雙元卿   朱石磊(泛亞汽車(chē)技術(shù)中心有限公司)

,。  引言

在國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)上 ,隨著客戶(hù)便利性要求的  提升 ,越來(lái)越多品牌的汽車(chē)具備了后蓋自動(dòng)開(kāi)啟  功能[1] 。 目前應(yīng)用的后蓋開(kāi)啟系統(tǒng) ,主要為彈簧  機(jī)構(gòu) ,通過(guò)彈簧的彈性變形輸出力矩 ,驅(qū)動(dòng)后蓋  實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)啟 。如圖 1 所示 , 該彈簧一般為拉  簧 ,且在后蓋整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中始終處于拉伸狀  態(tài) ,從而使得后蓋全程都受到拉簧的拉力作用,。 當(dāng)后蓋收到客戶(hù)指令解鎖以后 ,拉簧提供的開(kāi)門(mén)  力矩大于重力矩 ,使得后蓋自動(dòng)開(kāi)啟。

由于不銹鋼的成本較高 ,拉簧材料一般為琴 鋼絲 ,為了提升防腐性能 ,滿(mǎn)足整車(chē)的使用要求 , 拉簧需要進(jìn)行相應(yīng)的表面處理[2] 。拉簧材料或 零件常用的表面處理包括線(xiàn)材預(yù)鍍鋅 , 零件電 鍍 ,零件電泳和零件達(dá)克羅處理等。

圖 1    汽車(chē)后蓋自動(dòng)開(kāi)啟機(jī)構(gòu)示意圖

本文分別介紹拉簧的這幾種表面處理的特 點(diǎn) ,從工藝,、性能、成本方面對(duì)比了各種表面處理 的優(yōu)缺點(diǎn) ,為實(shí)際應(yīng)用指明方向,。

1   拉簧表面處理

1● 1   線(xiàn)材預(yù)鍍鋅

彈簧是通過(guò)工裝將線(xiàn)材卷繞起來(lái)的 ,為了提 高防腐能力 ,可以直接采用鍍有防腐層的鋼絲線(xiàn) 材 ,。線(xiàn)材預(yù)鍍的表面材料一般是鋅或者鋅鋁( 其 中鋁占5%左右) 。表 1 為歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN10270 -

1 [3]定義的冷拉鋼絲的鍍鋅和鍍鋅鋁的重量 要求,。

表 1   預(yù)鍍鋅線(xiàn)材的鍍層重量要求

針對(duì)后蓋拉簧應(yīng)用較多的直徑大于 3 mm 的鋼絲線(xiàn)材 ,鍍鋅/鋅鋁的重量要求一般為 100 - 110 g/m2 ,。如下圖 2 為預(yù)鍍的斷面圖片 ,一般 厚度在 6 - 12 um左右 。該型線(xiàn)材制作的彈簧中 性鹽霧試驗(yàn)可以做到至少72 小時(shí)無(wú)紅銹,。

圖 2    預(yù)鍍鋅材料斷面示意圖

采用預(yù)鍍鋅/鋅鋁線(xiàn)材的優(yōu)勢(shì)在于彈簧

總體工藝簡(jiǎn)單 ,不需要后續(xù)增加表面處理 ,。但是 對(duì)彈簧的制作提出一定的要求 ,必須采用合理的 工裝 ,以防止彈簧卷繞過(guò)程中劃傷線(xiàn)材表面的鍍 層 ,從而成為腐蝕的起源。

1●2    電鍍鋅

電鍍鋅 ,主要是通過(guò)電解原理 ,在彈簧表面 形成一層均勻 ,致密的鋅層 ,。常見(jiàn)的電鍍鋅工藝 如下圖 3 所示,。

圖 3    電鍍鋅工藝流程

需要注意的是 ,從如上工藝可以看到 , 電鍍 的酸洗和電鍍過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生氫脆風(fēng)險(xiǎn) 。對(duì)于電 鍍?nèi)芤褐?nbsp;, 由于水的分解 , 總存在一定數(shù)量的氫 離子和氫的析出 ,從而導(dǎo)致氫脆傾向,。

由于拉簧的應(yīng)用特點(diǎn) ,后蓋在開(kāi)啟和關(guān)閉狀  態(tài)下都處于拉伸狀態(tài) , 彈簧內(nèi)部始終存在應(yīng)力,。 在應(yīng)力作用下 ,氫脆的彈簧可能直接斷裂 ,從而  造成關(guān)閉狀態(tài)下后蓋無(wú)法開(kāi)啟 ,喪失使用功能 ;  甚至在開(kāi)啟狀態(tài)下的突然斷裂 ,會(huì)導(dǎo)致后蓋直接  落下 ,存在砸傷客戶(hù)的安全風(fēng)險(xiǎn) ,。為了消除氫脆  風(fēng)險(xiǎn) ,在電鍍之后需要增加去氫處理 ,特別是對(duì)  于強(qiáng)度較高的彈簧的應(yīng)用場(chǎng)景。

電鍍鋅如果是采用上掛的方式 ,那么彈簧零 件上會(huì)產(chǎn)生掛點(diǎn) ,無(wú)法覆蓋鍍鋅層 ,要求高的話(huà) 后續(xù)需要補(bǔ)漆返修,。

采用電鍍鋅的方法 ,應(yīng)用較為普遍 ,價(jià)格便 宜 ,。但是需要注意氫脆風(fēng)險(xiǎn) , 而且容易產(chǎn)生廢 棄物 ,排放要求較高。

1●3    電泳

電泳也是彈簧表面處理中應(yīng)用較多的一種 工藝 ,通過(guò)表面涂敷的方式 ,在彈簧表面覆蓋電 泳漆 ,從而起到防止腐蝕的效果 ,。為了提高電泳 層的附著力 ,需要預(yù)先進(jìn)行表調(diào)和磷化處理 ,。如 下圖 4 為電泳的處理工藝,。

電泳層的厚度一般在 20 um 左右 , 因此防 腐能力較強(qiáng) ,可以滿(mǎn)足 240 小時(shí)的中性鹽霧試

驗(yàn) ,。和電鍍類(lèi)似 , 電泳一般采用上掛的方式 ,所 以也存在掛點(diǎn)的現(xiàn)象 。針對(duì)拉簧 , 由于零件在 安裝前是處于拉并的狀態(tài) , 彈簧圈與圈之間是 緊緊并攏的 ,。 電泳漆會(huì)在彈簧圈上堆積 , 彈簧 拉伸后該堆積的電泳漆容易爆裂 ,反而導(dǎo)致表 面防腐能力下降( 如下圖 5 所示) ,。為了避免 該工況 ,在電泳的過(guò)程中 ,需要采用工裝將拉簧 拉開(kāi) ,確保彈簧圈與圈之間滿(mǎn)足一定的間隙要 求。

圖 4    電泳處理工藝

圖 5    彈簧電泳堆積現(xiàn)象

(上圖箭頭所指部位即為電泳堆積處)

需要注意的是 ,如果將彈簧拉開(kāi)通過(guò)電泳 , 可能存在一定的力值衰減 ,。在電泳工藝溫度下 ( 一般 200 度左右) , 彈簧在拉開(kāi)的時(shí)候 , 外部 的拉應(yīng)力和內(nèi)部的壓應(yīng)力共同作用 , 導(dǎo)致拉簧 的初拉力發(fā)生了衰減 ,。 由于彈簧的線(xiàn)徑、中徑 都保持不變 ,拉簧的剛度也無(wú)變化 , 因此拉簧在 整車(chē)全開(kāi)和全位置的拉力會(huì)產(chǎn)生相同的衰減,。

如表2 所示 , 以某一車(chē)型應(yīng)用的拉簧為例 , F1 值為 100 N左右 ,F2 值為 320 N左右 ,拉開(kāi)過(guò) 電泳后 ,力值平均衰減達(dá)到 16 ~ 18 N,。為了彌補(bǔ) 該衰減值 ,需要提前對(duì)彈簧的 F1 和 F2 值( 通過(guò) 提高初拉力 F0 值)進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)。

表 2    彈簧拉伸狀態(tài)下電泳前后力值衰減對(duì)比

(L0 為拉簧初始長(zhǎng)度 ,F0 為初拉力 ,F1 和 F2 分 別為拉簧在整車(chē)全開(kāi)和全關(guān)位置的拉力)

彈簧電泳層的耐刮擦性稍差 ,特別需要注意 不能磕傷表面的電泳層 , 同時(shí)需要防止液體流掛 等缺陷形式,。

現(xiàn)在的電泳大多采用水性漆 , 因此排放較 低 ,對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)較小,。

1●4    鋅鋁涂層

對(duì)于防腐要求較高的使用場(chǎng)景 ,彈簧也可以 采用片狀鋅鋁涂層 ,典型的工藝方法包括達(dá)克羅 涂敷(Dacromet)等[4] 。

鋅鋁涂層的主要防腐機(jī)理是:1) 壁壘效用 , 由于片狀鋅,、鋁層狀重疊 ,阻礙了水 ,氧等腐蝕介 質(zhì)到達(dá)基體的過(guò)程 , 能起到一種隔離的屏蔽作 用 ,。2)鈍化作用 ,在達(dá)克羅的處理過(guò)程中 ,鉻酸 鋅、鋁和基體金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ,生成致密的鈍 化膜 ,這種鈍化膜具有很好的耐腐蝕性能 ,。3) 陰 極保護(hù)作用:鋅鋁涂層最主要的保護(hù)作用與鍍鋅 層一樣 ,是對(duì)基體進(jìn)行陰極保護(hù),。

但是達(dá)克羅一般含6 價(jià)鉻 ,會(huì)污染環(huán)境并存  在致癌的風(fēng)險(xiǎn) 。 因此現(xiàn)在多采用的是不含鉻的  工藝 ,包括:美加力(Magni) ,、久美特(Geomet) ,、 德?tīng)柨?Delta) 、安美特(Anmite) 等 4 家供應(yīng)商  的處理方法,。

以德?tīng)柨蠟槔?nbsp;,典型的工藝如下圖 6 所示,。

圖 6    徳爾肯鋅鋁涂敷工藝

其涂敷方法包括:浸漬離心法(Dip -spin) 、

浸漬瀝干法(Dip - Fain) ,、旋轉(zhuǎn)法(spin - coat- ing) ,、噴涂法(spray -coating)等。

圖 7    鋅鋁涂層斷面示意圖[5]

如圖 7 為鋅鋁涂層的斷面示意圖 ,涂層厚度 一般在 15 -20um , 防腐蝕能力強(qiáng) ,可以滿(mǎn)足 480 小時(shí)的中性鹽霧試驗(yàn) , 同時(shí)具備良好的耐熱性和 耐化學(xué)性能 ,。而且無(wú)氫脆 ,適用于彈簧這種的高 強(qiáng)度零件,。

鋅鋁涂液是水溶性的涂液 ,滲透性很好 ,可 以浸入彈簧的緊密結(jié)合處 ,在細(xì)微的空隙中也能 形成涂層 ,其涂敷能力優(yōu)于電泳 。因此彈簧不需 要類(lèi)似電泳 ,提前用工裝將拉簧拉開(kāi) ,對(duì)于力值 的衰減也更加有利。

由于采用浸漬或者旋轉(zhuǎn)等涂敷工藝 ,不存在 類(lèi)似電鍍和電泳的掛點(diǎn)問(wèn)題 ,。不過(guò)該工藝的缺 點(diǎn)在于效率較低 ,成本偏高,。

總體而言 ,鋅鋁涂層的防腐效果好 ,工藝復(fù) 雜 ,成本高。

2    結(jié)論

本文主要介紹了汽車(chē)后蓋拉簧的不同表面 處理的特點(diǎn) ,分別從工藝 ,性能和成本方面進(jìn)行 了對(duì)比,。

從工藝上比較 ,線(xiàn)材預(yù)鍍鋅的工藝最簡(jiǎn)單 , 而且力值穩(wěn)定 ,不存在衰減的問(wèn)題 ,不需要預(yù)先 進(jìn)行力值補(bǔ)償 ;從性能對(duì)比 ,鋅鋁涂敷的防腐能 力最好 ;從價(jià)格比較 , 因?yàn)轭A(yù)鍍鋅的線(xiàn)材需要進(jìn) 口 , 因此價(jià)格從低到高依次為電鍍 ,預(yù)鍍鋅和鋅 鋁涂敷 ,。而電鍍鋅由于存在氫脆風(fēng)險(xiǎn) ,在拉簧上 較少采用。

從實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用來(lái)看 , 由于拉簧布置在汽 車(chē)行李廂內(nèi) , 處于密封面以?xún)?nèi) , 對(duì)防腐的要求 不是太高 , 因此綜合性?xún)r(jià)比最高的為線(xiàn)材預(yù)鍍 鋅的拉簧設(shè)計(jì) , 如果對(duì)成本有較高的要求 , 也 可以采用電泳的拉簧 ,。

參   考   文   獻(xiàn)

[1]    朱石磊 ,雙元卿.  汽車(chē)電動(dòng)尾門(mén)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)研究.  上 海汽車(chē) ,2019 , (9) :3-6

[2]    榮勝軍 ,唐小華 ,徐金梅.  淺談汽車(chē)防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)體 系的建設(shè).  汽車(chē)實(shí)用技術(shù) ,2017 , (8) :234-235

[3]    CEN.  Steel wire for mechanical  springs  -parts  1 : pa- tented   cold    drawn   unalloyed   spring   steel   wire.  EN10270-1 ,2012 , (1) :17

[4]    李光玉 ,連建設(shè) ,牛麗媛.  汽車(chē)彈簧表面的鋅鋁涂 層.  汽車(chē)工 藝與材料 ,2004 , (18) :64-66

[5]     上海達(dá)克羅涂復(fù)工業(yè)有限公司.   緊固件鍍鋅鋁涂 層防腐技術(shù) ,2010

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鑒定八項(xiàng) ,獲得省級(jí)優(yōu)秀工業(yè)新產(chǎn)品獎(jiǎng)和省級(jí)科 學(xué)技術(shù)成果獎(jiǎng)共六項(xiàng) ; 同時(shí)因參加國(guó)家及行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)(含國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)) 制修訂及研究工作 , 獲中國(guó)機(jī) 械工業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)及獲得杭州市技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)一等獎(jiǎng)和浙江省標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新型企業(yè)獎(jiǎng) ,。杭彈 公司和兩個(gè)子公司( 蘭菱機(jī)械和蘭菱彈簧) 先后 被評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)扶持領(lǐng)域高新技術(shù)企業(yè)和中國(guó) 機(jī)械工業(yè)最具創(chuàng)新力企業(yè) 。杭州彈簧研究所 2020 年被評(píng)為浙江省企業(yè)研究院,。

習(xí)近平總書(shū)記曾多次強(qiáng)調(diào):“ 發(fā)展是第一要 務(wù) ,人才是第一資源 ,創(chuàng)新是第一動(dòng)力 ,。 中國(guó)如 果不走創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)道路 ,新舊動(dòng)能不能順利轉(zhuǎn)換 , 是不可能真正強(qiáng)大起來(lái)的 ,只能是大而不強(qiáng)。”任 何一個(gè)企業(yè)想要長(zhǎng)足發(fā)展 ,都少不了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者 及其團(tuán)隊(duì)對(duì)人才,、創(chuàng)新的重視 ,。為了保持企業(yè)的 人才活力 , 我公司通過(guò)“ 內(nèi)部培養(yǎng) ”和“ 人才引 進(jìn)”兩種方式 。對(duì)內(nèi) ,不計(jì)一時(shí)的成本得失 ,培養(yǎng) 高級(jí)技工 , 并不斷送往國(guó)內(nèi)外學(xué)習(xí)*********的技 術(shù) ;對(duì)外和各大高校合作 ,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并培養(yǎng)年輕人才 ,保障年輕人才的職業(yè)規(guī)劃能夠?qū)崿F(xiàn) ,用規(guī) 范的管理機(jī)制 ,確保有志向的年輕人在杭彈這個(gè) 大學(xué)校,、大家庭中茁壯成長(zhǎng),。

做企業(yè) ,需要全身心投入 ;興企業(yè) ,重在全力  以赴創(chuàng)新 。對(duì)于企業(yè)下一步的規(guī)劃 ,我公司有著  明確的目標(biāo):第一,、從單純制造型向制造服務(wù)型  轉(zhuǎn)變 ,。依托企業(yè)目前頗具實(shí)力的科研隊(duì)伍 ,建設(shè)  企業(yè)研究院、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)技術(shù)公司 ,為上  下游整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù) ; 第二,、商業(yè)模式的改造,。 初步嘗試合適的網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)道路 ,充分利用汽車(chē)后  市場(chǎng)的廣闊空間 ,提升銷(xiāo)售額 ;第三、面對(duì)“ 國(guó)內(nèi)  大循環(huán)和國(guó)際國(guó)內(nèi)雙循環(huán)”的市場(chǎng)新格局 ,繼續(xù)  大力開(kāi)辟?lài)?guó)內(nèi),、國(guó)外兩個(gè)市場(chǎng) ,尤其是“ 一帶 一  路”沿線(xiàn)國(guó)家和地區(qū),、歐洲和東南亞市場(chǎng) 。另外 ,  充分利用“ 軍民融合”的大好時(shí)機(jī) , 在多年來(lái)參  與軍工產(chǎn)品配套的基礎(chǔ)上 , 加大軍工產(chǎn)品的研  發(fā),、制造力度 ,有效擴(kuò)大軍工市場(chǎng),。

二 。二一年六月十七日

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