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引 言

 

車輛在行駛過(guò)程中，道路上的石子會(huì)飛濺到車身上，車身漆面會(huì)受到一定損傷。若漆面受損嚴(yán)重，損傷區(qū)域容易生銹；更有甚者受損區(qū)域會(huì)發(fā)生涂層剝落。當(dāng)前隨著家用轎車的普及，市場(chǎng)消費(fèi)者日漸提高的要求，以及車評(píng)自媒體的興起，對(duì)汽車涂料性能的關(guān)注度越來(lái)越高。汽車抗石擊性的優(yōu)劣直接關(guān)系到消費(fèi)者的口碑及市場(chǎng)銷量。本文從車身板材、涂料工藝、外覆蓋件等方面展開，對(duì)整車抗石擊性及防護(hù)做簡(jiǎn)要敘述和討論。

 

1 涂層的抗石擊性能

 

國(guó)內(nèi)外整車廠對(duì)涂料結(jié)合力都有要求，通常按漆膜劃格標(biāo)準(zhǔn)DIN EN ISO 2409或GB/T 9286—2015進(jìn)行判斷。但劃格實(shí)驗(yàn)無(wú)法完全模擬車輛使用過(guò)程中的涂層綜合性能，需要引入石擊實(shí)驗(yàn)?zāi)M車輛在使用過(guò)程中被路面石子擊打的狀態(tài)。石擊實(shí)驗(yàn)作為涂層的二次應(yīng)力檢測(cè)項(xiàng)目，能夠很好地反應(yīng)出汽車涂料的結(jié)合力、柔韌性及涂料質(zhì)量。

 

以某合資汽車廠為例，通過(guò)一種使用硬質(zhì)顆粒模擬石擊影響的動(dòng)態(tài)方法，來(lái)評(píng)估汽車表面涂層的抗石擊性能。首先在氣壓＞4bar條件下，用100g的鑄鐵顆粒對(duì)車身表面進(jìn)行兩次石擊，之后用清除膠帶撕拉石擊區(qū)域，根據(jù)漆膜的剝落程度來(lái)判斷涂層的抗石擊性能。石擊結(jié)果通常分為4個(gè)等級(jí)，如圖1所示，要求滿足等級(jí)Gt ≤ 2。

 

 

 

圖1 石擊結(jié)果等級(jí)

 

車身石擊防護(hù)涉及車身板材、涂料工藝及外飾件覆蓋保護(hù)等方面。每一部分都和汽車抗石擊性相關(guān)，其中涂料工藝最為重要。對(duì)于車身板材，車身外板通常使用鍍鋅鋼板，極少使用冷軋板，通過(guò)鋅層可以進(jìn)一步提高整車防腐性能。針對(duì)整車石擊區(qū)，規(guī)定車身禁止打磨區(qū)域，保證鋅層的完整性，進(jìn)而提高漆膜抗石擊性。

 

涂裝工藝中通過(guò)選擇涂層組合及優(yōu)化涂料參數(shù)來(lái)提高抗石擊性和整車防腐性能；對(duì)于底盤和門檻等車身底部的正面石擊區(qū)域，則需要通過(guò)PVC涂膠來(lái)保護(hù)車身表面。一些高端車型為進(jìn)一步保護(hù)車身涂層，在車身底盤處使用全套塑料護(hù)板，門檻下部等區(qū)域也使用塑料大飾板。塑料擋板既可以提高抗石擊性，又增加美觀性。

 

2 車身禁止打磨區(qū)域

 

考慮到整車防腐質(zhì)保要求，通常車身外板都選用鍍鋅鋼板，部分內(nèi)板區(qū)域選用冷軋板。一般情況下都要滿足3a涂層質(zhì)保，12a防腐保證。對(duì)于低端車型，部分車身腰線以上外板會(huì)使用冷軋板（6a防腐保證）。車輛行駛過(guò)程中受石子沖擊，漆面會(huì)發(fā)生一定程度的破壞。若漆面剝落嚴(yán)重，短期內(nèi)就能發(fā)生明顯可見的腐蝕?？梢晠^(qū)域車身石擊區(qū)包括前蓋、車頂橫梁、A柱區(qū)域，側(cè)面包括葉子板邊緣、四門下部區(qū)域、側(cè)圍后部等。

 

在電泳漆烘干過(guò)程中，受表面張力作用，邊緣部位的電泳厚度要低于正常部位，附著力也差，俗稱銳邊效應(yīng)。在同等環(huán)境下會(huì)首先發(fā)生腐蝕。該區(qū)域受到石子沖擊后，面漆先被破壞，需要靠底下較薄的電泳層及鋅層來(lái)提供防腐保護(hù)。邊緣區(qū)域由于電泳厚度較薄，在白車身制造過(guò)程中要確保鋅層的完整性。針對(duì)石擊可能導(dǎo)致的涂層剝落進(jìn)而發(fā)生腐蝕的問(wèn)題，如圖2設(shè)立車身禁止打磨區(qū)域，距離邊緣30mm以內(nèi)區(qū)域禁止打磨，需要保證鍍鋅層的完整性。

 

 

圖2 車身禁止打磨區(qū)域

 

在車輛生產(chǎn)制造過(guò)程中，需要質(zhì)保部門聯(lián)合涂裝車間對(duì)白車身來(lái)車進(jìn)行檢查，同時(shí)明確告知車身車間邊緣部位禁止打磨要求，避免嚴(yán)重打磨車流出，發(fā)生售后抱怨，造成不必要的損失。

 

3涂裝工藝

 

當(dāng)車輛流入涂裝車間后，白車身首先進(jìn)行電泳涂裝，再進(jìn)行聚氯乙烯PVC涂膠、面漆、注蠟等工藝。其中底部抗石擊PVC涂膠工藝和涂料涂裝工藝與整車抗石擊關(guān)系密切。

 

3.1 底部PVC涂膠保護(hù)

 

車輛在行駛過(guò)程中，底盤和輪罩處很容易受到碎石、泥沙的沖擊。車速越快沖擊力越大，被擊打或者刮花的漆面很容易脫落。車身板材失去涂層的保護(hù)，很容易銹蝕。通常車身底部涂層很難正面對(duì)抗行駛過(guò)程中的碎石沖擊，目前整車廠常用的手段是使用抗石擊聚氯乙烯PVC涂膠。通常在涂裝車間電泳工藝以后噴涂PVC材料，然后通過(guò)烘烤固化，形成一道降噪、減震、抗石擊、防腐的涂層。

 

對(duì)于車身底部的抗石擊要求，如圖3所示，紅色區(qū)域和黃色區(qū)域?yàn)楦唢L(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。一般紅色區(qū)域要求涂層膜厚在1200 µm以上，主要為車身底盤兩側(cè)，最易受到碎石沖擊；黃色區(qū)域要求500 µm以上，主要為門檻兩側(cè)靠下10cm部位及備胎坑前部。

 

 

 

圖3  PVC涂膠分布

 

在生產(chǎn)制造過(guò)程中，質(zhì)保部門通過(guò)整車防腐檢查監(jiān)控PVC涂膠厚度。針對(duì)PVC涂膠厚度明顯偏低或者部分位置PVC缺失等情況要求涂裝車間進(jìn)行優(yōu)化，缺陷車進(jìn)行返工。針對(duì)PVC厚度偏高、堆積等現(xiàn)象，如果不影響后道裝配可以不做調(diào)整。

 

3.2 涂料涂層的選擇

 

針對(duì)車身可見面的抗石擊防護(hù)，由于不像車身底盤、門檻等區(qū)域直接受到碎石沖擊，往往是受到二次沖擊，并且碎石量不會(huì)像底盤那么大。同時(shí)PVC涂膠由于目視外觀較丑不適用于可視區(qū)域，往往需要通過(guò)調(diào)整涂料涂層及工藝來(lái)提高抗石擊性。

 

常見的汽車涂裝工藝過(guò)程包括預(yù)處理、電泳、PVC密封（含細(xì)密封、粗密封、底部防護(hù)）、中涂（傳統(tǒng)涂料工藝含中涂；新型水性工藝不含中涂），面漆（色漆、清漆，其中水性工藝的色漆可以選擇是否需要預(yù)噴），注蠟等工序。

 

本文通過(guò)選取傳統(tǒng)溶劑型單色漆、傳統(tǒng)溶劑型金屬漆、水性單色漆、水性金屬漆、水性帶預(yù)噴單色漆及水性帶預(yù)噴金屬漆（涂料膜厚控制在90~110µm），進(jìn)行石擊實(shí)驗(yàn)，對(duì)比不同類型涂料的抗石擊性能。結(jié)果見表1。 

 

表1 不同涂層的抗石擊結(jié)果

 

 

從表1可以得出以下3點(diǎn)結(jié)論：

 

1)傳統(tǒng)溶劑型涂層抗石擊性能優(yōu)于水性涂層；

 

2)金屬漆的抗石擊性能優(yōu)于單色漆；

 

3)水性涂層帶預(yù)噴涂后抗石擊性能提高。

 

溶劑型涂層由于含中涂，故抗石擊性能較為優(yōu)異，但隨著環(huán)保法規(guī)要求越來(lái)越高，逐漸被水性涂層所取代?，F(xiàn)在新建的整車廠涂裝工藝都采用水性工藝。針對(duì)水性工藝，車身外表區(qū)域盡量增加預(yù)噴涂來(lái)提高涂層的抗石擊性，特別是水性單色漆。

 

4 外覆蓋件保護(hù)

 

針對(duì)車身腰線以下的輪罩區(qū)域、門檻下部區(qū)域等，是石子最先沖擊到的區(qū)域，可以通過(guò)安裝擋泥板、門檻飾板、輪眉等塑料件來(lái)提高抗石擊性。

 

門檻區(qū)域?yàn)榱颂岣咄庥^美觀度，使用門檻大飾板頂替PVC涂層來(lái)提高門檻抗石擊性，如圖4所示。輪罩外表面通過(guò)安裝輪眉來(lái)保護(hù)涂層，輪罩內(nèi)部則通過(guò)安裝塑料擋板來(lái)阻擋車輪飛濺起的碎石。

 

 

 

圖4 門檻飾板

 

另外在總裝車間完成底盤合攏后，類似后橋、副車架等外購(gòu)件由于只含一道黑色的電泳漆，抗石擊性能有限，車輛使用一定時(shí)間后由于電泳漆表面破壞，容易發(fā)生銹蝕。目前部分高檔車型底盤使用全套護(hù)板來(lái)提高車輛的抗石擊防腐性能。

 

 

圖5 底部塑料護(hù)板

 

結(jié) 語(yǔ)

 

從車身板材、PVC涂膠、涂裝工藝、塑料保護(hù)板等方面介紹了整車石擊防護(hù)。當(dāng)前，隨著消費(fèi)者對(duì)汽車產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，整車抗石擊又作為一項(xiàng)重要指標(biāo)，同時(shí)關(guān)系到整車防腐，必須要保證整車優(yōu)異的抗石擊性能。目前國(guó)內(nèi)外整車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，尤其是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)接近飽和，整車廠都在追求低成本高附加值的目標(biāo)?？刂坪谜嚳故瘬粜赃€是一個(gè)長(zhǎng)期、存在一定難度、需要不斷改進(jìn)和摸索的過(guò)程。