CN112945577A - 一种解决乘用车车身ab柱批量钣金异响的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种解决乘用车车身AB柱批量钣金异响的方法,包括以下具体步骤:S1.进行动态路试,识别钣金异响大致区域;S2.确定涂装使用水性电泳漆工艺,测试钣金异响区域电泳烘烤炉温曲线;S3.分析电泳烘烤炉温曲线;S4.制定电泳烘烤炉温参数改善方案并调整升温速率、最高炉温和/或保温时长;S5.制作工艺试板进行随车电泳,烘烤之后取下备用;S6.对工艺试板上的电泳涂层进行玻璃化转变温度测试;S7.玻璃化转变温度与目标值进行比较。本发明的优点在于,通过揭示车身AB柱批量钣金异响的原理,从根本上解决车身AB柱批量钣金异响问题;与现有车身钣金异响仅针对车身钣金结构设计、焊接质量缺陷、冲压件质量缺陷方面的技术手段有本质区别。

Description

一种解决乘用车车身AB柱批量钣金异响的方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别涉及一种解决乘用车车身AB柱批量钣金异响的方法。
背景技术
随着顾客对环保、驾驶性能及整车质量的要求不断提高,汽车行业竞争日趋激烈。创新、环保和产品质量就显得越发重要。NVH异响性能,在研发、制造及售后整个车辆生命周期都是相对重要的车辆感知性能。JD Power及IQS市场调研,各种异响的抱怨率持续增多,车身AB柱钣金批量异响更是独占鳌头。
但是面对车身AB柱批量钣金异响问题,多数整车厂拿不出切实有效的解决措施。本发明的意义在于针对市场顾客抱怨率最高的车身AB柱批量钣金异响问题,从车身钣金异响的内在机理出发,给出切实可行的解决方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种解决乘用车车身AB柱批量钣金异响的方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:
本发明提供一种解决乘用车车身AB柱批量钣金异响的方法,包括以下具体步骤:
S1.进行动态路试,识别钣金异响大致区域;
S2.确定涂装使用水性电泳漆工艺,测试钣金异响区域电泳烘烤炉温曲线;
S3.分析电泳烘烤炉温曲线,得到升温速率、最高炉温及保温时长;
S4.制定电泳烘烤炉温参数改善方案并调整升温速率、最高炉温和/或保温时长;
S5.制作工艺试板进行随车电泳,烘烤之后取下备用;
S6.对工艺试板上的电泳涂层进行玻璃化转变温度测试;
S7.玻璃化转变温度与目标值进行比较;
S8.玻璃化转变温度高于目标值,实车动态路试无异响,流程结束。
作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤S7和步骤S8中目标值数值均为90℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明的优点在于,通过揭示车身AB柱批量钣金异响的原理,从根本上解决车身AB柱批量钣金异响问题;与现有车身钣金异响仅针对车身钣金结构设计、焊接质量缺陷、冲压件质量缺陷方面的技术手段有本质区别。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是车身关键接头及钣金异响多发区域图;
图2是异响区域电泳烘烤炉温曲线图;
图3是涂装电泳工艺试板示图;
图4是玻璃化转变温度(Tg)DSC测试曲线图;
图5是高聚物温度-变形曲线图;
图6是钣金异响力学模型图;
图7是本发明的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供一种解决乘用车车身AB柱批量钣金异响的方法,包括以下具体步骤:
S1.进行动态路试,识别钣金异响大致区域;
S2.确定涂装使用水性电泳漆工艺,测试钣金异响区域电泳烘烤炉温曲线;
S3.分析电泳烘烤炉温曲线,得到升温速率、最高炉温及保温时长;
S4.制定电泳烘烤炉温参数改善方案并调整升温速率、最高炉温和/或保温时长;
S5.制作工艺试板进行随车电泳,烘烤之后取下备用;
S6.对工艺试板上的电泳涂层进行玻璃化转变温度(Tg)测试;
S7.玻璃化转变温度(Tg)与目标值(90℃)进行比较;
S8.玻璃化转变温度(Tg)高于目标值,实车动态路试无异响,流程结束。
步骤S7和步骤S8中目标值数值均为90℃。
步骤S1中“识别”通过动态路试主观耳朵听、或底盘听诊器识别异响大致区域;
步骤S2中“测试”通过在电泳车身上布置热电偶传感器,跟踪测试电泳烘烤炉炉温,并在显示器上形成炉温曲线;
步骤S3中“分析”通过提取炉温曲线关键参数(升温速率、最高炉温及保温时长)对车身钣金烘烤情况进行分析;
步骤S4中“制定改善方案”:
改善方案即(提高电泳烘烤炉温、增加该炉温下的保温时长,降低升温速率);例子:如通过1、2、3步得到某车型钣金异响情况下的电泳烘烤炉温参数:最高炉温170℃,在该炉温下保温时长20nmin,常温到170℃升温速率15℃/min;改善方案为提升最高炉温至190℃,在该炉温下保温25min,升温速率10℃/min;
步骤S5中钣金试板(金属板材打孔)悬挂在车身异响区域,随车电泳,烘烤之后取下即可,以此来制作工艺试板;
步骤S6中可用差示扫描量热仪对电泳涂层进行玻璃化转变温度测试。
本方案对该类AB柱批量钣金异响的原理解释:
由于制造或设计不可避免的钣金间隙内存在电泳涂层和金属颗粒物,当环境温度高于电泳涂层玻璃化转变温度,电泳涂层处于高弹态时,形成弹性元件。外板为质量元件,受外力激励,积蓄能量,产生相对内板运动的趋势,与夹层中颗粒物摩擦,进而产生摩擦力。当激励力去除时,释放能量,产生异响。在颠簸路面上,车身受到不规则的激励力作用,内板与外板之间就产生了一张一弛的粘滑运动,产生“嘀嘀嘀”、“哒哒哒”的钣金异响;
反之,当环境温度低于电泳涂层玻璃化转变温度,电泳涂层处于玻璃态,表现出脆性时,互相接触的钣金之间不存在弹性元件,振动系统也就不存在,钣金件受激励,内板与外板之间就不存在相互运动趋势,也不会造成粘滑效应。钣金异响也就不会发生;
所以解决该类钣金异响的首要任务是提高电泳涂层玻璃化转变温度。使其高于环境温度所能达到的最高温度。这样就保证电泳涂层始终处于玻璃态,也就能有效避免该类批量车身钣金异响。
工作原理的异响基本概念:
异响是整车噪声的一种,有别于发动机噪声、风噪、路噪等持续性的噪声,异响是无规律的、短促的噪声。英文里一般用Squeak和Rattle来表示,简称S&R,有时也将Buzz包含进来,简称BSR。国内一般将异响简称为BSR,即整车上两个部件由于摩擦、撞击产生的噪声及单体结构共振引起的噪声统称为异响;
粘滑效应(stick-slip)引起异响的原理:
由于本发明所论述的钣金异响为粘滑效应引起的噪声,在此仅对粘滑效应引起的异响原理进行简单阐述。
当互相接触的两个物体受外力激励时,激励力缓慢增大超过动摩擦力,而小于最大静摩擦力时,宏观上虽然没有相对运动,但是微观上,接触面之间却会产生突然的相对滑动,即slip。滑动时,激励力逐渐减小,小到低于动摩擦力时,微观上的相对滑动就会暂时停止,两个物体的接触面粘连,即stick。两个互相接触的物体,受激励力的作用,时而粘连、时而滑动的特性就是粘滑效应(stick-slip)。力学方程式可以表示为:
Figure 939938DEST_PATH_IMAGE002
(1)
式中:m
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为惯性力;k
Figure 613365DEST_PATH_IMAGE004
为弹簧力;
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为激励力;
Figure 373510DEST_PATH_IMAGE006
为摩擦力[9-10]
在经典的库伦摩擦模型中摩擦力由静摩擦系数μs和动摩擦系数μk两个参数来连续描述。
Figure 171702DEST_PATH_IMAGE008
(2)
当正向压力为零或摩擦系数为零时,这个相对运动为简谐振动;当其不为零时,那么将发生stick-slip。粘滑效应(stick-slip)可在周期性激励或振动下重复出现。粘连时,产生弹性变形,聚集能量;滑动时,变形消失,释放能量。这种微观上的一张一弛的运动会使物体振动并发出噪声,产生异响。
玻璃化转变温度对电泳涂膜力学性能的影响:
电泳涂料主要成份为水性聚氨酯材料,水性聚氨酯材料属于高分子聚合物(高聚物)。玻璃化转变温度是高聚物材料性能发生转变的一个临界温度,用Tg表示。水性电泳涂料玻璃化转变温度Tg的高低影响着电泳烘烤之后涂膜的硬度、涂膜干率、耐溶剂、耐腐蚀性等性能。在此,仅讨论电泳涂膜的力学性能。
高聚物不同于无机物,没有固定的组成,而是由一系列不同聚合度的分子链构成,这种特点决定了高聚物没有固、液、气三态的变化,同时也决定了高聚物没有熔点及沸点的概念。取而代之的,高聚物存在力学三态的变化,分别是玻璃态、高弹态、粘流态,处于这三种力学状态下的高分子聚合物主要的区别是不同力学状态下弹性模量的变化,直观的表现则是,施加外力后,高聚物形变量的大小。对某高聚物施加恒定的外力,在等速升温的过程中,测量其变形量,取得的温度-变形曲线,如图5所示。
由高聚物温度变形曲线可知,在I区,即环境温度(后文用T环境环境表示)低于高聚物Tg时,高聚物表现为玻璃态,受外力作用时,变形小。高聚物表现得硬而脆,这种力学状态与无机玻璃相似,故称为玻璃态。
当T环境高于高聚物Tg时,随着温度的升高,高聚物变形量逐渐变大。进入
Figure DEST_PATH_IMAGE009
区。在这个状态下,即使在较小的外力作用下,也会产生很大的变形,当外力去除后,变形逐渐恢复。这种受力能产生很大的形变,去除外力后,能恢复原状的性能称高弹性,相应的力学状态称为高弹态。玻璃化转变温度Tg是高聚物玻璃化转变开始的温度。
当T环境升到足够高时,进入
Figure 56088DEST_PATH_IMAGE010
区,高聚物完全变为粘性流体,其形变不可逆,这种力学状称为粘流态。
即当环境温度低于电泳涂膜玻璃化转变温度Tg时,高聚物表现出脆性;当环境温度高于玻璃化转变温度Tg时,表现出弹性。
炉温对玻璃化转变温度的影响
影响聚合物Tg的因素主要有两个:单体结构和聚合物的聚合度。设计水性聚氨脂电泳涂料时,聚合物单体的选择取决于涂料的品种、性能和特殊性能等综合要求;而聚氨脂的聚合度取决于漆膜烘烤时的反应温度(最高炉温)、升温速率以及反应时间(保温时长)。
通过以上对水性聚氨酯电泳涂料的分析,聚合物单体结构决定了聚氨酯电泳涂料制漆后理论玻璃化转变温度,记为Tgt,但对于制造过程而言,水性聚氨酯电泳涂料涂膜烘烤过程中的反应温度、升温速率以及反应时长决定了水性聚氨脂涂料制漆后的实际玻璃化转变温度,记为Tgr。
在其他条件保持不变的前提下,随升温速率不断增加,Tgr不断降低;在其他条件保持不变的前提下,固化时间(保温时长)不断延长,Tgr逐渐升高,最后趋于稳定;在其他条件保持不变的前提下,固化温度(最高炉温)不断升高,Tgr逐步提高,最后趋于稳定。
因为较低的升温速率可以使电泳涂层反应越完全;同样,固化温度一定时,固化时间越长,电泳涂层固化越完全;固化时间一定时,固化温度越高,电泳涂层固化越充分。即电泳涂层反应越完全,其制漆之后的涂膜聚合度越高,Tgr也就越接近Tgt。
玻璃化转变温度对钣金异响的影响
由以上异响知识相关介绍及高聚物相关性能分析。由振动学知识可知,一个振动系统必须具有弹性元件和质量元件,或者说具有弹性和惯性的系统才可能振动,机械系统的振动现象是弹性和惯性相互交替作用而产生的结果。
由此断定在颠簸路面时,车身受路面激励,激励传递到车身关键接头区域,激励力作用在钣金件上,记为P。钣金件之间存在电泳涂层和金属颗粒物。当T环境高于涂装电泳涂层Tgr时,涂层表现为高弹态,具备弹性。金属颗粒物为钣金摩擦介质。根据以上信息建立钣金异响力学模型。如图6所示。
假设内板固定不动,外板受激励跟随振动,属于弹簧质量模型中的质量元件;内板与外板之间存在间隙,间隙被颗粒物和涂装材料填充,当环境温度高于电泳涂料Tgr时,电泳涂层表现出弹性,假设此时电泳涂层为弹性元件,夹层中的颗粒物为摩擦载体。
其力学方程可以表示为:
Figure 131491DEST_PATH_IMAGE012
(3)
式中:m为外板质量;c为阻尼系数;k为弹性系数;
Figure 656014DEST_PATH_IMAGE005
为激励力,
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为摩擦力;
Figure 738239DEST_PATH_IMAGE004
为位移;
Figure 6409DEST_PATH_IMAGE014
为速度;
Figure 687052DEST_PATH_IMAGE003
为加速度。
即,类似批量钣金异响可以理解为:由于制造或设计不可避免的钣金间隙内存在电泳涂层和金属颗粒物,当T环境>Tgr,电泳涂层处于高弹态时,形成弹性元件。外板为质量元件,受外力激励,积蓄能量,产生相对内板运动的趋势,与夹层中颗粒物摩擦,进而产生摩擦力。当激励力去除时,释放能量,产生异响。在颠婆路面上,车身受到不规则的激励力作用,内板与外板之间就产生了一张一弛的粘滑运动,产生“嘀嘀嘀”、“哒哒哒”的钣金异响。
反之,当T环境<Tgr,电泳涂层处于玻璃态,表现出脆性时,互相接触的钣金之间不存在弹性元件,振动系统也就不存在,钣金件受激励,内板与外板之间就不存在相互运动趋势,也不会造成粘滑效应。钣金异响也就不会发生。
所以解决该类钣金异响的首要任务是提高电泳涂层玻璃化转变温度Tgr。使其高于环境温度所能达到的最高温度。这样就保证电泳涂层始终处于玻璃态,也就能有效避免该类批量车身钣金异响。
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
如图1所示,一种解决乘用车车身AB柱批量钣金异响的方法,其适用于使用水性电泳涂装的乘用车车身A柱、B柱、C柱等车身关键接头区域发生的批量性钣金异响问题。
本实施例中以某车型实际车身AB柱批量钣金异响为例对该方法进行阐述,该方法包括如下步骤:
1、对该车型路试异响车辆进行实车路试异响确认,确认该钣金异响为“嘀嘀嘀、哒哒哒”声,该异响出现与扭曲路、波峰路、卵石路、搓板路、比利时路以及稍微不平存在颠簸的水泥路面。异响位置大致在,车身A柱下接头区域、B柱下接头区域、B柱铰链区域、C柱下接头区域等。
2、该车型使用某品牌水性电泳材料为电泳涂料,通过将热电偶探头放置于关注区域,随车电泳烘烤之后得到电泳烘烤炉温曲线如图2所示。
3、分析电泳烘烤炉温曲线,各测点炉温曲线重合度不高,且B柱下接头区域升温速率为7℃/min,最高炉温设置为180℃,B柱下接头区域仅165℃且在该温度下保温时长不到4min;
4、制定电泳烘烤炉温参数改善方案:增加向车内吹风装置,改善各测点烘烤环境,提升炉温曲线重合度;B柱下接头区域升温速率由7℃/min提升至8℃/min,最高炉温从之前设置为180℃提升10℃至190℃;保证B柱下部接头区域在170℃以上保温时长不低于20min。
5、如图3所示,制作工艺试板,将工艺试板悬挂与车身B柱下部接头区域,随车电泳,烘烤之后取下备用;
6、对工艺试板上的电泳涂层进行玻璃化转变温度(Tg)测试;测试方法为:ISO11357-2:2013。测试结果如图4所示,其玻璃化转变温度Tg为93.5℃。
7、所测得的B柱下接头区域涂装电泳涂层把玻璃化转变温度为93.5℃,高于目标值90℃(经验值)。
8、跟踪涂装电泳烘烤炉温调整之后白车身,总装装配成为整车之后,进行动态路试确认,在扭曲路、波峰路、卵石路、搓板路、比利时路以及稍微不平存在颠簸的水泥路面上不在出现车身AB柱批量钣金异响问题。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明的优点在于,通过揭示车身AB柱批量钣金异响的原理,从根本上解决车身AB柱批量钣金异响问题;与现有车身钣金异响仅针对车身钣金结构设计、焊接质量缺陷、冲压件质量缺陷方面的技术手段有本质区别。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种解决乘用车车身AB柱批量钣金异响的方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
S1.进行动态路试,识别钣金异响大致区域;
S2.确定涂装使用水性电泳漆工艺,测试钣金异响区域电泳烘烤炉温曲线;
S3.分析电泳烘烤炉温曲线,得到升温速率、最高炉温及保温时长;
S4.制定电泳烘烤炉温参数改善方案并调整升温速率、最高炉温和/或保温时长;
S5.制作工艺试板进行随车电泳,烘烤之后取下备用;
S6.对工艺试板上的电泳涂层进行玻璃化转变温度测试;
S7.玻璃化转变温度与目标值进行比较;
S8.玻璃化转变温度高于目标值,实车动态路试无异响,流程结束。
2.根据权利要求1所述的一种解决乘用车车身AB柱批量钣金异响的方法,其特征在于,所述步骤S7和步骤S8中目标值数值均为90℃。
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