近年來，在以市場為導向的戰(zhàn)略方針引領下，隨著客戶需求的不斷升級，國家政策的日益完善，新的《報廢機動車回收管理辦法》正式實施，作為汽車五大總成之一的車架，相對其他總成的回收率是最高的。車架作為卡車的脊梁，車架的防腐質量逐漸被各大商用車主機廠重視，對其防腐性能要求也越來越高。尤其在2019年首屆國際商用車車架技術峰會的影響下，國外技術得到了一定程度的推廣，但是否適合國內商用車，抑或有多少種防腐工藝解決方案，每種方案的適用場景優(yōu)勢是什么，有待研究。

本文從商用車車架行業(yè)實際出發(fā)，結合商用車車架板材形式、工藝特點及使用工況等方面，提出車架防腐的各種工藝升級路線，詳細分析對比車架主流防腐工藝的施工特點和性能差異，為商用車高質量可持續(xù)發(fā)展奠定基礎，為車架防腐工藝提供參考。

1 商用車車架現(xiàn)狀

1.1 車架產品特點及工藝現(xiàn)狀

1.1.1 材料

車架產品普遍應用熱軋板，包括輕卡應用較多的510L，中重卡應用較多的610L、700L及750L，料厚范圍3～8 mm，材料與板厚的一致性、平面度、料厚的公差范圍、不同批次材料的時效處理時間、不同廠家的性能一致性等均不同程度影響產品的質量。

1.1.2 產品設計

（1）產品種類。國內商用車車型種類較多，商改需求變化較大，中重卡牽引、平板、自卸等和輕卡單排、排半、雙排等與不同軸距的組合導致車架品種類型達200余種，年銷售量不足百臺的車型，如，定制工程車、個性化商改車及特殊配置車型等占40%～50%，隨著平臺化、模塊化的定義和統(tǒng)一管理，會逐步得到改善。

（2）產品結構。中重卡縱梁產品設計普遍是雙層板，有的甚至3～4層板，所以在總成電泳或其他涂裝工藝過程中存在夾層間無任何防腐措施，從而出現(xiàn)夾層生銹、流黃水的現(xiàn)象；另外，從內到外設計為同一孔徑，在公差范圍內很容易出現(xiàn)“雙眼皮”缺陷，一定程度上會影響后續(xù)裝配，目前個別企業(yè)已通過孔徑差異的產品設計形式來規(guī)避這類問題；輕卡產品縱梁一般為單層板結構，雖然不存在“雙眼皮”缺陷，但是縱梁與橫梁連接板及搭接面均存在夾層銹蝕問題。

1.2 工藝條件

縱梁因產品商改的變化較快，無法采用落料模具進行生產，縱梁的孔位和外形基本采用數(shù)控沖+等離子切割+沖壓/輥壓+數(shù)控折彎的柔性工藝。橫梁類零件大多仍采用沖壓工藝，沖壓工藝往往穩(wěn)定性和一致性相對較強，有的橫梁考慮變化也大多采用折彎等柔性工藝，相對模具生產，柔性工藝零件的一致性稍差。因此，保證車架產品的一致性和精度困難較大，如果散件電泳再鉚接成型會存在通孔、擴孔等操作從而破壞了已有的防護涂層，防腐性能嚴重降低。

2 電泳涂裝現(xiàn)狀

2.1 涂裝工藝

因歷史原因，國內商用車車架涂裝，各主機廠普遍采用車架總成底面合一陰極電泳涂料進行電泳，其原理是以環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂為主體，由于2種樹脂表面張力不同，烘烤時表面張力大的環(huán)氧成分沉于下層，表面張力小的丙烯酸成分浮于表層，通過一次電泳形成環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂的復合涂層，形成耐腐蝕和耐候的涂層，該涂層更多的是以理想狀態(tài)的實驗室數(shù)據(jù)作為標準，但應用在車架熱軋板的基材因現(xiàn)場條件等因素差異，實際表現(xiàn)很不穩(wěn)定，膜厚不超過30μm時，中性鹽霧測試不超過500 h；膜厚超過30μm時，中性鹽霧測試能夠接近福田集團企標Q/FT B039—2018規(guī)范要求的720 h，但氙燈加速老化失光率和色差不滿足要求。

2.2 質量表現(xiàn)

車架總成電泳普遍存在夾層銹蝕問題，實際表現(xiàn)為流黃水，該問題車架總成電泳工藝無法解決，導致腐蝕環(huán)境惡劣的市場，如，高濕、高寒等區(qū)域車架夾層處從內到外返銹，同時存放半年之內的車架發(fā)白、粉化尤為嚴重；鑄件工藝落后，表面粗糙度等級較低，影響涂層的防腐效果，常見問題如圖1所示。

圖1 車架總成電泳涂裝常見問題

Fig.1 Typical problems of electrophoresis coating on frame assembly

3 防腐工藝路線

車架防腐工藝路線選擇需要結合各主機廠自身工藝條件、質量標準要求等實際條件進行確定。

3.1 車架總成電泳+面漆

該工藝是在現(xiàn)有車架總成電泳工藝基礎上，做的最簡單的升級工藝。傳統(tǒng)的車架總成底面合一電泳工藝后，中重卡牽引車或輕卡不裝貨箱的情況下，因庫存或出口周期長等因素，車輛長期露天存放，電泳漆膜粉化發(fā)白，導致在發(fā)給客戶之前嚴重失光變色，影響車輛銷售的品質。該方案是在現(xiàn)有工藝條件、現(xiàn)有場地等不做任何調整的情況下，在附近場地的解決方案，純粹的提高車架耐老化性；但不能解決車架夾層銹蝕的問題。目前市場上主流的面漆是溶劑型面漆和水性面漆，其在實際施工過程中的不同點如表1所示。

從表1可以看出溶劑型面漆在施工過程中相對水性面漆施工窗口更寬，對于存貯和循環(huán)的條件約束更少，便于現(xiàn)場維護和存貯，同時對于施工環(huán)境的要求也更加寬泛，室溫作業(yè)即可，相比水性面漆在能源消耗、環(huán)境保持及設備投入等均有很大程度的節(jié)省成本。對于生產企業(yè)來講溶劑型面漆是比較理想的選擇，但是溶劑型面漆的VOC含量相較水性漆高出很多，考慮到環(huán)保，很多廠家還是會主動選擇水性面漆或者增加廢氣處理裝置來降低對環(huán)境的污染。

表1 溶劑型面漆和水性面漆在實際施工過程中的不同點

Table 1 Differences between solvent-based finish and water-based finish in construction process

3.2 車架散件噴粉

該工藝是在車架總成電泳工藝基礎上做的一定程度的升級，散件噴粉可以徹底解決夾層生銹問題，粉末噴涂工藝綠色環(huán)保，但在車架行業(yè)散件噴粉應用較多的僅是縱梁噴粉，縱梁一般經噴淋式前處理烘干后直接噴粉，不經過電泳，所以在防銹性能以及粉末對熱軋板底材的附著力方面都是比較大的風險和挑戰(zhàn)。但是車架的橫梁總成（一般為外協(xié)或外購件）采用電泳工藝而不進行噴粉，此種工藝的搭配會造成縱梁和橫梁的質量標準出現(xiàn)差異，導致總成各部件間防腐防銹的周期不一致，所以后期實際市場表現(xiàn)呈現(xiàn)不同狀態(tài)。

此工藝的弊端不僅局限于上述的問題，還面臨以下幾種問題：

（1）鉚釘防腐的問題，一般鉚釘只是在運輸和包裝、存放過程中涂油防護，未采用其他的防腐/防護措施，普通的鉚釘一般采用發(fā)黑處理或者鍍鋅等防腐措施，而特殊處理過的鉚釘成本較高，一般的產品基本不開發(fā)使用，且在鉚接的過程中會出現(xiàn)涂層破壞的情況，所以鉚釘就理所當然地成了車架總成上的防腐短板。

（2）車架“雙眼皮”問題，國內車架尤其是中重卡車架受材料特性、工藝水平、加工精度、設備能力等影響，零部件質量一致性較差，造成多層板設計的產品很難避免“雙眼皮”的產生?？v梁散件噴粉后在車架裝配過程中會出現(xiàn)大量的“雙眼皮”缺陷，導致不能正常裝配，經過二次銑孔便破壞了散件的粉末涂層，進一步降低了防腐能力。

（3）車架產品品種多，變型快，工裝投入大從而導致部分零件不開發(fā)專用工裝而采用柔性工藝生產，也是造成零件質量不穩(wěn)定、一致性差的重要因素。

（4）修復性差，裝配或物流過程中造成的劃痕以及錯裝漏裝等問題在后期修復相當困難，且成本較高。

總體而言，散件噴粉的車架對零部件加工精度、一致性等方面要求相對較高，該工藝更適用于車架產品品種較少、結構設計簡單的單層梁車架。

3.3 車架散件電泳+底盤噴涂

該工藝相對前2個工藝方案，有了更大程度的升級，在解決車架總成電泳面臨的夾層銹蝕問題和縱梁噴粉與橫梁電泳的防腐質量不一致問題的同時，也解決了占商用車底盤銹蝕80%的問題。但該工藝應用需要滿足一些條件，首先車架裝配始于總裝線，車架散件電泳后直接上總裝線裝配，車架裝配和底盤裝配工藝能夠協(xié)調統(tǒng)一，可以有效避免車架裝配單元獨立，以減少車架總成的存儲，同時節(jié)省了一定的生產周期并降低了庫存，避免了存儲、轉運過程的質量損失，有利于總裝質量的保證和產能的提升，同時解決了散件噴粉面臨的諸多問題。但是該工藝更適合新建生產線的工藝規(guī)劃，傳統(tǒng)車架生產一般獨立于總裝之外，老的生產線不適合底盤噴涂的改造，一方面是因為老生產線的場地不足，另一方面是底盤改造時間較長，對現(xiàn)有產品的生產帶來影響，過渡生產方案難以解決。

底盤噴涂工藝流程為遮蔽、噴漆、烘干、卸遮蔽，工藝規(guī)劃從作業(yè)內容及保證生產節(jié)拍方面，噴漆、烘干需要至少6個專用工位，遮蔽和卸遮蔽作業(yè)可以整合至其他工位的作業(yè)內容中；但是無論底盤噴涂采用溶劑型涂料或水性涂料，不僅需要對漆霧進行專業(yè)處理還需要增加廢氣治理設備以保證環(huán)保達標，運營成本相對較高。該工藝升級需要考慮場地需求大、投資成本高、運營成本高等。同時底盤裝配完成后結構復雜、遮蓋面多、噴涂死角多，同時存在無法實現(xiàn)自動噴涂等問題。

這種工藝需要各供應商對零部件的涂料質量、防腐能力以及零部件的表面潔凈度等都提出較高的要求，否則達不到底盤噴涂的作用。

3.4 車架散件電泳+總成噴粉

該工藝完全是對車架現(xiàn)狀的一個極大改善，解決了車架當前面臨的所有問題，目前是所有工藝中最徹底的質量升級工藝，同時可以保證在一定時期內工藝不落后，質量不落后。本文采用車架散件電泳+總成噴粉工藝制備了6個樣品，分別按照SAE J2527—2017、GB/T 1771—2007檢測耐鹽霧性和耐老化性，試驗時間為1 000 h，結果如表2所示。

表2 耐鹽霧、耐老化性能試驗結果

Table 2 Test result of salt spray resistance and aging resistance

注：（1）試板編號E/L代表車架板材型號，H/M代表粉末型號，A/B/C代表3家不同的粉末涂料。（2）耐老化：ΔE≤3.0，保光率≥50%，不開裂，不粉化，不起泡。（3）耐鹽霧：單邊最大腐蝕蔓延寬度≤2 mm，非劃線處無起泡、生銹。

由表2可知，樣品的耐鹽霧性和耐老化性均可以達到1 000 h的防腐質量標準。散件電泳解決了多層板車架產品夾層銹蝕問題，總成噴粉工藝解決了鉚釘、“雙眼皮”、生產磕碰劃傷、裝錯、老化、耐鹽霧性等問題。車架總成噴粉后，粉末通過固化、流平，還能很好地填充到零件搭接面的縫隙處，對夾層銹蝕進一步起到良好的防護作用。通過雙涂層匹配性驗證、試板全面測試、實物工藝驗證和實物市場驗證等均得到了很好的測試結果和用戶的認可效果，充分證明了該工藝的可靠性。對車架散件電泳+總成噴粉工藝而言，比車架總成電泳+面漆工藝解決夾層銹蝕更徹底；比散件噴粉工藝面臨的問題更少，質量要求更高；比車架散件電泳+底盤噴涂工藝占用場地更少，縮減投資，能夠更精益的運營。

3.5 性能對比

本文分別制作了150 mm×70 mm×4 mm的熱軋板作為實驗樣板（如圖2所示），研究對比了散件電泳+溶劑型面漆、散件電泳+水性面漆以及散件電泳+噴粉的3種防腐工藝，底盤面漆涂料特性和漆膜性能如表3所示。

表3 各底盤面漆性能及漆膜性能

Table 3 Performance of chassis finish and film properties

圖2 實驗樣板

Fig.2 Test plate sample

由表3可以看出，3種防腐漆膜的機械性能和化學性能實際表現(xiàn)相差不大。在耐候性方面，粉末涂料的表現(xiàn)會更勝一籌。最重要的是粉末涂料的VOC排放量非常低，更有利于環(huán)保推廣以及進行自動化、智能化噴涂的推廣。

4 結語

車架防腐升級工藝路線選擇是一個綜合考量的過程，不同的方案有各自的優(yōu)劣勢。各大主機廠或供應商需要結合車架的質量標準和要求、各零部件的質量保證情況、場地的大小、運營的成本等進行系統(tǒng)規(guī)劃，同時要確保工藝的先進性和前瞻性，符合日益嚴格的環(huán)保要求，并考慮自動化、數(shù)字化制造，聚焦價值，精益運營，全面提高車架質量，更好地參與國際競爭，推動中國速度向中國質量轉變，推動中國產品向中國品牌轉變，向科技與品質領先的世界級商用車邁進。