汽车车身烘干/涂装工艺流程分析

文章来源:发动机技术 点击数:29 发布时间:2018-11-09
阴极电泳技术(EDC)是一个电化学过程,是汽车常用的涂层方法。上漆之后涂层必须在烘干炉中烘干硬化。这个硬化过程通常会导致汽车车身有一个受热过程。
汽车车身烘干/涂装工艺流程分析

1 汽车车身烘干工艺流程的分析

阴极电泳技术(EDC)是一个电化学过程,是汽车常用的涂层方法。上漆之后涂层必须在烘干炉中烘干硬化。这个硬化过程通常会导致汽车车身有一个受热过程。VPS软件可以对汽车上漆的不同过程进行模拟,比如说使用VPS/DRY进行油漆烘干模拟。每种类型的车辆通过烘干炉的时候都必须满足一定的的质量标准,这个通过控制漆硬化、胶硬化及烘烤硬化的时间来实现。此外,车身的各个组成部分的在涂料烘干期间的热延迟也比较令人感兴趣的。

 

面临的主要技术挑战:

对流和辐射是要考虑的主要因素。

完整的车身和所有内在的金属板构成了一个非常复杂的结构。

由于需要完整的建模,同时需要考虑很多物理现象以及对应的边界条件。

建模时间和计算时间都会非常漫长。

 

解决方案:

VPS/DRY的仿真模型由车身模型和烘干炉模型组成。车身模型通常可以使用一个现有的车身模型,如碰撞模型。烘干炉由不同的分区组成,每个区域的环境和温度都不一样。环境因素主要指喷嘴、受热的炉墙或者通风设备。

使用VPS/DRY可以让任务变得更经济高效,能够在短时间内解决问题。它是通过特殊的算法把形状、位置和整个车身表面的温度放在一起考虑。

烘干后出烘箱时车身的温度分布结果

烘干后出烘箱时车身的温度分布结果

 

结论:

车身模型,烘干炉,喷嘴、受热的炉墙或者通风设备与漆硬化、胶硬化及烘烤硬化的时间联系起来,实现共同分析,得到与实际情况非常一致的仿真结构,计算效率也较高。

 

价值:

实现在车辆开发的早期对喷漆设备进行规划和评估;实现加工过程中的虚拟过程优化。

 

2 汽车车身涂装工艺流程分析

白车身是通过使用阴极浸泡涂层工艺方法进行涂装的。这种涂层工艺方法的优点是能够对那些用普通喷涂工艺难以到达的区域进行有效涂装,譬如在A柱,B柱和C柱那些相对狭小的空间。在这一过程的开始时期,车身外表面涂层首先增长,而建立了涂层的部分表面的电阻也不断增加,而在接下来的过程,其他部位的涂层得到进一步加厚,通过涂装工艺孔,涂层也能逐步进入车身内部地区。

奥迪车身模型

奥迪车身模型

 

主要技术挑战:

需保证体单元网格充满结构的体腔以及周围的路径

油漆参数标定

电泳工艺参数

建模时间和计算时间都会非常漫长

 

解决方案:

VPS/EDC针对车身电泳涂装过程进行仿真分析,利用VPS/EDC可以计算整个车身在电泳池静电场作用下的电泳效果。

仿真结果:电泳过程中结构任意部位的电泳层厚度分布情况

烘干后出烘箱时车身的温度分布结果

烘干后出烘箱时车身的温度分布结果

 

结论:

发现涂层厚度不足的关键部位;

改进结构,提高电流在体腔内的渗透性;

对电泳池电压曲线或阳极位移进行自适应控制和优化;

对涂料变化所带来的影响进行分析。

 

价值:

分析电能或涂料资源的消耗;

通过可靠性设计降低生产损失;

降低涂装工艺生产中用于质量检验的费用与成本;

降低汽车车身涂装生产物理样机所需的费用。

 

附:VPS——白车身涂装工艺仿真分析工具介绍

VPS(Virtual Paint Shop)早起专门为德国宝马汽车公司开发,用于白车身涂装工艺中的浸洗、电泳、烘干过程仿真、预测残余液体或气泡出现的部位,车身结构电泳涂膜厚度分布、烘干过程中的车身结构温度分布、热变形及热应力等情况。利用VPS可以在早期设计阶段即对涂装工艺质量情况进行分析,为后续结构详细设计提供改进依据,从而实现提高产品质量与效率、缩短研发周期的目的。VPS已为欧洲各大知名汽车企业所采用。并得到广泛认可。

 

irtualPaintShop®现在共有以下三个模块:

 

(1)VPS/EDC:模拟电泳过程中车身表面电泳层的厚度分布情况

 

(2)VPS/DRY:模拟烘干过程中油漆的化学状态,热应力和热变形

 

(3)VPS/CATIA Toolkit:VPS/EDC建模及网格划分工具箱

VPS温度场分析

VPS温度场分析

 

VPS的特点与优势主要体现在以下几个方面:

(1)发现涂层厚度不足的关键部位

(2)改进结构,提高电流在体腔内的渗透性

(3)对电泳池电压曲线或阳极位移进行自适应控制和优化

(4)对涂料变化所带来的影响进行分析

(5)分析电能或涂料资源的消耗

(6)通过可靠性设计降低生产损失

(7)降低生产中用于质量检验的费用与成本

(8)降低生产物理样机所需的费用