白车身浸渍在电泳油漆池内
白车身浸在电泳槽中
(资料来源:宝马集团PresseClub)

电泳沉积涂层(EDC)或短电泳涂层已经成为汽车制造过程中的标准工艺。通常是在白车身的金属表面上沉积高质量的防腐涂层。一般来讲,这是涂装车间工艺流程的第一步。电泳涂层优于其他类型涂层(如粉末涂层)的优点包括:

  • 即使对于复杂零件也可实现均匀涂层厚度
  • 甚至零件内腔也可获得可靠的涂层
  • 工艺速度快、纯度高
  • 无人工干预的全自动工艺过程
  • 高整体防腐蚀性能,耐盐雾试验结果最佳
  • 所需材料更少,防腐保护更强
  • 使用不易燃的水性涂料,环保且安全

THESEUS‑FE E-Coating是一种经济高效的方法,用于验证整个白车身的高质量涂层,特别是对于有问题的区域,如柱子或门槛。对于量产开发,这减少了对多辆试制车辆车身进行复杂、昂贵测量的必要。用它可以快速分析各种不同车身,例如分析具有不同尺寸和钻孔位置的零件以改善问题区域的涂层。E-Coating模块结合我们的Oven模块使用,可以预测在之后生产阶段使用的油漆烘炉的温度。

显示车身在电泳油漆池中轨迹的示意图

THESEUS‑FE E-Coating对汽车开发过程的贡献

电泳沉积涂层投入功率效应示意图
腔区电泳涂层的示意图
涂层从外部区域开始,随着漆膜厚度和电阻率的增加,电流移动到内部区域。最终获得均匀的涂层厚度。

电泳(阴极电沉积涂层)传统上被认为是高度不透明的过程。工程师可能会问的有关白车身电泳的基本问题包括:

  • 整个车身的防腐保护层是否涂抹的均匀且厚实?
  • 是否存在涂层太薄或没有涂层的问题区域?
  • 所有孔的位置和尺寸是否足够好以允许在所有腔区域中有足够的电流和涂层沉积?
  • 每个车身总共用了多少涂料?

在过去,所有以上问题都必须通过对试制车辆的昂贵、繁琐的测量来评估。使用THESEUS‑FE E-Coating可以轻松模拟和分析电泳工艺。所有车身零件的涂层厚度可以快速得出,穿过孔洞并识别有问题的区域很容易。可以在短短几个小时内分析完成具有不同孔位的相同车型。

与我们联系,了解更多有关THESEUS‑FE E-Coating及我们提供的相关工程服务的信息。

THESEUS‑FE E-Coating的功能

在GUI中打开THESEUS-FE的电泳结果显示图像
在THESEUS‑FE GUI中打开了具有涂层厚度结果的电泳模拟

我们的E-Coating模块建立在核心THESEUS‑FE软件之上,并受益于:

  • 用于前处理和后处理的功能丰富的图形用户界面
  • 用于复杂数学计算的高效并行数值求解器
  • 用于参数校准和灵敏度分析的通用优化工具
  • 用于将结果导出到各种其他CAE后处理软件产品的实用程序

主要适用于E-Coating的专业功能包括:

  • 油漆层厚度和电流强度的可视化
  • 在模型中定位虚拟测量点,方便比较仿真和测量结果
  • 封闭空腔中电泳过程建模的特殊算法
  • 漆槽参数标定的有效优化算法

有关THESEUS‑FE软件包的详细信息,请查看THESEUS‑FE的一般产品概述页面。

涂层厚度可视化

模拟结果显示了随着时间的推移,涂层厚度(蓝色)的增长和主要电流路径(红色)

只要涂料和工艺参数已知,准备好了有限元网格,建立电泳模拟只需要几分钟时间。模型定义和模拟结果的完整视觉反馈随时可用。

核心数值求解器接受完成的E-Coating模型,并给出耦合静电场问题和瞬态漆层厚度演化方程的解。模拟本身在多核工作站上运行,计算车辆全身几何形状和网格尺寸,通常在几小时内可计算1000到5000万个网格。

模拟结果中最重要的是局部涂层厚度和车身涂覆涂料的总量,这些结果可以从图形用户界面轻松访问。透明度效应和阈值的选择,是快速识别涂层太薄、没有足够防腐保护的关键区域的有用技术。

用户提供的漆槽参数和标定未知数

电泳沉积图层中发生的化学反应示意图
电泳沉积涂层的化学反应模式和沉积机理

为了模拟涂层厚度,用户需要提供多种涂料和工艺参数,包括:

  • 油漆溶液和沉积层的导电性
  • 电化学当量
  • 阳极电压随时间变化

由于一些工艺参数不易测量,尤其是固体涂料层的导电性,我们的优化器模块在实践中经常用于根据涂料厚度的测量值来标定模型。优化器模块包含在THESEUS‑FE E-Coating中,并提供参数标定和灵敏度分析的优化方法。既有基于进化算法的全局优化方法,也有一些局部无导数算法。

有关THESEUS‑FE软件和特别优化包的详细信息,请查看THESEUS‑FE常规产品概述页面。