浅析一种改进盲窗车型内腔电泳效果的方案

杨建康，马坚，郭青海

浅析一种改进盲窗车型内腔电泳效果的方案

杨建康，马坚，郭青海

（南京金龙客车制造有限公司，江苏 南京 211215）

文章就南京金龙D07/D10盲窗车型内腔电泳不良问题，结合现场实际作业情况，从涂装电泳线设备、槽液工艺参数、车身凸凹面、漏液孔、排气孔及防电磁屏蔽设计等方面系统分析，并通过工艺验证，找到了一种成本低且方便快捷的改进方案，且该方案在实际应用中取得了较好的成效。

盲窗；泳透力；工艺验证；影响

引言

近年来，关于汽车防腐问题逐渐被各车企列为重大质量改进项目，内腔电泳膜厚更是其关注的核心，使其达到防腐蚀技术标准要求是研究的重点。南京金龙D07/D10车型受前期设计及涂装电泳设备硬件条件所限制，导致类似盲窗车型电泳内腔质量一致性差。为此，经过后期对电泳车身剖解试验，实际验证并分析电泳车身内腔膜厚数据，制定出适合本公司生产线的白车身电泳内腔质量提升方案，达到车身防腐蚀性、耐久性要求，满足整车的商品化及杜绝售后车辆出现锈蚀隐患。

1 漆前处理关键工序概述

（1）脱脂：是将工件表面上的油脂、铁屑、残胶等杂质清洗干净，以保证车身板材表面洁净度。

（2）硅烷：是一种无磷转化膜表面处理工艺，在基材表面形成惰性、致密的连续薄膜，提高金属基材与涂层间的附着力耐蚀性。

（3）阴极电泳（CED）：是一种将被涂件（车身）浸入纯水稀释的水性涂料中，通过在涂料溶液中通入额定直流电，在阴极电泳涂装过程中，被涂物作为阴极（带负电）、涂料槽液为阳离子型水性涂料（带正电荷），整个过程中正电荷阳离子型水性涂料被吸引到阴极（被涂物）表面，形成均一涂膜的过程。

2 车身内腔电泳质量改善原因分析试验过程

2.1 试验背景

D07/D10车型在试制生产阶段，剖解发现车厢内部顶盖、左侧围中部、右侧围中部、地板中部、地板检修盖、顶盖与横梁内缝、B柱至D柱之间各内腔均无电泳漆膜，烘烤完毕后内腔裸露钣金处易锈蚀。

2.2 电泳不良工艺排查分析

（1）电泳良好部位与电泳不良部位的钣金材质、表面处理工艺都一样，同时把D07/D10车身在其他生产线做前处理薄膜处理后，在我司电泳线进行电泳，发现车身内腔电泳不良现象依然存在。（排除车身钣金材质和前处理工艺的因素影响。）

（2）涂装前处理电泳线采用传统间歇式自行葫芦输送方式（进出槽垂直升降），车身在电泳槽内的最大摆动角度为14°，D07/D10车身内腔有大面积电泳不上，增加吊具在电泳槽内的最大摆动角度14°以后，内腔电泳不良的效果无改善。（排除吊具摆动角度因素。）

（3）电泳槽周围布置的阳极膜管与底部裸阳极管总面积达83 m2，经计算符合理论设计阳极面积：车身电泳面膜=4:1的要求。（排除。）

（4）物流盲窗车型结构上设计容易在内腔产生“气室”效应，导致电泳过程的气体无法被排出，双层钣金间隙小造成电磁屏蔽所致[1]使电泳液不能够与车身内腔充分接触。（锁定要因。）

（5）D07/D10车型后背门撑开角度过大，且后背门顶部呈弧形，易发生“气室”现象。（锁定要因。）

2.3 试验的理论参考依据

一般电泳不良常见的产生严重的部位有左/右中门内腔、左/右前门内腔、后背门内腔等，此类部位一般是内腔泳透率差，常见原因是缺少排气工艺孔，排气不畅形成气室，钣金间隙小造成电磁屏蔽[1]。

（1）车身结构设计；

（2）排气孔设计；

（3）漏液孔设计；

（4）钣金防电磁屏蔽设计；

（5）电泳时间分析；

（6）电泳电压分析。

2.4 试验条件及方案

试验条件：

2.4.1 电泳信息

（1）电泳场所：轻客涂装电泳线；

（2）现场施工电压：一段140 V（60 s），二段280 V（120 s）；

（3）槽液温度：30 ℃（标准：30 ℃±2 ℃）；

（4）固体份：19.6%（标准：18%～22%）；

（5）槽液其他工艺参数：均满足工艺要求；

（6）膜厚要求：车身外表面≥18 μm±2 μm，内表面≥12 μm，内腔≥6 μm。

2.4.2 绘制原理图、设计取电装置和辅助裸阳极装置

原理图、设计取电装置和辅助裸阳极装置如图1、图2、图3所示。

图1 辅助裸阳极取电原理示意图

图2 辅助阳极管原理图

图3 阳极板原理图

2.4.3 辅助阳极电源

（1）辅助阳极电源与电泳线共用电源，不用额外增加阳极电源。

（2）具有辅助阳极专用控制箱，箱内设阳极电源断路器，当某些车型不需要使用辅助阳极时，可直接切断系统电源，保证使用过程操作安全。

（3）设有阳极电源接触器，与电泳线控制系统相连，确保辅助阳极系统运行安全可靠。

（4）设有定时器，辅助阳极系统通电时间可调（0～999 s），通过调整通电时间，可以按工艺要求调整车身内腔电泳漆膜厚度。

2.4.4 电源通道

（1）在原阴极电源接触母排上方增加辅助阳极接触母排，吊具进入电泳工位后，辅助电源通道接通，吊具离开电泳工位电源通道切断，确保安全，如图4所示。

图4 辅助阳极接触母排

（2）吊具原阴极电源集电器上方增加辅助阳极集电器，吊具进入电泳工位后，集电器接触母排，电源通道接通，吊具离开电泳工位电源通道切断，确保安全。

（3）吊具至车身段电源线与原阴极电源线共用通道，安全美观。

（4）辅助阳极线与阳极管采用电源线夹连接，方便快捷。

2.5 试验方案简述

因生产任务大、时间紧迫，不允许我们花费大量时间对泳槽液工艺参数优化，故只能优先采取在车身内部增加辅助阳极的方式，进行改善车身内腔电泳不良的试验验证。

2.6 试验方案1

D07中门内腔电泳不良解决方案验证（局部电泳解决方案）：选取17台车身，将中门开启角度大小、中门开防电磁屏蔽孔、车身内部是否悬挂辅助阳极管作为方案实施的三个变量因素，按照顺序将17台车辆进行电泳处理，待电泳过后，观察该17台车的中门内腔电泳效果。

2.6.1 中门开孔试验方案如下所示

（1）中门开孔以及中门开启高度都大的情况（有无辅助阳极）。

（2）中门开孔以及中门开启高度都小的情况（有无辅助阳极）。

（3）中门不开孔以及中门开启高度都大的情况（有无辅助阳极）。

（4）中门不开孔以及中门开启高度都小的情况（有无辅助阳极）。

（5）后9台车，电泳情况基本相似，左右中门右下角区域电泳效果不理想（没有开孔、中门开启高度一致、无辅助阳极）。

2.7 试验方案1结果

根据以上17台车试验方案的结果分析对比，可以得出结论：其余电泳工艺条件维持不变，中门开防电磁屏蔽孔及中门开启角度都小的情况下。

（1）车身内腔有辅助裸阳极的电泳效果很好。

（2）车身内腔无辅助阳极的电泳效果较差。

2.8 试验方案2

D07整车车身内腔电泳不良解决方案验证：

选取19台车身，将阳极管（长）、阳极管（短）、阳极板、后背门开启角度、阳极板到车身后地板距离、阳极板到后背门距离（阳极板后悬挂点到撑起的背门距离）、阳极管到车身后地板距离、阳极管到后背门距离（阳极管后悬挂点到撑起的背门距离）、后背门是否带导流铁丝作为方案实施的变量因素，按照顺将19台车辆进行电泳处理，待电泳过后，观察该19台车的车身内腔电泳效果，试验过程部分效果图如下图5所示。

图5 试验2过程部分效果图示

（1）试验1（阳极板为主要因素）：车身悬挂阳极板、悬挂的阳极板到后背门距离正常（正常距离为25 cm）、悬挂的阳极板距离车身地板距离正常（铁链长度为40 cm）、后背门开启角度为40°、后背门上绑导流铁丝。

（2）试验2（阳极板为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离低（铁链长度为50 cm）、后背门开启角度40°、不带导流铁丝。

（3）试验3（长阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离正常、后背门开启角度为40°、带导流铁丝。

（4）试验4（长阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离低、后背门开启角度40°、不带导流铁丝。

（5）试验5（1根短阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离正常、后背门开启角度20°、带导流铁丝。

（6）试验6（1根短阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离正常、后背门开启角度20°、带导流铁丝。

（7）试验7（1根短阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离正常、后背门开启角度30°、带导流铁丝。

（8）试验8（1根短阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离正常、后背门开启角度30°、带导流铁丝。

（9）试验9（两根短阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离低、后背门开启角度50°、带导流铁丝。

（10）试验10（两根短阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离低、后背门开启角度40°、不带导流铁丝。

（11）试验11（两根短阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离高、后背门开启角度40°、带导流铁丝。

（12）试验12（两根短阳极管为主要因素）：到后背门距离远（距离为40 cm）、到地板距离低、后背门开启角度40°、带导流铁丝。

（13）试验13（两根短阳极管为主要因素）：到后背门距离远、到地板距离正常、后背门开启角度60°、带导流铁丝。

（14）试验14（两根短阳极管为主要因素）：到后背门距离远、到地板距离正常、后背门开启角度60°、带导流铁丝。

（15）试验15（两根短阳极管为主要因素）：到后背门距离正常、到地板距离正常、后背门开启角度40°、不带导流铁丝。

（16）试验16（只改变后背门角度，其余因素不变）：后背门角度改为20°，不添加阳极板和阳极管，后背门上方也不增加导流铁丝。

（17）试验17（只改变后背门角度，其余因素不变）：

后背门角度改为20°，不添加阳极板和阳极管，后背门上方也不增加导流铁丝。

（18）试验18（只改变后背门角度，其余因素不变）：后背门角度改为40°，不添加阳极板和阳极管，后背门上方也不增加导流铁丝。

（19）试验19（只改变后背门角度，其余因素不变）：后背门角度改为40°，不添加阳极板和阳极管，后背门上方也不增加导流铁丝。

2.9 试验方案2结果

根据19台车辆试验验证：在单台车上放两根短的阳极管（并进行短接）、辅助阳极离车身地板高度正常（约为40 cm左右）、辅助阳极后悬挂点与后背门距离（约25 cm）的情况下，其电泳效果呈最理想状态。且后背门内腔上部电泳的好坏，与后背门开启角度有关，当后背门撑起角度为20°的时候，后背门内板上部电泳效果良好，与是否安放导流铁丝无直接关系。

3 试验方案3

3.1 D10车型车身内腔电泳改善方案实施情况

在对D07车型验证方案成功的基础上，D10车型车身电泳时，内腔直接增加了辅助裸阳极，其验证效果如表1所示。

表1 验证效果

加辅助阳极位置漆膜厚度/μm 12345 左前门7.86.86.36.17.8 中滑门8.56.95.85.95.9 右侧围7.86.36.75.76.3 后门6.86.87.85.26.8 加辅助阳极位置漆膜厚度/μm 12345 左前门16.818.818.319.117.8 中滑门18.517.916.816.918.9 右侧围15.818.320.719.721.3 后门15.819.815.820.216.8

3.2 试验方案3结果

通过表1所示：D10内表面膜厚大幅度提升，平均为6 μm～10 μm。验证得出结论：D10车型内部采用增加辅助裸阳极的方式可有效提升车身内腔电泳效果。

4 优化车身内腔注蜡工艺

（1）D07/D10车型由于受车身设计限制，局部钣金缝隙间和其他隐蔽的区域无电泳漆，如屏蔽空穴、垫片底面、钣金搭接缝及受外界污染物影响螺帽和螺钉下缝隙内积存的少量静止水或其他腐蚀性介质，可能会发生强烈的局部腐蚀隐患。为进一步杜绝售后车辆因内腔电泳不良、产生售后锈蚀隐患，通过优化D07/D10车型车身注蜡工艺来进行弥补。

1）D07车身注蜡位置为：左右前门内腔、左右中门内腔、左右侧围内腔、前壁板侧板焊接总成、A/B/C柱。

2）D10注蜡位置：左右前门内腔、左右中门内腔、左右侧围内腔。

（2）注蜡工艺要求

1）针对内腔电泳膜厚偏薄、四门两盖流水孔区域、地板纵梁孔位置采取注防腐蜡方式，操作过程中关键要控制注蜡枪（转子长枪）的转速和蜡的雾化情况以及枪头的移动速度，一般膜厚应达到≥50 μm以上。防锈蜡在内腔表面自然干燥成膜，注蜡后无产生流挂等现象。

2）喷蜡前，用黄胶带遮蔽容易滴漏防腐蜡的工艺孔。

3）喷涂后，车身外表面（非涂面）残留防腐蜡要及时清擦干净。

5 提高D07/D10车型车身内腔泳透率和防锈的方案

结合以上3次车身电泳不良的试验方案验证结果，最终确定提高D07/D10车型车身内腔泳透率和防锈的方案为以下几点：

（1）中门开防电磁屏蔽孔（D10中门不需要开设防电磁屏蔽孔）；

（2）单台车上放两根短的裸阳极管（并进行短接）；

（3）辅助阳极悬挂离车身地板高度（约为40 cm左右）；

（4）辅助阳极后悬挂点与后背门距离为25 cm；

（5）后背门通过工装撑起角度为20°；

（6）为杜绝整车售后造成车身锈蚀隐患，优化车身内腔注蜡工艺。

6 效果验证

D07/D10车身电泳改进方案及内腔注蜡工艺实施后，剖检车身进行效果验证（以D07车型为例）。

（1）剖检车身的电泳工艺与试验车身电泳工艺一致。

（2）剖检时间：实施电泳改进方案3个月以后。

（3）D07整车剖检拆解效果，如图6所示。

（4）拆解及检验工具：气动锤、等离子切割机、膜厚仪。

（5）车身电泳质量评审区域/评价标准，如下所示：

评审区域：车门、侧围、纵梁总成等内腔及夹层区域。

评审内容：电泳漆膜厚，内腔有无锈蚀状态。

内表面≥12 μm，内腔膜厚≥6 μm，合格。

（6）电泳（漆膜）情况检测（局部统计），如表2所示。

表2 电泳（漆膜）情况检测（局部统计）

序号位置平均膜厚/μm测量结果 1翼子板左/右内腔25合格 2左/右前门外蒙皮内表面15合格 3左/右前门内蒙皮内表面16合格 4左/右中滑门内蒙皮内表面22合格

（7）D07剖检后局部位置电泳膜厚前后测试对比，整体电泳膜厚提高5 μm～10 μm。

7 评估结论

改良方案实施后，通过后期对D07/D10车身抽检剖解观察、测量内腔电泳膜厚，得出结论：车身的各部位内腔电泳质量均得到有效改善，尤其后侧围上边梁、B柱、C柱、D柱、纵梁、横梁、下裙边，尤其是车身内腔及钣金夹层。基于我司轻客涂装车间现状，采用在车身内腔增加辅助阳极这一举措能够在不改变涂装设备及电泳材料的情况下，快速有效改善车身内腔电泳效果，降本增效，达到了预期的质量目标，但也存在增加作业工时及作业工序的弊端。后期我司会从“人、机、料、法、环、测”等方面再逐步完善电泳工艺，进一步优化车身电泳质量。

[1] 田彩华,李宪涛,向军,等.HNSAE15190浅谈车身结构设计对白车身电泳的影响[C].河南:第十二届河南省汽车工程科技学术研讨会,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

杨建康（1993—），男，就职于南京金龙客车制造有限公司，担任轻型车事业部工艺工程师岗位（助工），主要从事汽车车身工艺和新产品开发工作。