汽车雨刮片的结构与耐久性能研究

2017-12-23安徽江淮汽车集团股份有限公司

大陆桥视野 2017年18期

关键词：电刷磷化电枢

马龙/安徽江淮汽车集团股份有限公司

汽车雨刮片的结构与耐久性能研究

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随着时代的发展，雨刮片的结构和性能也呈现出了新的变化，现代设计对于雨刮的耐腐蚀性要求较高，本文以某款汽车雨刮臂的耐腐蚀性改进为基础，简要概述雨刮片的耐腐蚀性影响因素及其开发过程中的注意事项。

雨刮片；结构；耐久性；性能研究

1.前言

随着国内汽车工业的大发展，人们对汽车的需求也越来越高，这不仅表现在功能的多少上，同时对汽车的品质要求也不断攀升。而整车品质的提升总是通过一个个单独子系统的品质提升来得以实现。本文主要介绍雨刮臂、刮片的防腐蚀性提升及相关开发要点。

2.雨刮臂、刮片结构介绍

2.1 雨刮臂、刮片结构介绍及防腐蚀要求

雨刮臂、刮片结构介绍刮臂刮片按刮片结构可分为有骨刮片（传统刮片）、平刮片（空气刮片）及三段式刮片；按连接形式可分为钩头式、方盒子式、燕尾式、插销式等。

2.2 刮臂耐腐蚀性主要失效模式及试验要求

2.2.1 主要失效模式。

主要失效模式：起泡、图层剥脱等，该种失效模式易发生在整车跑车试验时；车辆使用超过3年以上后易发生；腐蚀蔓延超差，该种失效主要发生在试验认可时，是对耐腐蚀性的一种定量考核。

2.2.2 试验标准要求。

刮臂刮片的耐腐蚀性主要是通过试验室试验来进行考核，各主车厂都有自己的一套试验标准、评价标准，但总括起来，就是将刮臂样品按特定标准进行划线并在规定的温湿度下进行腐蚀循环试验，一般30个循环考核外观腐蚀，60循环考核产品性能。试验后，外观腐蚀主要考核蔓延宽度不能超过一定限制（一般为3mm），性能满足图纸要求。

3.刮臂耐腐蚀性影响因素分析

3.1 喷涂工艺的影响

喷涂工艺对刮臂刮片的耐腐蚀性起至关重要的作用，喷涂的好坏决定了涂层与基材的结合程度（评价指标为附着力）。目前的主流喷涂工艺有喷漆和哑光粉末喷涂两种，二者各有利弊。喷漆外观光亮，耐腐蚀性好，但转运时易磕碰伤，外观不良率高，哑光粉末喷涂外观不如喷漆光亮，外观不良率要低，如果工艺控制得当，耐腐蚀性也不差。但无论何种喷涂工艺，喷涂的前处理非常关键，决定了附着力的好坏。而选择何种喷涂工艺要求根据企业的实际情况，大批量的生产不但要考虑产品性能，同时也要考虑对环境的影响，废弃物的回收处理能力等。主要由金属基材、电镀层、磷化层、电泳层及喷涂层构成。

3.2 零件基材及表面处理对耐腐蚀性的影响

3.2.1 零件基材的选择。

零件基材的选择主要根据零件性质、产品结构、强度要求、成本以及加工工艺等来决定，目前用的比较多的材料为连接支架、臂板为厚度为1．5mm/2mm钢板，冲压成型；臂干为冷挤压钢棒经挤压、弯型；臂座为铝合金压铸成型，常用材料牌号为ADC12/AlSi12Cu1Fe／A380等；弹簧一般选碳素弹簧钢丝，但值得注意的是，普通的碳素弹簧钢丝制成的弹簧经过一定次数的刮刷循环后会有较大的弹力衰减，从而造成刮臂压力不稳定。因此，在刮臂压力要求较高的场合应选用同等直径的琴钢丝较好。另外，轴套的材料选择非常关键，目前主要有粉末冶金和复合材料（金属＋PTFE）两种，粉末冶金材料价格便宜，但由于在烧结过程中含油（润滑作用），高温喷涂时有油析出，析出的油附着在零件表面造成局部涂层附着力下降，形成整体刮臂耐腐蚀薄弱点。复合材料轴套耐磨，对刮臂压力衰减较小，但成本也较高。

3.2.2 零件表面处理的选择。

真正起防腐蚀作用的主要是金属基材和电镀层；电泳漆层和涂料膜层起装饰和耐光照作用；磷化层起承上启下的连接作用。因而，零件表面处理的选择就需要考虑表处理本身的防腐蚀性能以及与磷化层的结合能力。

（1）连接支架和臂板：一般选热镀锌钢板，虽然热镀锌层有较好的防腐蚀性，但热镀锌后表面有钝化层（无钝化层时，防腐蚀性很差），该钝化层的存在，后续磷化时磷化效果很一般，所以喷涂后的附着力也不是太好，只能满足一般的应用。要达到更好的效果的话，可用选用表面为无钝化层的镀95%锌5%铝（或锌铁）镀层合金钢板，镀层的塑性和附着性好，无论是防腐蚀性还是磷化效果都非常好，缺点是材料价格非常昂贵。（2）臂干：与臂板类似，可采用普通钢材后镀锌或选镀锌铝（或锌铁）合钢材即可。（3）弹簧：由于需要进行绕制加工，所以采用后镀锌方式。（4）臂座：为提高涂层附着力，臂座表面需要进行抛丸（吹砂）处理，另外，由于磷化易与铝制臂座表面发生化学反应，造成磷化晶粒粗大，臂座表面致密性遭到破坏，因此，臂座表面需进行阳极化处理（热水封闭）。

3.3 结构设计对耐腐蚀性的影响

零件结构设计的好坏也会对刮臂的耐腐蚀性造成一定的影响，换言之，零件之间的配合间隙设计是否合理，对喷涂时进粉的多少有直接的影响。在不影响整体结构、强度及外观的前提下，应尽量将零件间的间隙设计大些，使得喷涂时进粉更容易，否则会造成局部涂层非常薄，形成喷涂薄弱点。

4.汽车雨刮系统的控制原理

雨刮系统是汽车车身不可缺少的一部分，不仅要满足安全性要求，更要注重舒适性，其控制方式也随着技术的进步发生了改进，其能够实现前雨刮的点动、关闭、间歇、低速、高速，后雨刮的打开、间歇、关闭，喷水、前大灯洗涤等功能，本文主要针对Ⅰ代、Ⅱ代两代车型的前雨刮控制原理进行研究分析。

在汽车的行驶过程中，雨刮电机的工作状态往往需要根据实际情况作调整。比如在降雨不是很大时，只需要刮水器低速刮水就能保证挡风玻璃的清洁和驾驶员视野的清晰；但在降雨很大时，则需要刮水器以相对较快的速度刮水。所以，雨刮电机设有高速档和低速档两种运行状态。该平台车型通过机械结构复位与BCM（车身控制器）共同实现雨刮系统的功能。其功能实现过程如下：

自动复位控制：当电机不处在复位位置时，此时机械复位开关接地，电源IG2→共用电刷→电枢绕组→低速电刷→关闭开关触点→间歇继电器常闭触点→接地，电机按照低速控制运行直至到达复位位置；制动控制：当电机处在复位位置时，此时机械复位开关接共用电刷，电源IG2→共用电刷→电枢绕组→低速电刷→关闭开关触点→间歇继电器常闭触点→共用电刷，电枢绕组被短接产生很大的反电动势，电动机迅速停止转动；

关闭控制：电机执行自动复位和制动控制；

点动控制：短按时执行过程与关闭控制相同，长按时执行过程与低速控制相同；

间歇控制：BCM测量电阻设置间歇时间，通过间歇继电器脉冲触发，电源IG2→共用电刷→电枢绕组→低速电刷→关闭开关触点→间歇继电器常开触点→接地，电机运行，其停止为关闭控制；

低速控制：电源IG2→共用电刷→电枢绕组→低速电刷→低速开关触点→接地；

高速控制：电源IG2→共用电刷→电枢绕组→高速电刷→高速开关触点→接地；

洗涤联动控制：洗涤电机喷水同时雨刮低速动作。

雨刮点动开关有效时，低速继电器一直工作；前雨刮复位控制：当开关关闭后，当电机未运行到初始位置时，BCM未接收复位档信号，继电器不断开，电机继续运行；当电机运行到初始位置时，复位开关闭合，BCM接收复位档信号，高低速继电器同时断开，电机停止运行；在雨刮间歇工作时，喷水联动优先。