汽车白车身密封和防腐设计.docx
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汽车白车身密封和防腐设计
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：
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：
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：
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&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：
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&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：
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&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D30两种规格。
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．车身防腐密封总结以及发展趋势
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_0012
2、PSAB155050
3、CAVT53N3A16A60CYCLESAPRESDEBOUTONNAGE
4、PSAB748310IND：
B
5、PSADMOV_MXP00_0528
6、PSAB141440
7、PSAB142600
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