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提升重卡车架防腐性能的涂装工艺浅谈

作者
王福才
来源
中国腐蚀与防护网
发布时间
2016-05-19
关键词
重卡, 车架, 防腐, 涂装
领域
腐蚀领域
摘要
提升重卡车架防腐性能的涂装工艺浅谈
正文
引言 根据中国汽车工业协会发布的数据显示，2014年我国重型卡车累计产销量达到了近75万辆的规模。重卡车架做为载体由于使用环境比较恶劣及超载现象的广泛存在，为确保车架性能的可靠，必须关注重卡车架的防腐性能，以避免发生由于腐蚀老化引起的材料功能性失效、结构损坏等弊病。 1、重卡车架生产制造工艺现状与分析 重卡车架防腐性能的保证与提升和设备制造精度、工艺路线、制造工艺等均密切相关。虽然国内近几年陆续引进的意大利STAM柔性化纵梁辊型线，而且国产腹面数控冲床也得到了一定的应用；国内重卡车架制造装备水平得到较大的提高。但纵观国内重卡行业内车架制造工艺与设备的整体水平与欧美主流重卡的行业水平还存在着明显差距。目前国内的重卡车架制造的典型工艺流程如图1所示。 从涂装工艺分析：参照图1可见其制造工艺流程本身就存在着一定的防腐隐患。由于剪板后电泳涂装前的车间内转运环节比较多，时间较长，很容易造成板材的电泳涂装前锈蚀，不利于防腐性能的保证；车架产品结构设计对总成涂装不利，因为车架总成件的纵梁、横梁的装配面、装配孔存在着涂装盲区，所以大部分重卡主机厂都存在着产品出厂后一段时间内车架的装配面返黄色锈迹的共性难题；纵梁的加工环节采用平板冲、压力机成型、配钻等工艺，由于装备水平所限工件加工过程中产生的锋利锐边等也不利于电泳涂装；大部分采用的酸洗处理工艺不仅不利于环保，而且据相关研究数据盐雾试验结果表明：采用酸洗工艺去除热轧板氧化皮（锈）后涂膜的防腐性能与效果较低于采用喷丸处理工艺；目前个别厂家引进了纵梁辊型线、数控腹面冲等先进的加工设备，前序制造工艺虽然有很大的提升，但由于电泳涂装仍采用车架“总成式电泳”，其防腐效果依然没有提升。 从涂装材料以及体系方面分析：国内的重卡行业车架涂装目前基本采用“1C1B”的单涂层工艺，即“前处理+环氧阴极电泳底漆”或“前处理+丙烯酸环氧阴极电泳底漆”工艺。双酚A型环氧阴极电泳漆虽然具有良好的耐腐蚀性、附着力和柔韧性，但由于涂膜中的芳香醚键对阳光中紫外线非常敏感，长时间受到阳光中的紫外线照射，会引起聚合物化学键断裂，而导致老化，产生粉化现象，表现为涂膜的耐候性降低。而所谓“底面合一”的丙烯酸环氧阴极电泳底漆是用丙烯酸酯单体接枝，来改性环氧树脂作为阴极电泳漆基体树脂，丙烯酸树脂所含的高键能共价键具有优秀的耐光性和抗户外老化性能，从而提高了漆膜的耐候性能；此消彼长，其与环氧阴极电泳底漆相比，但它的耐腐蚀性能有所下降。而如果采用“2C2B”双涂层工艺，即“前处理+环氧阴极电泳底漆+丙烯酸面漆”工艺，则可以有效地避免上述弊病，漆膜既具有优异的耐腐蚀性，不仅耐盐雾可达到720h以上，同时又具有良好的耐候性（氙灯人工加速老化>500h）。还有一些企业仅对部分出口车采用“2C2B”双涂层工艺，即“前处理+环氧阴极电泳底漆+丙烯酸面漆”工艺。而对标欧美重卡行业车架主流涂装工艺是采用“2C2B”双涂层工艺，国内重卡行业由于认知及成本等各方面原因，目前基本采用单涂层体系，即使采用“底面合一”的丙烯酸环氧阴极电泳底漆，由于销期的不可控及底盘的暴露等因素导致车架不同程度地存在底漆粉化、耐腐蚀性差等弊病。 2、重卡车架防腐性能提升与对策 2.1重卡车架整体防腐性能提升与对策 国内某重卡主机厂于2010年10月投产了一条达到欧美重卡车架主流制造工艺水平的车架生产线，车架耐盐雾试验可以达到720h以上。通过近几年的市场验证，已有效地解决了目前国内重卡车架普遍存在的车架结合面返黄锈水、锐边角电泳效果差，耐候性、防腐性差等行业内通病。涂装只是防腐的一种重要方式，但是如果没有高精度的先进机械加工设备、成熟的管理与物流控制而仅仅依靠涂装工艺与材料去实现车架的防腐性的提升也是很困难的。该公司在纵梁加工过程采用意大利STAM柔性化纵梁辊型线、济南捷迈数控腹面冲床、ABB等离子切割机器人等先进装备和抛丸处理等手段，有效地保证了板材涂装前工艺要求，既适应多品种柔性化生产，又较大地提升了涂装与防腐的效果。实践表明，从车架纵梁加工制造工艺、工装设备精度、物流控制效率等涂装前工序综合考虑，结合“分体电泳+车架总成+面漆工艺”是重卡车架整体防腐性能提升的较佳解决方案。其车架加工制造工艺流程如图2所示。 2.2车架零部件防腐性能提升及对策 在实际生产中，该公司发现外协的车架零部件进件表面质量很差（油污重、氧化皮、锈蚀等），增加了前处理槽液的负担且破坏电泳槽液的稳定性，并严重影响车架工件电泳漆膜外观及性能。为提升车架外协件（白件）的电泳品质和防腐效果，该公司于2013年新建了2条零部件抛丸线。外协件（白件）在车架车间经抛丸处理再进入电泳涂装线，有效地解决了外协零部件进入电泳槽导致的脱脂槽置换频次增加、电泳槽液的污染趋势加大及电泳防腐效果差等一系列问题。如图3~5试验样板所示，车架零部件抛丸后电泳漆膜效果明显优于未抛丸处理。 2.3车架标准件防腐性能提升及对策 通过先进的装备与工艺手段可以有效地保证与提升车架纵梁等自制件、外协件的涂装水平与防腐效果。同时，也不能忽视联接车架纵梁、横梁、加强梁的螺栓、铆钉等标准件的防腐性能，使其满足与车架整体的涂装及防腐要求处于同一水平。该公司采用的处于目前国内领先地位的新工艺即“车架零部件电泳+车架总成+面漆”工艺，在实际量产中也暴露出了一些诸如标准件与车架整体防腐性不一致性的问题，经立项后得以逐步解决。其一：在前期产品规划中，对于车架纵梁联接螺栓的产品涂装定义为发黑处理，但售后市场反馈客户使用一个阶段就发现螺栓生锈。后经重新进行产品定义，防腐性能要求提升为镀黄锌处理，中性盐雾试验可以达到72h以上，完全解决了这一问题。其二：铆钉在装配过程中承受应力载荷破坏了其表面的防腐镀层，批量生产中发现铆钉锈蚀也是影响车架产品防腐一致性的一个课题。如图6~7所示：取一组国产、进口（东沃）铆钉铆接后进行中性盐雾72h试验对比可见国产铆钉在铆接后的防腐性能远远低于进口铆钉，铆钉头部出现白锈，尾部红锈。在不改变国产铆钉路工艺路线的情况下，采用铆接后补漆处理的预防手段，以保证其防腐性能达标。如图8~9所示，从喷漆及喷漆后的耐盐雾试验后效果看，喷漆后的铆钉耐盐雾性能优于未喷漆铆钉；相较于刷涂，喷漆涂层厚度均匀，外表更美观；底盘面漆是羟基改性丙烯酸树脂体系，对涂层的耐蚀性能并无很大的提升，其主要作用是对底材的覆盖，短期内隔绝了底材与外界环境的接触。所以可以有效地解决铆接后铆钉防腐性能下降这一问题。 2.4车架耐候性性能提升及对策 重卡主机厂基本以生产一类底盘为主，其产品在4S店户外存放，底盘会长时间暴露在阳光之下。电泳底漆虽然具有良好的防腐性，但抗紫外线能力较弱；而且车桥、板簧等底盘零部件形状复杂，在原厂生产、运输、装配过程中也存在诸多锈蚀可能（常规底盘零部件涂装工艺并未对电泳底漆的耐候性提出明确要求）。同时，国内用户没有定期对车底部进行清洗涂蜡的习惯。欧美主流重卡行业非常重视车架耐候性指标，实验室氙灯人工加速老化>650h是其耐候性门槛标准。为有效地进行车下零件防护，解决涂层的粉化、褪色等耐候性问题，为实现车架的耐候性和防腐性能的提升，有必要对标欧美车架涂装体系，采用双涂层（底漆+面漆）体系。该公司底盘采用“面漆涂装”工艺，面漆采用丙烯酸聚氨酯2K涂料，涂层总厚度≥40μm，烘干条件80℃×30min。总成基本没有涂装不完全现象，涂装质量可以满足10a的使用寿命。其漆膜主要综合性能指标部分要求如表1所列。 3、结语 任何产品工艺都是一个不断完善，持续改进的过程，重卡车架的涂装与防腐更不例外。涂装作为防腐目标达成的重要手段之一，前后工序对其漆膜质量与性能有较大的影响。涂装更不是包治百病的神丹妙药，重卡车架的防腐性能保证与提升是一个系统工程；与工厂规划、防腐定义、产品设计、工装设备精度、物流现场管理、涂装工艺、材料、工序控制水平等都休戚相关；忽视任何一个细微环节，整体防腐指标可能都会大打折扣。关注车架涂装工艺整体提升的同时，也要充分重视零部件、标准件的防腐目标、防腐标准修订及涂装工艺改进，努力提升国内重卡车架涂装工艺的平均水平与评价标准，对标欧美国际主流重卡涂装行业标准，不断缩小与其差距，是我们每个涂装人所需面对和解决的一个课题。 更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注中国腐蚀与防护网http://www.ecorr.org 责任编辑：刘洋 《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事 投稿联系：编辑部 电话：010-62313558-806 邮箱：ecorr_org@163.com 中国腐蚀与防护网官方 QQ群：140808414

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