电泳工艺孔设计对车身耐腐蚀性能的影响_金超

1、Modem Finishing | 现代涂装电泳工艺孔设计对车身耐腐蚀性能的影响金超，李婷婷，司进华(华展汽乍工程研究院.沈RI 110141)摘芸：主要研究了车身设计介段电泳开孔的理论居越.结合本公司生产车型电泳涂装現状对电泳开孔设计规律进行总 结并应用于本公司的电泳工艺孔谏计中对电泳试脸车解圳并调整幵孔设计方案最终脸证了该方案的有效枝 关键词：电泳涂族；电泳工艺孔；防腐蚀中图分类号:TQ639文献标志码:B文章编号：1007-9548( 2015)03-0057-04The Effect of Design of Electrophoresis Process Holeon Car Bod

2、y Corrosion ResistanceJIN Cliao. LI Ting-ling. SI Jin-hua(Brilliance Automotive Engineering Kesearch Institute. Shenyang 110141. China)Abstract： This article focused on the design stage of llir body al)out opening clcchx>phorcsis process holes throrrtical basis, combing with our prcxluction model

3、s rlrctrophorrsis coating status, design regular of opening electrophoresis holes were suniinanzrd and applied the company electrophoresis pix)ccss holes. Analomv of the clcctmphorcsis test vehicle, adjusting I hr holrn design, and the final rffrctivrnrss for the program were verifiedKeV words： clcc

4、tnipliorcsis coating: clccti'opliorcsis process hole; anti-corn)sion71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Modem Finishing | 现代涂装71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Modem Finishing | 现代涂装在电泳涂装过程中，由于车身结构不

5、合理电场、 涂料无法达到内腔，内腔部分位置无涂膜而产t成锈 蚀.是车身短期内严朿锈蚀乃至锈穿等问题发生的主 要原因本文从实验宰模型研究，分析了开孔1 j仮金结 构的关系；同时对电泳车身剖解结合数模调金涂膜与 飯金结构的关系；综合以上I丿I纳典型车身电泳开孔 设计规律将该规律应川J新车型开发,并对开孔方案 进行了优化设计最终通过试验车解剖验证了该方案 的可靠性。1电泳工艺孔设计研究1.1理论依据泳透力卩1( Throning Power)是电沉积涂料在规定的 电压和时间内对被涂物背离电极部位的涂覆能力:.泳透力理论模型见公式：收稿日期：2014-02-17作者简介：金超.2003华毕业于沈阳工业

6、学陀化学工程与工艺专业,2(X)3-2011年就职于立邦涂料从审电泳71?=-?-(3)L P式中：Th为管子内涂装高度,cm；a为电力线进人 的断面枳.cm2；丄为管子内涂装面的底边,cm；涂装面 积为ThxL.cm2 ; R为涂膜阻抗;p为涂料液比阻抗。通常涂料的R、p是不变的，车身内腔泳透力性 能是与开孔孔径相联为提高内腔电泳质量,冇必耍对 车身开孔、间隙的情况进行针对性的研究。1.2实验室模型研究1.2.1试脸方案试验方案见表1。试验方案试验条件开孔直径/mm681014203040tti金诃距后m5555S5S1010101010101020202020202020303030303

7、0303071994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Modem Finishing | 现代涂装57MPF71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing | 现代涂装现代涂装 U Moilem Finishing71994-2015 China Academic Journal Electronic Publish

8、ing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing | 现代涂装71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing | 现代涂装1.2.2试验操作设计篠仿四面盒泳透力的试验方法，将不同孔径100 mnw 400 nini* 0.8 min规格的试板.以不同仮金间隙 进行组合、密封电场只在开孔处进人构成不同结构 的试验槐型。1.2.3试验条件按照涂料的标准试验条件,设定试輪参数见表2 0分析：1

9、）在内腔涂装面积固定的悄况下内腔面积/ 开孔面枳数值增大膜厚呈现下降的£5如农明开孔面 积越小进入内腔的电场也就越少涂膜膜厚呈现降低 趋势;2）开孔面积增大，腔内电流密度增加涂膜膜厚上 升，反之腔内电流密度不足，涂膜变薄涂装膜厚变化与开孔1丫径的关系见图3项目参数血压/V250温度比旳41泳时何/s180软启动时间人30»2试验条件1.2.4试验结果3 mmbcffi内腔膜厚 3 mmde面内腔談厚 7 mmbcifij内腔膜皿 7 mmde面内腔瞋讯123456789 10距开孔屮心距离/讪4.1 4.02.52 0 8 6 4 2 0按照以上设定条件试板完成电泳烘干后测

10、定涂 膜厚测定涂痕长度图3距开孔中心梯喪距离与膜忌变化粗孙的关系1.2.5结果分析评价涂装半径与仮金间隔的关系见图12面腔内半艮池面胶内半矩o5.050 505054 3 3 2 2 1 11459.0IillII347102030仮金间fitf/mm图1涂装半径与仮金间隔关系分析：1）飯金间距越小电场进人难度越大涂膜 长度越小;2）盒内第二层内JK（dc）的能力衰减只有第 1层（be）的半；故车身扳金开孔设计时.应预佔第2 层内腔涂装效果作为设计的最低要求。面积比（内腔面积/开孔面枳）与内腔膜厚关系见 图2。分析：1）无论足7 nun 金间距，还是3 mm的扳 金间距.膜耳随着远离开孔逐渐降

11、低膜厚变化方面 3 mm降低得更厉害;2）点有意思的现象：3 >nm的内 腔膜厚反而比7 mm内腔的膜疗要高但涂装的氏度 却没有7 mm的飯金间距的长 原因：在入1处进行 的电泳反应比较剧烈电泳时随发热的现象而且产生 大鼠气体不能冇效地排除堵塞电场的入口 ；在上述 屏蔽作用的影响下开I I处膜厚异常附着;腔内部涂料 电场均不能进入不能被涂装，1.3电泳车剖解凋查对现牛产车剖解后，记录涂膜分布悄况.结合车身 3D数据分析开孔情况和涂装结果的关联性 将现生 产车按区域进行对比分析 车身剖解、CATIA数模区 域划分都按图4实施。图2曲积比（内胯面积/开孔血积）与内腔膜呼曲线图4伍身剖解肌岸、

12、结构分析分区解剖后.采集电泳涂膜的数据同时对该车型 CAT1A数据进行分析将结构数据与涂膜数据进行对 照总结适合我公司的开孔设计规律。1.4车身典型结构开孔方案对车身务部位的共性、特性进行分析比校麻总结71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing | 现代涂装出电泳涂装泳透力相关联的车身结构设计方案1）孔A与孔B在车身直线部位上开孔场合垒本 原则见式。L=rA + rB（2）式中:L为孔间距为孔A的涂装氏度.血为孔 B的涂装长度该式适用

13、于单独腔体，实车开孔原则，适用于多亜腔体：（Mm裙边、乘客舱地板加强横梁等腔体部位孔径爭20 30 mm.间距 200 300 mm,孑L间距 L=5（ /;、+/； 侧围外板与腔内加强板间距最小保持7 mm； 多层加强板上开孔®1520mm间距100 150 mm2）孔A与孔B在车身曲面上开孔情况，开孔形 式见图5。开孔原则：车架横梁、纵梁弯曲部位、防火墙、后座、轮罩等曲 面位迓需要开孔部位与（1）的规则相同需要考虑将 曲面上距离安装平面的方式进行对照。3）当车身内腔有阻描时孔A与孔B配合情况, 开孔孔形式见图6+ rH的设计原则在曲面、多孔位配合时也要按照上 述的I丿;侧进彳亍设

14、i I'合理地设t（孔间距,使电泳涂装范 围做列冇效交叉覆盖图7二维、三维、型面变化图8半血示怠图9二维、三维型血卜孔位分布71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing | 现代涂装图6内腔搭接区域开扎示盘图10 半曲孔位分布71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing

15、| 现代涂装开孔原则：内腔存在加强件或者飯金搭接结构时，需要合理 设定对开孔距离满足开孔的涂装能力.盂要占虑将曲 面上距离安装平面的方式进行对照。4 ）垮虑二维、三维多孔位、型面交叉配合的状况， 该情况下示意图形式见图7 8所示。图示灰色代表泳透力不足的区域.按照距离为 L=心+尼的设汁讯则，虽然在两孔间没冇问题.但多孔 配合时需要考虑对肓区的处理。开孔原则如图9 10所示。各孔之间的分布，不仅要在直线距离上满足L= rA上述设计原则.还不能将牛产线T.艺条件等因素 完全表现出来，即使车身结构采用r相同设t十原則，最 终的结果也存在偏忑 车身内腔泳透力是涂装材料性 质、生产线参数、车身电泳孔设

16、计共同作用的结果2新车型开发与设计方案优化2.1新车型数模分析通过对新车型的数模中显示的开孔孔径、开孔距 离、开孔区域饭金构造的分析预判该区域的电泳涂装 效果，初始阶段开孔分析数据见表3。分析：以上开孔状态不符合多层加强板上开孔 0520 mm.间距100 150 mm要求故产T部分无71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing | 现代涂装MPF71994-2015 China Academic Journal Electronic

17、Publishing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing | 现代涂装现代涂装 H Modem Finishing71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing | 现代涂装71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, M(Mlern Einisliing |

18、现代涂装涂装的状况;加强板间距最小保持7 mm可以满足电泳涂装的耍求;多艮仮金结构.内腔电泳涂装闲堆衰3初始阶段开孔分析数据位盘孔径/mm开孔距离j孔I18孔1与孔2的距离115 mm孔218孔2与孔3的距离130 nun孔310孔3与孔1的距离140 mm2.2设计方案优化为解决涂装能力不足问题增加开孔人约为65 mm的开孔并形成凹台结构结优化后开孔分析数据 见表4所列。表4结构优化后开孔分析数据1位盘孔径/nun开孔距离|孔118孔1与孔2的IEA 115 mm孔218孔2与孔3的距离70 mm孔315孔3与孔4的距离70 mm孔410孔4与孔1的距离70 mm分析：优化方案增加开孔后.各

19、孔间距离分布平 均i亥范围内实现了涂膜的100%汝盖。为应对多层 飯金结构内腔电场进入闲难问题.侧阖里板増加p5 mm开孔增加进入内腔的电场强度，3实车解剖验证3.1解剖验证电泳后车体解剖是电泳泳透力设计内腔结构成功 与否虽终的验证手段该解剖车体是在综合材料彩响、 牛产设备参数影响后对车身结构的设计成果反映，即 使是再完芙的设计，也不能保证不存在偏差这盂要我 们去根据实际的结果对设计进行修正.也是对产品质 量控制的必然手段。丁艺改进前的B柱解制效果产生锈谀如图11 所示。图II某车实际解剖结果局部优化改进在B柱上端Ti接长圆孔进行计算锈 蚀区域明显改善，如图12所示。再次测量膜庁为10-12啊.证明优化描施冇效,1*1 12某任型优化后实际解剖结构局部3.2小结通过上述的电泳后车体解剖后电泳涂膜检杳确 认了上述开孔设计方案实现了泳透力设定口标满足 门咒车防腐蚀'现状需求.可以作为电泳膜厚分析的币 要参考手段。4结语本次研究屁用在本企业某车別项目的开发过程 中通过对新车型数模进行分析使电泳涂装问题捉、 预防提早发现提早修正并FL收到良好的内腔电泳 质呈保证了鶴车的防腐质戢，通过这次研究实践丁作