根短陽極管為主要因素）：到后背門距離正常、到地板距離正常、后背門開啟角度40°、不帶導(dǎo)流鐵絲。

（16）試驗(yàn)16（只改變后背門角度，其余因素不變）：后背門角度改為20°，不添加陽極板和陽極管，后背門上方也不增加導(dǎo)流鐵絲。

（17）試驗(yàn)17（只改變后背門角度，其余因素不變）：

后背門角度改為20°，不添加陽極板和陽極管，后背門上方也不增加導(dǎo)流鐵絲。

（18）試驗(yàn)18（只改變后背門角度，其余因素不變）：后背門角度改為40°，不添加陽極板和陽極管，后背門上方也不增加導(dǎo)流鐵絲。

（19）試驗(yàn)19（只改變后背門角度，其余因素不變）：后背門角度改為40°，不添加陽極板和陽極管，后背門上方也不增加導(dǎo)流鐵絲。

2.9 試驗(yàn)方案2結(jié)果

根據(jù)19臺車輛試驗(yàn)驗(yàn)證：在單臺車上放兩根短的陽極管（并進(jìn)行短接）、輔助陽極離車身地板高度正常（約為40 cm左右）、輔助陽極后懸掛點(diǎn)與后背門距離（約25 cm）的情況下，其電泳效果呈最理想狀態(tài)。且后背門內(nèi)腔上部電泳的好壞，與后背門開啟角度有關(guān)，當(dāng)后背門撐起角度為20°的時(shí)候，后背門內(nèi)板上部電泳效果良好，與是否安放導(dǎo)流鐵絲無直接關(guān)系。

3 試驗(yàn)方案3

3.1 D10車型車身內(nèi)腔電泳改善方案實(shí)施情況

在對D07車型驗(yàn)證方案成功的基礎(chǔ)上，D10車型車身電泳時(shí)，內(nèi)腔直接增加了輔助裸陽極，其驗(yàn)證效果如表1所示。

表1 驗(yàn)證效果

加輔助陽極位置漆膜厚度/μm 12345 左前門7.86.86.36.17.8 中滑門8.56.95.85.95.9 右側(cè)圍7.86.36.75.76.3 后門6.86.87.85.26.8 加輔助陽極位置漆膜厚度/μm 12345 左前門16.818.818.319.117.8 中滑門18.517.916.816.918.9 右側(cè)圍15.818.320.719.721.3 后門15.819.815.820.216.8

3.2 試驗(yàn)方案3結(jié)果

通過表1所示：D10內(nèi)表面膜厚大幅度提升，平均為6 μm～10 μm。驗(yàn)證得出結(jié)論：D10車型內(nèi)部采用增加輔助裸陽極的方式可有效提升車身內(nèi)腔電泳效果。

4 優(yōu)化車身內(nèi)腔注蠟工藝

（1）D07/D10車型由于受車身設(shè)計(jì)限制，局部鈑金縫隙間和其他隱蔽的區(qū)域無電泳漆，如屏蔽空穴、墊片底面、鈑金搭接縫及受外界污染物影響螺帽和螺釘下縫隙內(nèi)積存的少量靜止水或其他腐蝕性介質(zhì)，可能會發(fā)生強(qiáng)烈的局部腐蝕隱患。為進(jìn)一步杜絕售后車輛因內(nèi)腔電泳不良、產(chǎn)生售后銹蝕隱患，通過優(yōu)化D07/D10車型車身注蠟工藝來進(jìn)行彌補(bǔ)。

1）D07車身注蠟位置為：左右前門內(nèi)腔、左右中門內(nèi)腔、左右側(cè)圍內(nèi)腔、前壁板側(cè)板焊接總成、A/B/C柱。

2）D10注蠟位置：左右前門內(nèi)腔、左右中門內(nèi)腔、左右側(cè)圍內(nèi)腔。

（2）注蠟工藝要求

1）針對內(nèi)腔電泳膜厚偏薄、四門兩蓋流水孔區(qū)域、地板縱梁孔位置采取注防腐蠟方式，操作過程中關(guān)鍵要控制注蠟槍（轉(zhuǎn)子長槍）的轉(zhuǎn)速和蠟的霧化情況以及槍頭的移動(dòng)速度，一般膜厚應(yīng)達(dá)到≥50 μm以上。防銹蠟在內(nèi)腔表面自然干燥成膜，注蠟后無產(chǎn)生流掛等現(xiàn)象。

2）噴蠟前，用黃膠帶遮蔽容易滴漏防腐蠟的工藝孔。

3）噴涂后，車身外表面（非涂面）殘留防腐蠟要及時(shí)清擦干凈。

5 提高D07/D10車型車身內(nèi)腔泳透率和防銹的方案

結(jié)合以上3次車身電泳不良的試驗(yàn)方案驗(yàn)證結(jié)果，最終確定提高D07/D10車型車身內(nèi)腔泳透率和防銹的方案為以下幾點(diǎn)：

（1）中門開防電磁屏蔽孔（D10中門不需要開設(shè)防電磁屏蔽孔）；

（2）單臺車上放兩根短的裸陽極管（并進(jìn)行短接）；

（3）輔助陽極懸掛離車身地板高度（約為40 cm左右）；

（4）輔助陽極后懸掛點(diǎn)與后背門距離為25 cm；

（5）后背門通過工裝撐起角度為20°；

（6）為杜絕整車售后造成車身銹蝕隱患，優(yōu)化車身內(nèi)腔注蠟工藝。

6 效果驗(yàn)證

D07/D10車身電泳改進(jìn)方案及內(nèi)腔注蠟工藝實(shí)施后，剖檢車身進(jìn)行效果驗(yàn)證（以D07車型為例）。

（1）剖檢車身的電泳工藝與試驗(yàn)車身電泳工藝一致。

（2）剖檢時(shí)間：實(shí)施電泳改進(jìn)方案3個(gè)月以后。

（3）D07整車剖檢拆解效果，如圖6所示。

（4）拆解及檢驗(yàn)工具：氣動(dòng)錘、等離子切割機(jī)、膜厚儀。

（5）車身電泳質(zhì)量評審區(qū)域/評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如下所示：

評審區(qū)域：車門、側(cè)圍、縱梁總成等內(nèi)腔及夾層區(qū)域。

評審內(nèi)容：電泳漆膜厚，內(nèi)腔有無銹蝕狀態(tài)。

內(nèi)表面≥12 μm，內(nèi)腔膜厚≥6 μm，合格。

（6）電泳（漆膜）情況檢測（局部統(tǒng)計(jì)），如表2所示。

表2 電泳（漆膜）情況檢測（局部統(tǒng)計(jì)）

序號位置平均膜厚/μm測量結(jié)果 1翼子板左/右內(nèi)腔25合格 2左/右前門外蒙皮內(nèi)表面15合格 3左/右前門內(nèi)蒙皮內(nèi)表面16合格 4左/右中滑門內(nèi)蒙皮內(nèi)表面22合格

（7）D07剖檢后局部位置電泳膜厚前后測試對比，整體電泳膜厚提高5 μm～10 μm。

7 評估結(jié)論

改良方案實(shí)施后，通過后期對D07/D10車身抽檢剖解觀察、測量內(nèi)腔電泳膜厚，得出結(jié)論：車身的各部位內(nèi)腔電泳質(zhì)量均得到有效改善，尤其后側(cè)圍上邊梁、B柱、C柱、D柱、縱梁、橫梁、下裙邊，尤其是車身內(nèi)腔及鈑金夾層?；谖宜据p客涂裝車間現(xiàn)狀，采用在車身內(nèi)腔增加輔助陽極這一舉措能夠在不改變涂裝設(shè)備及電泳材料的情況下，快速有效改善車身內(nèi)腔電泳效果，降本增效，達(dá)到了預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)，但也存在增加作業(yè)工時(shí)及作業(yè)工序的弊端。后期我司會從“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”等方面再逐步完善電泳工藝，進(jìn)一步優(yōu)化車身電泳質(zhì)量。

[1] 田彩華,李憲濤,向軍,等.HNSAE15190淺談車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對白車身電泳的影響[C].河南:第十二屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會,2015,09.

Analysis of a Scheme to Improve the Electrophoresis Effect of the Inner Cavity of the Blind Window Vehicle

YANG Jiankang, MA Jian, GUO Qinghai

( Nanjing Jinlong Bus Manufacturing Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 211215 )

This article focuses on the poor electrophoresis of the inner cavity of Nanjing Jinlong D07/D10 blind window models, combined with the actual operating conditions on site, from coating electrophoresis line equipment, tank fluid process parameters, body convex and concave surfaces, leakage holes, exhaust holes and anti-electromagnetic shielding design.Through systematic analysis and process verification, a low-cost, convenient and quick improvement scheme was found,and the scheme has achieved good results in practical applications.

Blind window; Swimming penetration; Process verification; Influence

TQ639.3

A

1671-7988(2021)20-175-05

TQ639.3

A

1671-7988(2021)20-175-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.020.045

楊建康（1993—），男，就職于南京金龍客車制造有限公司，擔(dān)任輕型車事業(yè)部工藝工程師崗位（助工），主要從事汽車車身工藝和新產(chǎn)品開發(fā)工作。