李婷婷 華晨汽車涂裝工藝處處長(zhǎng)

    腐蝕、磨損、意外事故是造成汽車損壞的三個(gè)主要形式，其中腐蝕是最普遍且較為嚴(yán)重的形式之一。汽車腐蝕不僅帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，造成材料、能源浪費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染、釀成交通事故，并已成為一大社會(huì)問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約為 7000 億美元，汽車腐蝕損失也是主要的因素之一。為了進(jìn)一步科普汽車工業(yè)的防腐蝕現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)以及未來(lái)趨勢(shì)，記者特邀華晨集團(tuán)制造規(guī)劃部涂裝工藝處李婷婷處長(zhǎng)做相關(guān)方面的精彩解讀。

    李婷婷，華晨汽車涂裝工藝處處長(zhǎng)，中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)汽車腐蝕與防護(hù)分會(huì)副主任委員；中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)汽車腐蝕與防護(hù)分會(huì)專家組組長(zhǎng)；中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)防腐蝕老化分技術(shù)委員會(huì)委員，在汽車防腐蝕研究方面頗有造詣。

    記者：請(qǐng)您談?wù)勗斐善嚫g的主要因素有哪些，腐蝕會(huì)給汽車帶來(lái)哪些危害以及防腐的重要性和意義？

    李處長(zhǎng)：當(dāng)前汽車行業(yè)，車身制造所用的材料仍以金屬為主，而金屬材料的腐蝕問題是普遍存在。車身腐蝕不僅破壞了汽車的外觀，還直接影響到汽車質(zhì)量和汽車使用壽命以及交通安全問題。從材料利用與能源角度考慮，延緩車身腐蝕從而避免過早報(bào)廢，減少對(duì)環(huán)境的二次污染也有積極的意義。汽車腐蝕最主要的影響因素即是汽車使用環(huán)境下的大氣腐蝕，這些影響因素有：相對(duì)濕度、溫度、雨水、水溶鹽類以及腐蝕性固體塵粒等。另外，行駛路面環(huán)境上的泥沙、水、人工拋撒的除雪劑，這也是汽車底部的腐蝕比其他部位嚴(yán)重的原因。

    腐蝕會(huì)使汽車腐蝕造成車身部件鈑金減薄、穿透、開裂，使其強(qiáng)度降低，甚至喪失功能。一些承載零部件、關(guān)鍵零部件的腐蝕損害，會(huì)給汽車行駛帶來(lái)安全隱患，如制動(dòng)油管腐蝕疲勞斷裂、車身承載部位的穿孔等。

車身腐蝕結(jié)構(gòu)穿孔

    汽車腐蝕防護(hù)工作不僅提升了汽車產(chǎn)品的品質(zhì)，而且會(huì)產(chǎn)生良好的社會(huì)效益。汽車制造業(yè)是我國(guó)的重要產(chǎn)業(yè)，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)近幾年快速增長(zhǎng)，年銷量均超過 2000 萬(wàn)輛，發(fā)展成為世界第一大市場(chǎng)，但一些汽車制造企業(yè)對(duì)腐蝕問題的忽視，造成車身銹穿等重大質(zhì)量問題，使其成為影響企業(yè)形象、市場(chǎng)表現(xiàn)及用戶感受的突出因素。在汽車市場(chǎng)發(fā)展初期，在因車身腐蝕問題召回的一些案例中，對(duì)企業(yè)當(dāng)期凈利潤(rùn)損失達(dá)數(shù)億元。由此可見，腐蝕防護(hù)工作對(duì)于汽車企業(yè)和社會(huì)避免巨大的經(jīng)濟(jì)損失的具有現(xiàn)實(shí)意義。另外，為避免腐蝕導(dǎo)致零件出現(xiàn)裂紋、甚至疲勞斷裂等問題，保證其汽車行駛安全，就要去定期維護(hù)易于腐蝕的零部件。腐蝕防護(hù)性能越差，汽車零部件的修補(bǔ)和更換周期就越短，勢(shì)必造成各種材料消耗、或間接廢舊零件回收、再加工成本，這些耗費(fèi)都是由于汽車腐蝕導(dǎo)致的額外支出，造成了整個(gè)社會(huì)資源和后續(xù)環(huán)保處理的壓力。

    綜上所述，汽車腐蝕防護(hù)不僅對(duì)于提升產(chǎn)品質(zhì)量有益，而且對(duì)社會(huì)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)方面存在現(xiàn)實(shí)的意義。

    記者：近年來(lái)我國(guó)在汽車腐蝕防護(hù)領(lǐng)域的研究取得了哪些創(chuàng)新性成果？與國(guó)外的研究相比，有沒有側(cè)重上的不同？

    李處長(zhǎng)：在汽車工程學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下，汽車腐蝕與老化分會(huì)集合了國(guó)內(nèi)汽車腐蝕防護(hù)領(lǐng)域的技術(shù)精英，致力于構(gòu)建我國(guó)的汽車腐蝕防護(hù)體系。自 2015 年，分會(huì)正在推進(jìn)多項(xiàng)腐蝕防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，涉及設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、材料、零部件、物流等方面，遍及整個(gè)腐蝕防護(hù)產(chǎn)業(yè)鏈。這些標(biāo)準(zhǔn)將填補(bǔ)目前多項(xiàng)防腐蝕技術(shù)領(lǐng)域的空白，從而推動(dòng)我國(guó)汽車腐蝕防腐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    目前，國(guó)外企業(yè)對(duì)于汽車腐蝕的研究領(lǐng)先國(guó)內(nèi)，國(guó)外企業(yè)已總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并達(dá)成行業(yè)共識(shí)，形成了通用的技術(shù)資源。在上世紀(jì) 90 年代，在國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)體系中就有車身腐蝕防護(hù)的相關(guān)研究報(bào)道，如 SAE J1617、SAE J447 等，這些報(bào)告中介紹了腐蝕類型的基本認(rèn)識(shí)、腐蝕的貢獻(xiàn)因素、測(cè)試程序、腐蝕性能的評(píng)估，同時(shí)對(duì)由材料、環(huán)境、設(shè)計(jì)、預(yù)處理和涂裝體系與車身腐蝕間的影響進(jìn)行了闡述。

    歐美汽車企業(yè)在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上建立適用于企業(yè)管控的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如，大眾用于在靜態(tài)負(fù)荷下檢驗(yàn)腐蝕特性和評(píng)定防腐蝕保護(hù)措施的 PV1210、通用汽車等企業(yè)編制了企業(yè)的設(shè)計(jì)工程標(biāo)準(zhǔn)及用于性能驗(yàn)證的試驗(yàn)場(chǎng)腐蝕道路測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，形成了相對(duì)完整的腐蝕性能工作體系。日本汽車企業(yè)對(duì)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料方面進(jìn)行了相關(guān)的研究。例如，對(duì)電泳車身開孔設(shè)計(jì)、電泳涂料性能研究、車身內(nèi)腔的電泳性能研究均有較深入得探索，通常采取防腐材料供應(yīng)商與汽車生產(chǎn)企業(yè)合作的形式，在資料《電著塗裝の つきおわり性について .》、《電著塗裝付き廻りについて .》均有是上述形式的體現(xiàn)。韓國(guó)汽車設(shè)計(jì)在 SE（同步工程設(shè)計(jì)）中，對(duì)車身的開孔電泳涂膜質(zhì)量也十分關(guān)注，DPECO CO.Ltd 的抗腐蝕孔設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)電泳涂裝所需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。另外，一些公司防護(hù)涂層設(shè)計(jì)方面，結(jié)合車身耐腐蝕因素，區(qū)分車身的腐蝕環(huán)境因素，在工程角度對(duì)涂層耐腐蝕性能進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，《マシダ技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) MES MN600自動(dòng)車塗膜の技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等。

    在上世紀(jì) 80 年代，國(guó)外科研機(jī)構(gòu)就開始研究計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電泳防腐涂膜設(shè)計(jì)上應(yīng)用，如《塗裝工學(xué)》，1988年 12 月 5 日發(fā)布的“電著塗膜析出のシミュレーション解析”，探索了計(jì)算機(jī)仿真對(duì)電泳涂裝的模擬仿真計(jì)算。在歐洲，比利時(shí)、德國(guó)的一些軟件開發(fā)商、研究機(jī)構(gòu)也開始相關(guān)研究開發(fā)。上世紀(jì)末，計(jì)算機(jī) CAE 仿真技術(shù)開始應(yīng)用在電泳防腐涂層設(shè)計(jì)方面，寶馬、大眾、本田、現(xiàn)代等國(guó)外企業(yè)均應(yīng)用該方法進(jìn)行電泳防腐涂層設(shè)計(jì)，并且取得比較滿意的效果。我國(guó)2000年以后引入該項(xiàng)技術(shù)，并逐漸推廣。

    記者：作為華晨汽車涂裝工藝處處長(zhǎng)，請(qǐng)結(jié)合您的科研和管理經(jīng)驗(yàn)，談?wù)務(wù)嚪栏g開發(fā)、防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的心得體會(huì)？

    李處長(zhǎng)：華晨汽車有完備的整車性能開發(fā)體系，設(shè)立管理部門，其中防腐蝕性能的設(shè)計(jì)開發(fā)和驗(yàn)證的流程比較完備，涂裝工藝設(shè)計(jì)在整車防腐蝕開發(fā)流程中擔(dān)任重要的角色。在 3D 數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)階段，對(duì)車身結(jié)構(gòu)的電泳涂覆能力、涂膠密封可行性、面漆涂層的涂覆能力進(jìn)行前期設(shè)計(jì)，并最終通過靜態(tài)及動(dòng)態(tài)腐蝕試驗(yàn)，對(duì)車身結(jié)構(gòu)獲得的防護(hù)涂層及對(duì)應(yīng)涂覆工藝進(jìn)行確認(rèn)，以確保涂裝工藝在腐蝕防護(hù)方面的作用最大化。

    電泳涂裝技術(shù)作為最有效、當(dāng)前無(wú)法替代的防腐措施，在汽車結(jié)構(gòu)防護(hù)作用重大，自 2009 年以來(lái)，為提升我公司新車型的電泳涂裝設(shè)計(jì)能力，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與電泳涂料性能進(jìn)行了針對(duì)性的研究，總結(jié)了車身結(jié)構(gòu)與涂膜變化的技術(shù)規(guī)律并實(shí)地應(yīng)用于我公司的電泳涂裝設(shè)計(jì)開發(fā)中。同時(shí)，為提升該項(xiàng)性能設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，引進(jìn)電泳涂裝CAE仿真技術(shù)，在多個(gè)項(xiàng)目開發(fā)中進(jìn)行應(yīng)用并保障了電泳防護(hù)涂層的質(zhì)量。

電泳CAE仿真

    除電泳涂裝外，焊縫密封膠的設(shè)計(jì)對(duì)隔絕車身鈑金搭接部位、止口邊緣外界腐蝕環(huán)境的侵害的十分重要。在密封膠同步設(shè)計(jì)中，我們的工程師憑借經(jīng)驗(yàn)對(duì)具體結(jié)構(gòu)密封可行性進(jìn)行分析的同電泳CAE仿真時(shí)，應(yīng)用人機(jī)工程軟件對(duì)密封膠施工進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，保障了密封結(jié)構(gòu)、施工操作的合理性并穩(wěn)定產(chǎn)品的密封質(zhì)量。

密封膠人機(jī)評(píng)估

    面漆涂層對(duì)整車提供裝飾性外觀的同時(shí)，還保證涂膜的耐候性和附加的耐腐蝕防護(hù)性能，機(jī)器人噴涂是主要的面漆涂層涂覆方式。我們也格外關(guān)注面漆涂層噴涂工藝設(shè)計(jì)，在噴涂程序在實(shí)地應(yīng)用前，通過機(jī)器人離線程序設(shè)計(jì)，在具體噴涂部位上，對(duì)新車型的噴涂可達(dá)性進(jìn)行了可靠性分析，提升防護(hù)涂層涂覆工藝設(shè)計(jì)能力。

離線噴漆仿真

    漆后車身的防腐蝕開發(fā)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)因素、材料選擇、防護(hù)處理方式多種因素結(jié)合促成的結(jié)果，任何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)防護(hù)系統(tǒng)都應(yīng)經(jīng)過靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)試相結(jié)合的驗(yàn)證。華晨汽車應(yīng)用的車身涂層防護(hù)材料在海南試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行耐候性測(cè)試，與此同時(shí)通過道路強(qiáng)化腐蝕測(cè)試暴露整車不同結(jié)構(gòu)的防護(hù)涂層在腐蝕環(huán)境下的使用狀態(tài)，對(duì)車身的腐蝕防護(hù)狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。據(jù)此，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、材料選擇提出整改的建議，保證了華晨汽車產(chǎn)品的腐蝕防護(hù)性能可靠性。

    汽車腐蝕防護(hù)是多種防護(hù)方式聯(lián)合應(yīng)用的綜合解決方案，涉及諸多的邊界條件，車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，并且要經(jīng)過道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的驗(yàn)證，以確認(rèn)車身滿足防腐蝕的技術(shù)任務(wù)要求。

    記者：汽車輕量化這個(gè)熱門概念會(huì)給汽車工業(yè)帶來(lái)怎樣的影響？在汽車的腐蝕防護(hù)研究方面起到了哪些推動(dòng)作用？

    李處長(zhǎng)：在全球參與節(jié)能減排的大背景下，輕量化已然成為汽車發(fā)展的重要趨勢(shì)之一，尤其在乘用車燃料消耗量第四階段標(biāo)準(zhǔn)即 2020 年實(shí)現(xiàn)5.0L/100km 油耗的情形下，汽車輕量化可從汽車設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝、提高現(xiàn)有材料強(qiáng)度和采用輕質(zhì)材料替代現(xiàn)有材料四個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用輕量化材料是汽車輕量化發(fā)展的主要方向。高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、工程塑料、復(fù)合材料等是當(dāng)前常見和應(yīng)用較多的輕量化材料。隨著科技的發(fā)展，這些輕量化材料都不會(huì)單獨(dú)使用，必然是在車身上多種材料的混合使用。鎂合金、鋁合金的使用勢(shì)必對(duì)車身腐蝕防護(hù)提出新的課題，并會(huì)改變現(xiàn)有的加工處理工藝以及防護(hù)材料，以適應(yīng)未來(lái)的防護(hù)目標(biāo)。

    未來(lái)，輕型材料，如鋁等，在車身上的應(yīng)用日益廣泛，多種不同材料、材質(zhì)的粘結(jié)，對(duì)汽車用膠也提出了新的挑戰(zhàn)，未來(lái)汽車用膠需要在粘結(jié)輕型材料和復(fù)合材料上進(jìn)行突破。

    汽車輕量化的發(fā)展將推動(dòng)新材料相關(guān)的金屬表面處理藥劑、涂層防護(hù)材料、表面處理工藝以及對(duì)應(yīng)的腐蝕檢測(cè)、腐蝕性能評(píng)價(jià)的研究工作的開展，并最終建立滿足汽車腐蝕防護(hù)需求的控制體系。

    記者：請(qǐng)您展望一下我國(guó)汽車防腐蝕研究未來(lái)的發(fā)展方向？

    李處長(zhǎng)：防腐蝕投入后不能立竿見影 , 汽車腐蝕設(shè)計(jì)技術(shù)需要長(zhǎng)期的沉淀積累，不是一朝一夕的事情。因此，根據(jù)產(chǎn)品的腐蝕損害差異性程度 , 針對(duì)人們比較關(guān)注的腐蝕問題，如側(cè)圍、閉合件區(qū)域，優(yōu)先進(jìn)行防腐蝕對(duì)策 , 以獲得的腐蝕性能和防腐蝕成本平衡，實(shí)現(xiàn)防腐蝕設(shè)計(jì)能力的穩(wěn)步提升。但在成本壓力面前 , 防腐蝕性能設(shè)計(jì)常常受到挑戰(zhàn) , 造成對(duì)防腐性能的短視，往往在產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失、品牌形象負(fù)面影響后，才發(fā)現(xiàn)其作用的彌足珍惜。

    未來(lái)仿真模擬技術(shù)應(yīng)用在設(shè)計(jì)開發(fā)期間虛擬驗(yàn)證，不但可以驗(yàn)證工藝效果，也可以通過環(huán)境腐蝕大數(shù)據(jù)和材料腐蝕數(shù)據(jù)的支撐，演算出全部零件的防腐蝕壽命，以便開發(fā)人員盡早提出預(yù)防控制手段。

    后記：

    汽車腐蝕防護(hù)工作是汽車工業(yè)不可或缺的組成部分。構(gòu)建汽車腐蝕防護(hù)體系，不斷研發(fā)新材料，提升汽車制造工藝，推進(jìn)汽車工業(yè)不斷發(fā)展，是從業(yè)者們義不容辭的責(zé)任。

    ●  人物簡(jiǎn)介

    李婷婷，吉大車輛工程研究生，曾在通用、上汽、華晨三家車企任職，14 年汽車企業(yè)涂裝行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。30余款新車型涂裝全序開發(fā)過程控制。

    主要工作內(nèi)容：涂裝項(xiàng)目規(guī)劃、同步工程、生產(chǎn)線設(shè)計(jì)改造、工藝驗(yàn)證、培訓(xùn)生產(chǎn)、質(zhì)量提升和成本控制。

    英國(guó)、美國(guó)、奧地利、俄羅斯等海外工作經(jīng)歷。（英國(guó)羅孚公司共同設(shè)計(jì)開發(fā) 550 車型；美國(guó)通用技術(shù)中心學(xué)習(xí) 1 學(xué)期，在龐蒂亞克工廠實(shí)習(xí)；奧地利麥格納公司共同開發(fā)華頌車型，俄羅斯改建生產(chǎn)線生產(chǎn)中華全系新車型） 擁有 16 篇專利，發(fā)表 13 篇論文，技術(shù)領(lǐng)域擔(dān)任多項(xiàng)職務(wù)：中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì) 汽車腐蝕與防護(hù)分會(huì)副主任委員；中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì) 汽車腐蝕與防護(hù)分會(huì) 專家組組長(zhǎng)；中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)防腐蝕老化分技術(shù)委員會(huì) 委員；中國(guó)工程院重大咨詢項(xiàng)目 - 我國(guó)腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究 專家；中國(guó)汽車工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)終評(píng)會(huì) 評(píng)委。榮獲 2016 年度中國(guó)汽車工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。