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本文作者：曹曉根1高靜2作者單位：1.長城汽車股份有限公司技術中心2.河北省汽車工程技術研究中心

1前言

重卡、皮卡、部分SUV(即運動型多功能車)等汽車車身往往采用非承載車身結構，其車身與車架獨立。車架作為車身的重要組成部分對整車的作用不言而喻，其對承載系統(tǒng)的平均抗扭剛度的貢獻率模擬計算在31.5%左右[1]。車架防腐主要是保護車架以防銹蝕甚至銹穿。它不僅能提高車身的外觀質(zhì)量，而且是整車保持持續(xù)安全性能的有效保證。為了保證車架的耐腐蝕性，目前大多采用涂層防腐的方式。然而焊道由于其特殊性，防腐效果遠不及車架基材。本文結合某車架車間的實際情況，分析可能采用的防腐措施。

2存在的問題及原因

本公司車架車間擔負A、B系列車型的車架生產(chǎn)，產(chǎn)能設計為10萬臺/a，自2005年量產(chǎn)后一直負責公司的車架生產(chǎn)。車架車間設有沖壓、焊接、涂裝等主要工藝。其中，焊接有3條生產(chǎn)線(最快節(jié)拍為5min)，涂裝有1條生產(chǎn)線(每掛3個或4個車架，節(jié)拍5min)。在設計之初，依據(jù)我國汽車行業(yè)標準QC/T484–1999《汽車油漆涂層》的規(guī)定，涂層代號為TQ4的車架、車輪擋泥板組屬優(yōu)質(zhì)防腐蝕涂層，其涂層厚度不能低于20μm，耐中性鹽霧不得低于500h。公司結合自身的產(chǎn)品定位，采用防腐能力較好的陰極電泳漆。車架的主要材料是熱軋?zhí)妓劁摪逡约跋嘟馁|(zhì)的ER50-6焊絲形成的焊道。焊接時采用自動送絲，用CO2作為保護氣。通過劃格試驗證明電泳漆(含磷化)與鋼板及焊道均具有良好的附著，工件的耐中性鹽霧時間按ASTMB117–2007標準(單向擴蝕2mm)也達到800h以上，通過實驗室及工件的相應實驗驗證合格后進行量產(chǎn)。量產(chǎn)后約兩年，在對市場上的車輛進行例行抽樣質(zhì)檢時發(fā)現(xiàn)，部分車架焊道表面出現(xiàn)局部銹蝕，嚴重的銹蝕深度約0.2mm。與市場上其他公司同期車型進行對比，發(fā)現(xiàn)類似問題普遍存在，但銹蝕程度差異較大，嚴重的銹蝕深度接近0.5mm。盡管與市場上其他公司的產(chǎn)品相比，本公司車架的銹蝕更輕，但考慮到公司未來的發(fā)展，須對此問題進行改進。通過對工件進行試驗驗證，確認其耐鹽霧性能并無問題，為何卻在使用兩年后出現(xiàn)銹蝕，并且銹蝕部位全部集中在焊道上？檢查發(fā)現(xiàn)，車架經(jīng)焊接后，焊道上有黃色的結晶物，而且黃色結晶物存在的面積與實際銹蝕的大小比較接近。經(jīng)檢測，該黃色結晶物的成分為Fe、Si、Mn等元素的氧化物。由于其不導電，故在電泳時表面無電泳漆。若在焊接前涂抹防濺劑，結晶的大小和數(shù)量稍稍減小，但總面積減少不超過20%；調(diào)整CO2的流量，結晶面無明顯變化。

3改進方案

3.1改進目標

通過與進口的部分品牌高端皮卡進行對比發(fā)現(xiàn)，其焊道表面同樣存在黃色結晶物，但面積要小得多。為此，將黃色結晶物確定為標桿，根據(jù)產(chǎn)品定位，擬將目標確定為單個黃色晶體面積不超過0.15cm2；長度為1m的焊道，面積超過0.1cm2的黃色晶體數(shù)量不超過2個?？紤]到對黃色晶體表面進行保護同樣可保證耐腐蝕性能，故增加平行目標，焊道處抗石擊性能不低于其他電泳部位(試板電泳膜厚為20μm)。

3.2改進方案對比

用TRIZ(即發(fā)明問題的解決理論)進行分析，結合目前的技術狀況，找出9種解決方案，從施工條件、投入及優(yōu)缺點等方面進行分析，結果見表1。

3.3改進方案的確定

由表1可見，方案3和方案4效果不佳且造成環(huán)境污染，排除；方案5與方案1對比，在質(zhì)量上無優(yōu)勢，排除；方案8與方案7相比，僅在再涂性上有優(yōu)勢，而該車架無須再涂面漆，考慮成本因素，排除；方案1、2、7互斥，排除效果較差的方案1，而方案7需要較大面積的晾干區(qū)，實際場地實現(xiàn)困難，改造成本高，排除。因此，剩余的方案有2、6和9。方案6可達到改進目標，且實現(xiàn)容易，增加的費用也可接受，故可選。但該方案在解決問題方面并不完美，如在泛歐或北美一些冬季撒鹽的地區(qū)會加重車輛的腐蝕，因此需要針對特定地區(qū)考慮采用方案2或方案9。由于方案9的工藝性較差，涉及車輛相對較少，且需要對場地進行改造，故可采用外包方式，在車輛完成后交由外協(xié)廠進行施工。

3.4混合保護氣的更換

在保證最初改進目標的前提下，方案6的實現(xiàn)相對容易，其減少了焊道表面氧化物顆粒，使焊道的防腐性能有明顯改善，且在改進焊道防腐的前提下單個車架成本控制最低，能明顯減少環(huán)境污染。以方案6對小樣進行對比試驗，焊接后的照片見圖1。可以看到，將混合保護氣由CO2改為80%Ar+20%CO2后，黃色結晶的面積大幅度減小。

4實施效果

2008年，將保護氣由CO2改為80%Ar+20%CO2的混合氣體后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場施工工藝能滿足質(zhì)量要求。首批車架入市1a、2a和3a后，對其分別進行了抽樣檢查，結果單點表面腐蝕面積不超過0.1cm2，深度不超過0.1mm，腐蝕情況明顯優(yōu)于換氣前的產(chǎn)品。采用底盤裝甲的產(chǎn)品，表面未出現(xiàn)銹蝕，質(zhì)量優(yōu)于同類合資品牌產(chǎn)品。至此，車架焊道的防腐處理改進基本完成。

5結語

車架是車身的重要組成部分，其承受來自車上和地面上的各種靜、動載荷，支撐連接汽車的各零部件及總成，所以是防腐的關鍵部件。具有高防腐性能的車架增強了整車在汽車市場上競爭力。因此，從公司前景出發(fā)，質(zhì)量從細節(jié)著手，就可以在同等水平的系列車型上以細節(jié)贏得成功。