技術分享 | 汽車車身烘干/涂裝工藝流程分析

2018-06-02 by:CAE仿真在線來源:互聯網

一、汽車車身烘干工藝流程的分析

陰極電泳技術(EDC)是一個電化學過程,是汽車常用的涂層方法。上漆之后涂層必須在烘干爐中烘干硬化。這個硬化過程通常會導致汽車車身有一個受熱過程。VPS軟件可以對汽車上漆的不同過程進行模擬,比如說使用VPS/DRY進行油漆烘干模擬。每種類型的車輛通過烘干爐的時候都必須滿足一定的的質量標準,這個通過控制漆硬化、膠硬化及烘烤硬化的時間來實現。此外,車身的各個組成部分的在涂料烘干期間的熱延遲也比較令人感興趣的。

奧迪車身模型

面臨的主要技術挑戰:

對流和輻射是要考慮的主要因素。
完整的車身和所有內在的金屬板構成了一個非常復雜的結構。
由于需要完整的建模,同時需要考慮很多物理現象以及對應的邊界條件。
建模時間和計算時間都會非常漫長。

解決方案:

VPS/DRY的仿真模型由車身模型和烘干爐模型組成。車身模型通常可以使用一個現有的車身模型,如碰撞模型。烘干爐由不同的分區組成,每個區域的環境和溫度都不一樣。環境因素主要指噴嘴、受熱的爐墻或者通風設備。
使用VPS/DRY可以讓任務變得更經濟高效,能夠在短時間內解決問題。它是通過特殊的算法把形狀、位置和整個車身表面的溫度放在一起考慮。

烘干后出烘箱時車身的溫度分布結果

結論:

車身模型,烘干爐,噴嘴、受熱的爐墻或者通風設備與漆硬化、膠硬化及烘烤硬化的時間聯系起來,實現共同分析,得到與實際情況非常一致的仿真結構,計算效率也較高。

價值:

實現在車輛開發的早期對噴漆設備進行規劃和評估;
實現加工過程中的虛擬過程優化。

二、汽車車身涂裝工藝流程分析

白車身是通過使用陰極浸泡涂層工藝方法進行涂裝的。這種涂層工藝方法的優點是能夠對那些用普通噴涂工藝難以到達的區域進行有效涂裝,譬如在A柱,B柱和C柱那些相對狹小的空間。在這一過程的開始時期,車身外表面涂層首先增長,而建立了涂層的部分表面的電阻也不斷增加,而在接下來的過程,其他部位的涂層得到進一步加厚,通過涂裝工藝孔,涂層也能逐步進入車身內部地區。

奧迪車身模型

主要技術挑戰:

需保證體單元網格充滿結構的體腔以及周圍的路徑
油漆參數標定
電泳工藝參數
建模時間和計算時間都會非常漫長。

解決方案:

VPS/EDC針對車身電泳涂裝過程進行仿真分析,利用VPS/EDC可以計算整個車身在電泳池靜電場作用下的電泳效果。
仿真結果:電泳過程中結構任意部位的電泳層厚度分布情況

烘干后出烘箱時車身的溫度分布結果

結論:

發現涂層厚度不足的關鍵部位;
改進結構,提高電流在體腔內的滲透性;
對電泳池電壓曲線或陽極位移進行自適應控制和優化;
對涂料變化所帶來的影響進行分析。

價值

分析電能或涂料資源的消耗;
通過可靠性設計降低生產損失;
降低涂裝工藝生產中用于質量檢驗的費用與成本;
降低汽車車身涂裝生產物理樣機所需的費用。

附:VPS——白車身涂裝工藝仿真分析工具介紹

VPS(Virtual Paint Shop)早起專門為德國寶馬汽車公司開發,用于白車身涂裝工藝中的浸洗、電泳、烘干過程仿真、預測殘余液體或氣泡出現的部位,車身結構電泳涂膜厚度分布、烘干過程中的車身結構溫度分布、熱變形及熱應力等情況。利用VPS可以在早期設計階段即對涂裝工藝質量情況進行分析,為后續結構詳細設計提供改進依據,從而實現提高產品質量與效率、縮短研發周期的目的。VPS已為歐洲各大知名汽車企業所采用。并得到廣泛認可。

irtualPaintShop®現在共有以下三個模塊:

(1)VPS/EDC:模擬電泳過程中車身表面電泳層的厚度分布情況

(2)VPS/DRY:模擬烘干過程中油漆的化學狀態,熱應力和熱變形

(3)VPS/CATIA Toolkit:VPS/EDC建模及網格劃分工具箱