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载货汽车底盘零件涂装工艺探讨
2021年07月26日    阅读量:3138    新闻来源:涂料工业  |  投稿

本文作者:周全,郁瑞生,孟东阳,龚剑

本文来源:2021年《涂料工业》第4期


近期,受益于排放法规升级、超载治理从严以及基建投资拉动等多重利好因素,国内载货汽车市场产销两旺。载货汽车作为典型的生产资料,客户在关注车辆的可靠性与经济性的同时,也对车辆的涂装质量提出了更高要求。其中,载货汽车底盘零件涂层的防腐性与耐候性的提升就是涂装质量改善的重点工作之一,主要是解决牵引车与二类底盘车底盘零件的早期锈蚀以及涂层失光、变色、粉化等问题,减少客户抱怨涂料在线coatingol.com。随着涂装技术不断进步以及环保法规日趋严格,应依据各类底盘零件的产品特点与技术要求,选取适宜的涂装材料与工艺,在重点关注涂层防腐性能的同时,兼顾涂层的外观质量、机械性能、耐候性能以及涂料的施工性能等。

本文针对车架、车轮、车桥与钢板弹簧等载货汽车主要底盘零件,从产品特点、涂层质量要求、涂装工艺、涂装材料等方面进行简要解析,提出改善底盘零件涂层质量的若干思路与建议。


1 车架

车架是载货汽车的整车骨架,起到支撑连接汽车各零部件的作用,承受多种载荷,是载货汽车关键的部件总成之一 。车架涂层除了要求具有优良的防腐性,同时也要求具有良好的耐候性,例如,有的厂家要求车架涂层耐中性盐雾≥504 h、耐氙灯老化≥400 h,有的厂家要求车架涂层耐中性盐雾性≥480 h、耐紫外(QUV)老化≥300 h 等。根据车架生产及涂装类型,大体分为两类:车架装配后总成整体涂装与车架散件单独涂装后再装配为总成。

国内载货汽车普遍采用车架装配后总成整体涂装工艺,基本以阴极电泳单涂层体系为主。有的涂装线选用中厚膜环氧树脂型阴极电泳涂料,要求电泳涂层具有优异的耐盐雾性和良好的锐边涂覆效果,但耐候性普遍较差,极易出现涂层的早期失光、变色,甚至粉化。有的涂装线选用“底面合一”型阴极电泳涂料,一般要求电泳涂层具有良好的耐盐雾性的同时也要具备较好的耐候性。这一体系的主体树脂为2种树脂或多种树脂组分的混合物,其中一种树脂是环氧树脂,其他是耐候型树脂,如,丙烯酸树脂或聚氨酯树脂等,通过化学接枝改性或冷拼技术达到特定性能要求。电泳涂层固化过程中,试图通过不同树脂界面张力梯度的作用,使得两相流动形成一定程度的涂层分层结构,耐候树脂在上层具有高耐候性,环氧树脂在下层具有高防腐性。如何选择具有适当表面张力差的树脂组分,并稳定控制电泳涂层的双层结构与性能是涂料开发的技术难点。目前来看,常规环氧树脂型阴极电泳涂料无法满足涂层的耐候性要求,而“底面合一”型阴极电泳涂料在兼顾耐候性的同时,涂层的防腐性均有不同程度的调整。为了提升涂层质量,有的车架涂装线针对高端产品采用“阴极电泳+喷漆或喷粉”工艺,喷漆采用双组分丙烯酸聚氨酯面漆或高固体分聚脲面漆,喷粉采用聚酯粉末涂料,较好地保证了车架涂层的综合性能。

近年来,借鉴国外车企成熟技术,国内有的车架生产线采用散件单独涂装后再进行车架总成装配的工艺,可以在保证涂层性能的同时,有效解决车架缝隙、夹层以及零件装配贴合面等部位的锈蚀问题。车架纵梁经抛丸、漆前磷化处理后喷涂聚酯粉末涂料,涂层的外观质量、机械性能、防腐性能与耐候性能俱佳;车架横梁等散件推荐“阴极电泳+喷漆或喷粉”涂装工艺。采用这种生产工艺方式,车架的涂装成本较高,车架总成装配作业较多,应重点关注粉末涂层的摩擦系数、纵梁粉末涂层的膜厚控制、紧固件(螺栓、螺帽与铆钉)的表面处理质量以及装配零件的连接可靠性等问题。


2 车轮

载货汽车车轮是重要的保安零部件,在整车中处于特殊位置,工作环境比较恶劣,与车架涂层类似,不仅要求具有优良的防腐性,同时也要求具有良好的耐候性,如,有的厂家要求车轮涂层耐中性盐雾≥400 h、耐氙灯老化≥400 h,有的厂家要求车轮涂层耐中性盐雾≥504 h、耐氙灯老化≥200 h。

国内载货汽车钢质车轮涂装普遍采用“阴极电泳+面漆”工艺。电泳采用中厚膜常规环氧树脂型阴极电泳涂料,涂层的防腐性能优良,但耐候性能较差。为了提升车轮的装饰性以及满足涂层的性能要求,再进行单涂层面漆涂覆,一般为银色金属面漆(无罩光清漆)。同时,为了保证后续车轮螺栓连接的可靠性,重点部位应做好面漆涂层的厚度控制或者进行必要的涂装遮蔽处理。

为了降低涂装成本,不少钢质车轮涂装线已采用“底面合一”型阴极电泳涂料,部分取消了面漆工艺。由于车轮焊接部位高温氧化皮电阻过大,极易导致焊接部位无法电泳上涂层,车轮上电泳线前必须进行细致的抛丸处理去除氧化皮。“底面合一”型阴极电泳涂料生产应用中暴露出的主要问题是涂层的耐腐蚀性下降,车轮表面易出现点状锈蚀,零件的边缘、夹缝与焊缝等部位也易生锈“流黄水”。需要严格控制车轮工件经抛丸处理后的表面粗糙度,同时保证“底面合一”型阴极电泳涂料的涂层厚度满足性能要求。


3 车桥

载货汽车车桥是非常重要的底盘零件,承担着传动、承载等功能,主要有冲焊桥与铸造桥两种类型。涂层要求具有良好的防腐性,如,有的厂家要求车桥总成(外表面)涂层厚度≥50 μm、耐中性盐雾≥168 h,有的厂家要求车桥总成(外表面)涂层厚度≥60 μm、耐中性盐雾≥240 h。

国内载货汽车车桥总成涂装普遍采用总成喷漆工艺。由于车桥总成的热容量大,部分配件(油封、垫圈等)不能耐高温,一般选用低温烘烤型防腐涂料,溶剂型涂料有氯化橡胶、氯醚、氯磺化等品种,水性涂料有丙烯酸改性环氧酯、丙烯酸改性醇酸等。目前,低温烘烤型单组分水性防腐涂料应重点解决涂层的干燥速度慢,涂层初始硬度低的问题。车桥做为载货汽车底盘的典型零件,要求涂层具有良好的防腐性的同时,有的产品也考核耐候性,单涂层体系需要防腐涂料在配方设计上综合考虑。高端车桥产品采用“环氧防腐底漆+丙烯酸聚氨酯面漆”的双涂层体系,涂层综合性能优异。

为了提高喷涂效率、保证喷涂质量,产量较大的车桥总成涂装线采用地桩式喷涂机器人,高压无气或混气喷涂工艺。由于车桥外观形状与结构比较复杂,通常采用“机器人+人工”的喷涂方式,人工喷涂的目的是弥补机器人喷涂无法达到或喷涂不到位的区域,以提高整体喷涂质量。对于外观质量要求不高的非重要部位,可以使用漆刷进行点补或刷涂。

由于车桥总成零部件品种较多,需要加强对毛坯与零部件的底漆质量管控,选用防腐性能优良的底漆;车桥总成装配后难涂装或涂不到涂料的部位,需要结合零部件特点进行涂装工艺改善或防锈处理;车桥总成喷漆前应进行脱脂、磷化处理,水洗工序应考虑防锈,避免工件工序间生锈;根据车桥产品及后续装配要求,应对突缘、车轮螺栓、安装孔等部位进行遮蔽处理。


4 钢板弹簧

钢板弹簧是典型、特殊的汽车底盘零件,在车辆行驶中承受高频往复运动,起着缓冲减震作用,对车辆平稳性与安全性起着重要作用,是载货汽车广泛应用的悬架弹性元件,分为多片簧和少片簧。有资料显示,由涂层缺陷引起的钢板弹簧的早期锈蚀,锈蚀点将成为钢板弹簧新的疲劳源,从而影响钢板弹簧的疲劳寿命。钢板弹簧涂层要求具有良好的防腐性能,如,有的厂家要求涂层耐中性盐雾≥120 h,有的厂家要求涂层耐中性盐雾≥240 h。

为了提高强度与疲劳寿命,钢板弹簧均要求进行应力喷丸,但国内厂家有的仅单面(凹面)进行应力喷丸,板簧片另一面(凸面)表面不同程度存有氧化皮,严重影响涂层的附着力与防腐性。建议采用“一般喷丸+应力喷丸”工艺,既清除氧化皮,又可达成产品特性要求。由于钢板弹簧为叠接结构,夹缝部位容易出现早期锈蚀,应采用板簧单片涂装(阴极电泳或喷漆),装配后钢板弹簧总成再喷漆或补漆。钢板弹簧热容量大,建议使用低温固化型阴极电泳涂料,固化温度低至150 ℃的阴极电泳涂料已有生产应用案例,可低温解封的封闭异氰酸酯交联剂的选用以及复合催化体系的引用是新型电泳涂料开发的关键技术。板簧单片电泳后再装配的钢板弹簧总成进行面漆喷涂,建议选用兼具防腐性与耐候性的涂料。板簧单片喷漆应选用防腐底漆,装配后的钢板弹簧总成进行面漆喷涂,也应选用兼具防腐性与耐候性的涂料,建议采用低温快干型水性防腐涂料与“底面合一”型水性防腐涂料。


5 结语

底盘零件的涂装是国内载货汽车涂装中较为薄弱的环节,底盘零件的涂层质量提升一直是涂装质量改善的主要内容之一。随着涂装材料与工艺的不断进步,以水性涂料、高固体分涂料与粉末涂料为代表的绿色涂装技术正在越来越多地应用于各类底盘零件的涂装生产。需要更加重视底盘零件各类基材的表面质量以及前处理质量。底盘零件涂层在满足防腐性与耐候性要求的同时,还需要考虑车辆底盘整体的防护性与装饰性的提升。针对底盘零件某些涂覆防护难度较大的部位,如,腔型结构部位、装配贴合面、运动连接面等,如何进行有效的表面防护仍需要深入研究。

标签:工业涂料辅料与设备涂装应用技术中心防腐涂料汽车漆涂装
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