научная статья по теме ПРОИЗВОДСТВО АВТОМОБИЛЬНОГО ЛИСТА С ПОКРЫТИЯМИ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ПРОИЗВОДСТВО АВТОМОБИЛЬНОГО ЛИСТА С ПОКРЫТИЯМИ»

К 60-летию ПНИИчермета им. И.П.Бардина

УДК 669-462 ¡»

ПРОИЗВОДСТВО АВТОМОБИЛЬНОГО ЛИСТА С ПОКРЫТИЯМИ

© А.Парамонов, В.ВЛевенков

ЦНИИчермет им. И.П.Бардина

В последние годы на мировом рынке резко возросли требования к качеству автомобилей и, в первую очередь, по коррозионной стойкости и увеличению сроков эксплуатации.

Коррозия кузова автомобилей сводится в основном к поверхностной, так называемой косметической, коррозии и сквозной.

Поверхностная коррозия начинается с появления ржавчины на поверхности основного металла с последующим распространением ее под защитное лакокрасочное покрытие вследствие воздействия влаги и кислорода в местах нарушения наружного покрытия в результате ударов частиц песка, гальки и т.д.

Сквозная коррозия возникает на участках соединений и в полостях, где из-за трудности нанесения покрытия и удаления влаги и солей происходит быстрое распространение коррозии, что приводит к образованию пор в основном металле кузова, вплоть до образования сквозных дыр.

В настоящее время сложилась практика применения фирмами-изготовителями автомобилей в Европе трехлетней гарантии в отношении поверхностной (косметической) и шестилетней в отношении сквозной коррозии кузова без дополнительной антикоррозионной обработки. В Канаде и США эти сроки увеличены до 5 и 10 лет соответственно. В связи с этим зарубежные металлургические и автомобилестроительные фирмы пошли на значительные капиталовложения для организации производства и применения новых прогрессивных материалов - прежде всего стали с защитными покрытиями.

В качестве защитного покрытия в основном исполь

зуется цинк или сплавы на его основе, что позволяет обеспечить надежную электрохимическую защиту стальной основы.

Основными материалами, получившими сейчас наиболее широкое применение для изготовления кузовных деталей, является электролитически оцинкованная сталь, сталь с электролитическими покрытиями цинковыми сплавами (1п-1\П) (гп-Ре) и горячеоцинко-ванная сталь с высокими пластическими свойствами, в том числе с покрытием железоцинковым сплавом ("гальванил").

В Европе структура производства и потребления оцинкованного листа характеризуется значительным ростом производства горячеоцинкованного (ГО) металла и стабилизацией производства электрооцинко-ванного (ЭО) (рис. 1).

В то же время структура производства и потребления оцинкованного металла в разных отраслях свидетельствует о резком росте его использования в последнее время в автомобильной промышленности, при относительно небольшом росте потребления в строительстве; объемы его использования в автомобилестроении и строительстве практически одинаковы (рис. 2).

Одним из основных преимуществ электролитических покрытий цинком и сплавами на его основе является возможность нанесения одностороннего или двух-стороненнего покрытия, равномерного по толщине. Но главное то, что процесс нанесения покрытия осуществляется при обычных температурах, и это обеспечивает сохранение свойств стальной основы, полученных после термической обработки и дрессировки обычной низкоуглеродистой стали.

Рис. 1. Структура потребления оцинкованного проката Рис. 2. Расширение рынка оцинкованного проката

Таблица 1. Адгезия лакокрасочных покрытий

Тип материала, завод-изготовитель Оценка фосфатирования, балл Фактическое отслоение ЛКП, % Общяя оценка адгезии, балл

ЭОЦ-1, 5 0-2 8-10

ОАО "АК ЛМЗ"

ГОЦ-2, 3-4 3-12 6-8

ОАО "НЛМК"

ГОЦ-2, 3-4 2-14 6-8

ОАО "Северсталь"

В то же время нанесение покрытий методом погружения в расплавленный металл покрытия связано с процессами резкого нагрева и охлаждения, что приводит к некоторому ухудшению механических свойств традиционно применяемых низкоуглеродистых сталей. И только после появления сверхнизкоуглеродис-тых сталей (С < 0,005%), легированных "П и 1ЧЬ (1Р-ста-ли), стало возможным получать горячеоцинкованную сталь повышенной пластичности и осуществлять штамповку деталей особо сложной вытяжки (ОСВ и ВСОВ) при сохранении или повышении прочностных характеристик.

Другой проблемой стала необходимость повышения стойкости наружной поверхности кузова к поверхностной коррозии. Эта проблема была решена с появлением покрытий железоцинковым сплавом, когда в процессе химической подготовки поверхности кузова автомобиля образуется фосфат, в который входят ионы железа, что обеспечивает лучшую адгезию с лакокрасочным покрытием. При гальваническом нанесении эта проблема решается за счет двухслойного покрытия, в котором верхний слой имеет высокое содержание железа, для обеспечения высокой адгезии с лакокрасочным покрытием, а нижний, с большим содержанием цинка, обеспечивает высокую коррозионную стойкость. При горячем покрытии получают железо-цинковый сплав с содержанием железа до 12% ("галь-ванил") за счет термодиффузионной обработки полосы при выходе ее из ванны цинкования.

В России в последние годы наращиваются мощности по производству оцинкованного автолиста. В ОАО "НЛМК" проведена коренная реконструкция первого агрегата горячего цинкования и отработана технология производства авто-листа с цинковым покрытием категорий вытяжки ОСВ И ВОСВ на основе использования сверхнизкоуглеродистых сталей типа 1Р. В ОАО "ММК" в 2002 г. введен новый агрегат для производства горячеоцинкованного автомобильного листа, в том числе "гальванила" (покрытие железоцинковым

сплавом). На комбинате "Северсталь" в 2004 г. будет введен новый агрегат горячего цинкования для производства оцинкованного автолиста по лицензии французской фирмы "Агсе1ог" и, наконец, в ОАО "АК ЛМЗ" после реконструкции введен агрегат электролитического цинкования полосы шириной до 1650 мм.

На указанных комбинатах практически освоено производство оцинкованного автолиста ^-сталей особо сложной вытяжки и в настоящее время совместно с ЦНИИчерметом отрабатывается технология производства оцинкованного высокопрочного автолиста.

Таким образом, в 2005 г. общая мощность производства оцинкованного листа в России составит около 3 млн т, причем значительная часть может быть использована для производства автомобильного оцинкованного листа. В то же время потребность в оцинкованном листе самого крупного автомобильного завода ОАО "АвтоВАЗ" составляет около 140 тыс. т в год, а потребление других заводов незначительно. При самых оптимистических прогнозах общая потребность в оцинкованном автомобильном листе в ближайшие 5-7 лет составит не более 400-450 тыс.т в год.

ЦНИИчерметом в 2003 г. были проведены сравнительные испытания оцинкованного металла, поставляемого АвтоВАЗу основными (на тот период) поставщиками. Испытывали электролитически оцинкованный металл с односторонним покрытием (сталь 08Ю) ОАО "АК ЛМЗ", а также горячеоцинкованный металл (сталь 01 ЮТ) ОАО "НЛМК" и ОАО "Северсталь". При одинаковых толщинах покрытий коррозионная стойкость всех образцов в состоянии поставки была одинаковой. В то же время при фосфатировании образцы электролитически оцинкованной стали (ЭОЦ-1) показали более высокую сплошность и качество фосфатного покрытия по сравнению с горячеоцинкованной сталью (ГОЦ-2), а "мокрая" адгезия лакокрасочного покрытия (ЛКП) к электрооцинкованной стали выше, чем к горячеоцинкованной (табл. 1).

Предварительные исследования коррозионной

Таблица 2. Сводные данные по адгезионно-защитным свойствам оцинкованных сталей с ЛКП

Вид испытаний Тип материала, завод-изготовитель

ЭОЦ-1, ГОЦ-2, ГОЦ-2, ОАО "АК ЛМЗ" ОАО "НЛМК" ОАО "Северсталь"

"Мокрая" адгезия ЛКП, баллы Стойкость к косметической коррозии, отслоение ЛКП от надреза, мм Стойкость к сквозной коррозии, циклы 8-10 6-8 6-8 0 0,5-1,0 0 0,5-1,0 0 140-148 136-150 137-146

Наполненное цинком покрытие,(2,5-4,5 мкм)

Фосфат

оцинкованного, поэтому на АвтоВАЗе принято применять для наружных деталей кузова электролитически оцинкованную сталь, а для внутренних - го-рячеоцинкованную. Очевидно, что такое решение является временным, так как за счет проведения на металлургических комбинатах ряда мероприятий (реконструкция травильных отделений горячекатанного металла и др.), а также с учетом возможностей новых агрегатов цинкования ОАО "НЛМК" и ОАО "Северсталь", качество поверхности горячеоцинкованного металла (особенно с покрытием "гальванил" и Рис. 3. Предварительно окрашенный стальной оцинкованный лист для кузова металла "экстрагальва") не будет усту-автомобиля

Оцинкованная сталь

Органическое покрытие (5-8 мкм) с токопрово-дящими включениями (фосфат железа)

Фосфат

Оцинкованная сталь

в.

>~

R

С Я! t" ы S

стойкости окрашенных оцинкованных сталей при испытаниях на косметическую и сквозную коррозию не показали преимущества какого-либо вида материала (табл. 2).

ОАО "АК ЛМЗ" в настоящее время является основным поставщиком АвтоВАЗу автомобильного оцинкованного листа для кузовных деталей автомобиля. Заводом произведена реконструкция сначала существующего агрегата электроцинкования полосы шириной 1250 мм, а затем, в 2002 г., за счет реконструкции агрегата электролитического хромирования был введен в действие агрегат электролитического цинкования полосы шириной до 1650 мм. Таким образом, начиная с 2000 г. ОАО "АК ЛМЗ" более чем вдвое увеличил производство электролитически оцинкованного металла, и в 2003 г. произведено около 100 тыс.т. На заводе освоены новые технологические приемы, которые позволили на металле основы производства ОАО "НЛМК" значительно улучшить качество и получать односторонние и двухсторонние покрытия (табл. 3).

В настоящее время для автозаводов качество отделки поверхности электролитически оцинкованного листа несколько предпочтительнее, чем горяче-

пать электролитическому, а цена такого металла будет значительно ниже. Таким образом, в ближайшее время, очевидно, произойдет перераспределение в использовании оцинкованного автолиста в пользу горячеоцинкованного, последний будет выпускаться с качественной отделкой и с широким диапазоном физико-механических свойств, включая глубокош-тампуемый и высокопрочный лист.

Широкое внедрение в производстве автомобилей оцинкованного листа потребовало в ОАО "АвтоВАЗ" проведения ряда серьезных мероприятий по изменению технологии штамповки, сварки и окраски к

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком