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汽车轻量化钢材及零部件表面处理技术的发展趋势（三）

研究表明，防撞性设计制造薄壁结构在汽车行业仍然是一个主要挑战。车身吸能构件多用冲压工艺制造，其厚度不均匀，残余应变/应力较大，特别是高强钢或高强钢等材料。此外，材料性能、冲压工艺和几何形状的不确定性一般从制造阶段传播到操作阶段，可能导致冲击响应的不可控波动。针对这些关键问题，提出了一种基于多目标可靠性的设计优化方法，将冲压不确定性与薄壁结构进行耦合优化。首先将冲压过程的有限元分析结果转化为耐撞性。其次，采用替代建模技术，从均值和标准差两方面对成形和冲击响应进行近似化处理。第三用多目标粒子群优化算法，结合蒙特卡罗，寻找可靠的设计解。该方法不仅显著提高了汽车零件结构的成形性和耐撞性，而且能提高其性。

由于车辆的能量耗散能力显著下降，抗撞性能的提高成为轻型车辆发展的关键。因此，他们进行了材料增强和结构优化，如汽车结构涉及到的薄壁框架，表面机械磨损处理，在不牺牲延性的前提下诱导金属纳米结构增强强度等措施，充分利用了***高强度钢材的优异性能，进行了大量的实验和数值模拟，测试结果表明，阳极电泳涂料有什么成分，与目前市场上的同类产品相比，产品重量轻、强度高、安全影响程度高，可以满足轻量化汽车的要求。

通过使用有限元分析法，对于两种不同钢铁材料的座椅框架在不同的加载条件下进行优化厚度和改进设计的文章，研究发现软钢材料制造的车座框架与用***的高强度钢材代替，使用***的高强度钢材可以显著减轻座椅框架的重量，同时可以在车辆的使用寿命内提高燃油效率，高耐磨阳极电泳涂料，并减少CO2排放。

在***高强度钢板的加工方面研究，通过设计一种新型的凹口冲头实现汽车高强度钢板的一次冲程多步翻边，采用增量成形的概念，改进拉伸翻边冲头形状，提高汽车用***高强钢的拉伸翻边性能，结果表明，与单步翻边法相比，这种新方法的拉伸应变从0.406降至0.280，拉伸角边大应变转移到直翻边区域。

汽车车身阴极电泳涂装工艺控制要点（二）

1. 2 　电泳涂装

其工艺条件包括以下四个方面 13 个条件 :

（1） 槽液的组成方面 : 固体分、灰分、MEQ 值和含量 ;

（2）电泳条件方面 : 槽液温度、泳涂电压、泳涂时间;

（3）槽液特性方面 : pH 值、电导率;

（4）电泳特性方面 : 库仑效率、电流值、膜厚和泳透力。

1. 2. 1 　固体分

电泳涂料 ( 或槽液 ) 在 110 ℃以下烘干时所留下的不挥发部分称为电泳涂料 ( 或槽液 ) 的固体分 ， 它是电泳涂装的主要工艺参数之一。随着生产的进行 ， 槽液的固体分不断下降 ， 为使电泳涂膜的质量稳定 ， 电泳槽液的固体分需严格控制在一定的范围内 ， 在阴极电泳槽液中固体分应控制在 19%± 1% 范围内。

1. 2. 2 　pH 值、电导率

它们是电泳槽液的两大特性值 ， 对电泳特性、槽液的稳定性和涂装效果都有较大的影响 ， 因此 ，应将槽液的 pH 值、电导率严格控制在工艺规定的范围内。不同品种的阴极电泳涂料都有特定的 pH值范围 ， 以保持槽液和涂装质量的稳定。

阴极电泳槽液系酸性体系 ， 需保证适量的酸度以保持槽液的稳定。当 pH 值高于规定值时 ， 槽液的稳定性逐渐变差 ， 严重时产生不溶性颗粒 ， 槽液易分层、沉淀 ， 电导率下降， 堵塞阳极隔膜和超滤膜 ， 涂膜外观变差 ， 尤其水平面有颗粒 ， 小的像针尖状 ， 大的手摸凸出。随着酸量增加（pH值降低） ，槽液的溶解性增强 ， 但对涂膜的再溶性和对设备的腐蚀性增大 ， pH 值在 5. 9 以上时 ， 对设备的腐蚀可大为缓和。

不同品种阴极电泳涂料的槽液电导率也有的控制范围 ， 基于电导率的微小变化 ， 如 ±100μ S/cm 将不会影响涂膜性能 ， 故一般控制范围为± 300 μ S/cm 。槽液的电导率过高或过低对涂膜厚度、外观和泳透力有影响 ， 随槽液电导率的 ，泳透力也随之 ， 膜厚也相应增厚。当槽液电导率偏高时 ， 可用去离子水置换超滤液来降低 ， 例如对 300 t 槽液用去离子水替代 20 t 超滤液 ， 可使槽液电导率下降 100 μS/cm 。

汽车电泳未来发展方向

1、进一步提高结构复杂的被涂物(如汽车车身)用阴极电泳涂料的泳透力，以进一步提高车身内表面及空腔的涂装质量，提高生产效率和减少阴极电泳涂料的使用量。

2、根据各种被涂物产品技术标准和用户的需求，在现有各种特种功能的阴极电泳涂料的基础上，改进或开发新的各种功能的阴极电泳涂料，阳极电泳涂料价格，如锐边耐蚀性阴极电泳涂料、耐候性(耐UV型)阴极电泳涂料(供底面合一涂装或与金属闪光色面漆配套的两涂层涂装使用)、厚膜阴极电泳涂料(含粉末阴极电泳涂料)等。

3、进一步提高阴极电泳涂料与涂装工艺的环保性，开发采用VOC含量更低的、固化时分解物更少和无HAPs的阴极电泳涂料；依靠ED-RO技术提高水的利用率，实现电泳涂装污水“零”排放；

4、开发采用节能减排型的阴极电泳涂料与涂装技术。如在国外已着手进行的项目有：

开发采用省搅拌型的阴极电泳涂料，除在工作时间需搅拌外，停产时和节假日可停止搅拌(好的可达10天不需搅拌)。因而可不设备用电源，削减停产时循环搅拌槽液的能耗。

开发采用电泳涂膜与随后涂层的“湿碰湿”工艺。如在湿电泳涂膜上(吹掉附着的水分后)喷涂抗石击涂层(CGP)或中涂后一起烘干，减少烘干次数，达到节能减排和降低成本的目的。

开发采用节能型阴极电泳涂料(烘干温度低温化)和烘干固化设备及技术。

5、加强管理，实现无缺陷的电泳涂装，废止打磨工序。现状是大多数的电泳涂装线烘干固化后电泳涂膜表面存在各种各样的***和表面缺陷，为此在中涂前需进行打磨、平整被涂面，如果未消除，进入中涂、面漆线，造成不良率上升。