车身暴晒试验方法：汽车车身油漆涂层的大气耐候性研究

随着现代生活水平的提高，消费者对汽车外观质量要求也越来越高，其中汽车油漆涂层的装饰性与耐候性成为主要关注点。受到外界环境因素的影响，尤其是在沿海、高热和工业污染严重的地区，汽车油漆涂层老化现象比较明显，不同程度影响了汽车的美观性和安全性，因此汽车油漆涂层除了满足各项外观及物化性能指标外，还要检验耐候性，才能避免车身在使用时因老化而造成不必要的损害。在开发新颜色时，一般涂料供应商都会做油漆样板的人工加速老化试验以满足对油漆耐候性的检验。但由于受到人工加速老化试验自身的局限性、涂装喷涂工艺、基体焊接工艺和产品设计的影响，汽车车身的耐候性无法得到真实验证。汽车车身暴晒试验是模拟车身最终使用状态的最佳方法，在暴晒过程中，油漆涂层的分布和所处环境跟汽车车身使用情况保持一致，老化的类型和速度最接近实际使用状态。根据长期的试验结果和各主机厂反馈的信息来看，这种方法的试验结果与客户实际使用状态最吻合。因此，我们选择室外暴晒方法对汽车车身进行油漆涂层的大气耐候性进行研究。车身暴晒试验方法及结果分析1．试验方法将一台白色SUV试验样车置于海南暴晒场内直接暴露，按照QC/T 728-2005汽车整车大气暴露试验方法进行车身暴晒试验：前风挡玻璃面朝正南方向，紧闭车门车窗和通风系统，保持暴晒车放置空间通风且无遮挡阳光，进行为期1年的大气暴晒试验。2．试验结果分析（1）光泽变化以投放状态时的光泽度为基准，计算12个月过程中的车身60°光泽失光率。由图1可见，随着暴晒时间的延长，车身各部位60°光泽失光率ΔA越高。在第9个月时候失光率ΔA趋于平稳，在12个月的时候，车身各部位60°光泽失光率ΔA在2～5范围内，失光等级均为1级。车身各部位失光率由大到小的顺序是车顶→发动机盖→前门→后门→行李箱盖。这个结果与各部位接受的太阳热幅射相对应。车顶位置最高，且处于平面，接受的太阳辐射最大。发动机盖朝南且为平面，接受太阳辐射较多；其次为立面车门；最后为几乎为背光的平面行李箱盖。因此，太阳热辐射程度直接影响车身各部位的失光率。图1 不同车身部位失光率趋势（2）色差变化以投放状态时色差值为基准，计算12个月暴晒过程中车身各部位45°相对色差ΔEab。由图2可见，随着暴晒时间的延长，车身各部位45°相对色差ΔEab越大，且向黄绿色方向偏走。在第6个月时候相对色差ΔEab趋于平稳，在12个月的时候，车身各部位45°相对色差在1～1.8范围内，失光等级为1级。各部位相对色差由大到小的顺序是车顶→前门→发动机盖→后门→行李箱盖，与失光顺序一致。由此可见，太阳热辐射程度也直接影响车身各部位的色差变化。图2 不同车身部位色差变化趋势图（3） 老化现象车身各部位老化评级如下表所示。在第6个月时无老化现象，在第12个月时车顶出现沾污现象，且评级为2级，左右侧车身部位沾污1级，前围和行李箱盖无老化现象。本色漆白色在所有涂料颜色中是最易沾污的颜色，沾污部位受光照和环境影响而不同：车顶为水平位置最高部位，易受到外界环境影响，其次为左右车身侧面接受风尘较多，最后为前后盖板。表 车身各部位老化评级表除以上老化现象外，在12个月暴晒后，左侧A柱与翼子板搭接处有局部锈蚀，达到2（S3）锈蚀，右侧同位置未发现此现象。这很可能是因为此处搭接缝形成的凹槽过窄，当机器人喷涂此处时，形成了法拉第笼效应，引起喷枪电极产生的电场或喷枪与工件间粉粒与自由离子形成的“云团”电场都不能充分进入凹槽内，喷涂粒子缺少推动力，就无法充分进入此处凹槽深处，最终造成此处漆膜过薄，耐候性差，老化锈蚀。另外，在设计过程中忽略了此处过窄带来的不良喷涂结果，搭接尺寸设计处于边缘值，在车身生产过程中车身状态在公差范围内波动，左侧波动后恰好达到法拉第笼效应的范围，右侧还未达到，因此左右侧现象不对称，左侧暴露了此处的设计问题。此处搭接按照图4的标注，需要工艺部门讨论满足喷涂工艺要求的A和B范围，反馈给设计部门进行优化整改，并写入相关规范文件中。图3 局部锈蚀图4 间隙示意（4）其他漆膜性能变化在暴晒前测量车身各部位涂层铅笔划痕硬度等级均为HB，经12个月室外暴晒后，测量各部位等级仍为HB。在暴晒前车身涂层附着力划格检测结果等级均为 “1”级，经12个月室外暴晒后，测量各部位等级仍为“1”级。结语车身各部位因所处位置和外界环境不同，表现出来的老化现象也不同。从实验结果来看，油漆涂层综合老化等级依次降低顺序：车顶→前门→后门→发动机盖→行李箱盖。根据试验结果，可以对车身各部位有针对性地改善喷涂工艺。在生产过程中，有一些部位的漆膜涂层无法得到全面的监控，如钣金搭接距离、型面和边缘等。实验室进行的油漆样本涂层的加速耐候性试验无法全面反映生产线上车身局部的耐候性，只有定期实车考察车身性能，才能排查出车身的设计和工艺问题，提高设计和工艺能力，从而提高车身质量。本文作者：华晨汽车工程研究院 包爽 王彦利 李婷婷