目前,商用汽車所用的材料以金屬為主,而金屬材料普遍存在著腐蝕問題。金屬腐蝕直接影響汽車的外觀、質量和使用壽命,同時也可以造成交通事故和環境污染。據資料介紹,較為普遍的汽車腐蝕是汽車損壞、報廢的重要原因之一。
為保證商用車的耐腐蝕性能和使用壽命,各國汽車專家在大量調查、研究的基礎上,對汽車腐蝕損壞的原因進行分析,不斷改進汽車的結構設計,完善制造工藝。汽車的內腔防腐蝕結構設計和內腔噴蠟防銹技術是解決汽車內腔防腐蝕行之有效的方法。
1 造成汽車腐蝕的主要原因
1.1 汽車行駛的環境
大氣腐蝕是金屬腐蝕的重要形式之一。我國有寒溫帶、中溫帶、暖溫帶、亞熱帶、熱帶和高原氣候帶6個區,同一地區因大氣中有害雜質組分不同,又可分為農村大氣、海洋大氣、城郊大氣、工業大氣。商用車由于行駛的大氣環境不同,大氣腐蝕程度也有所不同。在大氣中氯化物濃度很高的海邊城市和大氣中含有二氧化硫和煙灰等雜質的工業城市,腐蝕是較為嚴重的。
道路泥沙、碎石飛獬、道路水和道路鹽,對商用車的腐蝕也會造成極大的影響。汽車在泥沙、碎石多的道路上運行,飛速旋轉的車輪將路面的泥沙、碎石揚起,直接碰擊涂覆有保護層或防護涂料的部件,極易引發腐蝕。另外,揚起的泥沙沉積在一些零部件上的縫隙中,引起嚴重的沉積腐蝕和縫隙腐蝕。路面水隨著車輪旋轉飛獬到汽車各處,在汽車表面形成水膜,使沉積的泥沙維持潮濕狀態,加速了汽車底盤下部和排水孔中的腐蝕。道路上噴撒的防凍鹽和防塵鹽溶解在雨水和雪水中,形成腐蝕性極強的介質,獬射到汽車部件上,使部件長期處于含有鹽分、潮濕的環境中,腐蝕很嚴重。
1.2汽車的腐蝕類型及原因
汽車的腐蝕分為3類,汽車發生的一般性外觀損傷和銹蝕稱為外觀腐蝕。車體內、外的空隙和空腔,由于積水或積沉電解質水溶液而造成鋼板從內到外的銹蝕稱為穿孔腐蝕。汽車的高強度部分或要害部分的腐蝕,可損害汽車的安全性,稱為結構腐蝕。常見的汽車腐蝕類型及原因分析見表1。
表1
本文只討論防止汽車內腔腐蝕的有效措施,解決縫隙腐蝕、焊縫腐蝕和空腔結構沉積腐蝕的問題。商用車駕駛室總成的橫梁、縱梁、底板和車門下部是腐蝕的頻發區,腐蝕比較集中在夾層、疊合處、柱的空心結構的中下部邊緣等處,是由于濕氣、水、鹽分、腐蝕性的氣體和泥土等積存,加之結構中通風和排水不暢造成的腐蝕。
2 提高商用車內腔耐腐蝕性的措施
2.1 從結構設計方面避免內腔腐蝕
汽車設計師要了解金屬的腐蝕原理與腐蝕形態、各種環境對汽車用材的影響、腐蝕防護的方法和效果、商用車內腔結構和腐蝕的關系,注重封閉區域和滯留處的設計,避免沉積腐蝕和縫隙腐蝕。內腔設計必須遵循的原則有:a.設計的形狀和結構要盡可能地保證涂裝工藝順利進行,實在無法實現涂裝的地方,要能夠以噴涂內腔蠟的方式進行補救。所開工藝孔應既有利于噴槍嘴覆蓋內腔的全部表面,又能防止水蒸氣或碎石砂粒直接進入;b.設計的結構、外形、連接方式要盡可能減少或消除腐蝕介質滲入和滯留,排水孔應位于封閉區域和滯留處的最低點。合理的防腐蝕結構設計可大大減輕汽車的腐蝕,商用車的車門、駕駛室內腔在生產中往往難以涂裝,因表面缺少保護層,是易腐蝕的部位,必須進行合理的防腐蝕結構設計。
(1)車門部件的設計
車門主要由車門外板、內骨架板、鉸鏈加強板和側面抗沖擊板組成,是一個空腔結構的總成。電泳漆的涂裝工藝常常難以達到內腔表面,且進入的腐蝕介質和水氣不易排出,是最容易被腐蝕的總成之一。為此,設計時采取了下列措施。
a.車門前、后邊緣的內、外覆蓋板間的距離應盡可能大,兩鋼板間的開口≥15°,以便于進行涂裝和潮氣排出(見圖1)。
b.在車門的最低位置設排水孔,所有的水平表面應以不小于10°的角度向排水孔方向傾斜,以有利于積水的排出(見圖2)。
圖2:最低位置設排水孔
c.鉸鏈加強筋的位置設計應限制在與門鉸鏈接觸的部位,盡量避免與鋼板大面積的接觸,如需要接觸時,與鋼板之間應保持一定的距離(見圖3)。
d.玻璃窗框最好采用整體方式,這樣,外板延伸處的框架不易被密封條上的腐蝕物腐蝕(見圖4)。
圖4 玻璃窗框結構
e.為避免不同金屬之間因接觸而發生腐蝕問題,車門外板與抗沖擊桿之間小縫隙,并涂有樹脂粘接涂料。
(2)駕駛室總成的內腔設計
a.駕駛室空腔的設計盡量將其設置在駕駛室內,以避免泥漿、砂石等腐蝕介質的浸入。空腔部位容易造成積液腐蝕,需要噴涂油漆和內腔防銹蠟進行保護。進行結構設計時,所開操作工藝孔的孔間最小距離為300mm左右。這些孔使用后,用塑料帽塞封閉并不再去除。此外。還需在最低點設置對排水和操作有雙重便利作用的漏水孔,既可以排出涂裝過程中的液體,又可以排出汽車運行中空腔內的積液。以降低空腔中的濕度。
b.駕駛室下部縱梁內部盡量避免設置加強筋或隔板(見圖5)。如果需要內設加強筋時,加強筋和隔板之間要有一定距離。防止腐蝕介質在夾縫間因毛細滲透造成間隙腐蝕(見圖6)。
c. 底板空腔的結構處理(見圖7、圖8)。
d. 要避免在空腔結構的最低位置設置緊固件,否則容易造成腐蝕介質在該部位的滯留,如必須在此位置設置緊固件時應采取的設計見圖9。
2.2內腔防腐蝕技術
(1)駕駛室總成內腔部位的防銹部位
a.車門內腔防銹側圍板內腔“A”內腔和“B”內腔的防銹部位見圖10.
b.駕駛室底板內腔防銹部位見圖11。
c.駕駛室后橫梁內腔防銹部位見圖12.
(2)內腔防銹蠟的技術要求
內腔防銹蠟是由成膜劑、防銹劑、滲透劑和溶劑組成,具有以下的特點。
a.蠟液穩定、均勻、無結晶析出,粘度與設備配套性好,噴蠟過程中霧化好、蠟膜不流淌。
b.蠟膜附著力好,具有良好的滲透性,有利于從不同工藝孔噴涂時蠟膜的完整和連續。
c.具有很好的防銹性能,能夠保證汽車內腔長期的防銹效果。
d.內腔防銹蠟主要的性能指標見表2。
(3)防銹工藝
內腔噴蠟防銹工藝的要點及工藝流程見表3。
(4)防銹工裝設備的技術要求
a.噴蠟室結構噴蠟室由運輸小車、操作區、進風和排風裝置、照明系統、噴蠟設備和防火系統組成(見圖13)。在噴蠟過程中,有部分蠟液沒有噴到內腔中,而是以細霧狀懸浮物的形式飛散到周圍空氣中,造成環境污染。噴蠟室是對駕駛室總成噴涂蠟防銹的場所,同時噴蠟室將噴涂過程中隨蠟霧揮發出來的溶劑限制在室內,并通過排風過濾系統將其迅速排到大氣中,以避免蠟霧和溶劑對環境造成的污染,還要對噴蠟室進行定期清理和清洗。
噴蠟為間歇式操作,使用專用運輸小車,可使駕駛室在靜止的狀況下進行噴蠟操作。操作區地面采用格柵地板,既保證了操作人員的安全,又便于現場的清理和清洗。噴蠟室建在油漆線上,是涂裝線的最后一道工序,該工序對清潔度有很高的要求,噴蠟室入口設有風淋裝置除塵。噴蠟室所有的供風系統都有調溫和多次過濾除塵裝置,所供的風要求進行加濕(一般相對濕度為(70±5)%)。操作室設計為上吹風、下吸風的方式,有利于霧化蠟液的及時排出。噴蠟室需要特殊的照明,每隔2m至少安裝一個燈箱,每個燈箱中有3個58W的燈管,并帶有鏡面反射器,鏡面反射器安裝在側面的夾層玻璃燈箱中,燈箱的夾層玻璃厚6mm,可根據需要調整燈光亮度。
b.噴蠟設備
采用美國GRACO公司的無氣噴涂設備(見圖14),蠟液在高壓下被壓入硬質金屬的狹長縫噴嘴中產生高速湍流,在離開流體湍后立即散開,并在霧化器中被推進的氣體所霧化。噴涂設備配置有高壓無氣霧化噴注長槍,有利于內腔均勻噴涂。不噴蠟時,關閉高壓無氣噴涂系統后應卸下高壓,噴槍要及時清洗。
c.過渡區
過渡區內表面結構平整、光滑無死角,有利于清理。有利于蠟液的滲透和流淌、溶劑揮發,必須設有循環風機進行排風。
d.噴蠟間配有滅火裝置。
3.結束語
商用車內腔防腐蝕有兩條有效的途徑,一是從結構設計上避免腐蝕,設計要盡可能避免封閉區,必要的封閉區都要有良好的通風和排水孔;二是,用防腐蝕性能好的內腔防銹蠟對汽車內腔進行噴蠟保護,該工藝實施簡單,效果較好。提高了整車的防腐蝕性能和使用壽命。
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