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车架焊道防腐处理的改进

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-27  浏览次数:1272
核心提示:腐蚀的原因是焊接过程中产生了Fe、Si、Mn等氧化物,而该氧化物不导电,使其电泳时表面无电泳漆。
 

曹晓根,高静

(长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000)

摘要:在汽车上市两年后的质检中发现,其车架焊道发生腐蚀。腐蚀的原因是焊接过程中产生了Fe、Si、Mn等氧化物,而该氧化物不导电,使其电泳时表面无电泳漆。对车架焊道防腐处理工艺的改进方案进行了讨论,确定了将保护气由单一的C02改为80% Ar+20% C02混合保护气的方案,并对恶劣环境使用的汽车采用底盘装甲的方案。改进后,焊道表面的氧化结晶体大幅度减少,防腐能力增强,产品质量优于同类合资品牌。

关键词:车架;焊道;防腐;保护气;底盘装甲

中图分类号:TG178 文献标志码:A

文章编号:1004 - 227X (2012) 08 - 0040 - 03

1前言

重卡、皮卡、部分SUV (Sports Utility Vehicle,即运动型多功能车)等汽车车身往往采用非承载车身结构,其车身与车架独立。车架作为车身的重要组成部分对整车的作用不言而喻,其对承载系统的平均抗扭刚度的贡献率模拟计算在31.5%左右[1]。车架防腐主要是保护车架以防锈蚀甚至锈穿。它不仅能提高车身的外观质量,而且是整车保持持续安全性能的有效保证。为了保证车架的耐腐蚀性,目前大多采用涂层防腐的方式。然而焊道由于其特殊性,防腐效果远不及车架基材。本文结合某车架车间的实际情况,分析可能采用的防腐措施。

2存在的问题及原因

本公司车架车间担负A、B系列车型的车架生产,产能设计为10万台/a,自2005年量产后一直负责公司的车架生产。车架车间设有冲压、焊接、涂装等主要工艺。其中,焊接有3条生产线(最快节拍为5 min),涂装有1条生产线(每挂3个或4个车架,节拍5 min)。在设计之初,依据我国汽车行业标准QC/T 484-1999《汽车油漆涂层》的规定,涂层代号为TQ4的车架、车轮挡泥板组属优质防腐蚀涂层,其涂层厚度不能低于20 μm,耐中性盐雾不得低于500 h。公司结合自身的产品定位,采用防腐能力较好的阴极电泳漆。车架的主要材料是热轧碳素钢板以及相近材质的ER50-6焊丝形成的焊道。焊接时采用自动送丝,用C02作为保护气。通过划格试验证明电泳漆(含磷化)与钢板及焊道均具有良好的附着,工件的耐中性盐雾时间按ASTMB117-2007标准(单向扩蚀2 mm)也达到800 h以上,通过实验室及工件的相应实验验证合格后进行量产。

量产后约两年,在对市场上的车辆进行例行抽样质检时发现,部分车架焊道表面出现局部锈蚀,严重的锈蚀深度约0.2 mm。与市场上其他公司同期车型进行对比,发现类似问题普遍存在,但锈蚀程度差异较大,严重的锈蚀深度接近0.5 mm。尽管与市场上其他公司的产品相比,本公司车架的锈蚀更轻,但考虑到公司未来的发展,须对此问题进行改进。

通过对工件进行试验验证,确认其耐盐雾性能并无问题,为何却在使用两年后出现锈蚀,并且锈蚀部位全部集中在焊道上?检查发现,车架经焊接后,焊道上有黄色的结晶物,而且黄色结晶物存在的面积与实际锈蚀的大小比较接近。经检测,该黄色结晶物的成分为Fe、Si、Mn等元素的氧化物。由于其不导电,故在电泳时表面无电泳漆。若在焊接前涂抹防溅剂,结晶的大小和数量稍稍减小,但总面积减少不超过20%;调整C02的流量,结晶面无明显变化。

3改进方案

3.1改进目标

通过与进口的部分品牌高端皮卡进行对比发现,其焊道表面同样存在黄色结晶物,但面积要小得多。为此,将黄色结晶物确定为标杆,根据产品定位,拟将目标确定为单个黄色晶体面积不超过0.15 cm2;长度为1m的焊道,面积超过O.l cm2的黄色晶体数量不超过2个。考虑到对黄色晶体表面进行保护同样可保证耐腐蚀性能,故增加平行目标,焊道处抗石击性能不低于其他电泳部位(试板电泳膜厚为20 μm)。

3.2改进方案对比

用TRIZ(Theory of the Solution of InventiveProblems,即发明问题的解决理论)进行分析,结合目前的技术状况,找出9种解决方案,从施工条件、投入及优缺点等方面进行分析。

 

3.3改进方案的确定

由表1可见,方案3和方案4效果不佳且造成环境污染,排除;方案5与方案1对比,在质量上无优势,排除;方案8与方案7相比,仅在再涂性上有优势,而该车架无须再涂面漆,考虑成本因素,排除;方案1、2、7互斥,排除效果较差的方案1,而方案7需要较大面积的晾干区,实际场地实现困难,改造成本高,排除。因此,剩余的方案有2、6和9。方案6可达到改进目标,且实现容易,增加的费用也可接受,故可选。但该方案在解决问题方面并不完美,如在泛欧或北美一些冬季撒盐的地区会加重车辆的腐蚀,因此需要针对特定地区考虑采用方案2或方案9。由于方案9的工艺性较差,涉及车辆相对较少,且需要对场地进行改造,、故可采用外包方式,在车辆完成后交由外协厂进行施工。

3.4混合保护气的更换

在保证最初改进目标的前提下,方案6的实现相对容易,其减少了焊道表面氧化物颗粒,使焊道的防腐性能有明显改善,且在改进焊道防腐的前提下单个车架成本控制最低,能明显减少环境污染。以方案6对小样进行对比试验,焊接后的照片见图1。可以看到,将混合保护气由C02改为80% Ar+20% C02后,黄色结晶的面积大幅度减小。

 

4实施效果

2008年,将保护气由C02改为80% Ar+20% C02的混合气体后发现,现场施工工艺能满足质量要求。首批车架入市la、2a和3a后,对其分别进行了抽样检查,结果单点表面腐蚀面积不超过0.1cm2,深度不超过0.1 mm,腐蚀情况明显优于换气前的产品。采用底盘装甲的产品,表面未出现锈蚀,质量优于同类合资品牌产品。至此,车架焊道的防腐处理改进基本完成。

5结语

车架是车身的重要组成部分,其承受来自车上和地面上的各种静、动载荷,支撑连接汽车的各零部件及总成,所以是防腐的关键部件。具有高防腐性能的车架增强了整车在汽车市场上竞争力。因此,从公司前景出发,质量从细节着手,就可以在同等水平的系列车型上以细节赢得成功。

参考文献:

[1]梁晨,何宁宁,姚俊贤,等.非承载式车身对整车刚度贡献率研究[J].机械强度,2009,31 (6): 887-891.

[2]王晨光.金属表面抛丸处理技术在铁路车辆转向架检修中的应用[J].铁道机车车辆,2002 (3): 54-55.

[3]刘新林,底盘装甲——汽车底盘的保护神[J].汽车维修与保养,2006 (2):74-75.

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