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• 用您的爱车实现碳中和
• 汽车迷担忧的“向BEV一边倒的未来”
• 车身与零件的生锈程度远远超乎想象
• 从框架开始重新制作车身板件
• 用现代电泳涂装技术服务65年前的汽车
• 日本丰田住宅株式会社助力完成阴极电泳涂装
汽车行业迎来了百年一遇的大变革时期,为顺利度过该阶段,丰田汽车的所有部门都开始了史无前例的挑战。
其中之一就是在2022年春天,元町工厂启动的“初代皇冠修复翻新项目”,为此元町工厂还从公司各个部门集结了各种人才。
丰田时报将阐明项目本身的意义,并介绍修复翻新作业的一线情况。在系列报道第4回中,修复翻新项目终于正式开始。本期将为您介绍车身钣金和特殊涂装作业的详细情况!通过活用丰田公司内部及相关企业的技术和know-how实现修复翻新,让车主在未来几十年内也能继续驾驶爱车。
介绍修复翻新项目的艰难经过之前,让我们先稍微回顾一下往期内容。在1月13日的“2023年东京改装车展”中,丰田章男社长向爱车人士们传达了很多信息。
在车展的舞台上,丰田社长提到:“我们有一条只有汽车迷们才能实现的碳中和之路”“我们不想忽略任何一个汽车迷”。
摄影:三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY
此外,车展上还展出了2辆改装概念车,分别是氢燃料发动机汽车“AE86 H2 Concept”以及纯电动车“AE86 BEV Concept”。它们是以跑车和赛车运动迷们钟爱的第5代“LEVIN&TRUENO”,即“AE86”车系为基础,在尽量保留原车状态的情况下改装而成的车型。
丰田展出这2辆车的目的是为了向世人传达:要想在2050年实现碳中和这一目标,仅靠转型生产BEV新车的做法远远不够,必须将“保有车辆”,即已成为车主爱车的汽车也改造成能实现碳中和的车型才能得以实现。
这次展会中的改装车辆就是实现碳中和的一个选项。本节开头特意介绍了丰田社长发表的讲话,正如他所言,即使走在通向碳中和时代的道路上,丰田也不愿忽略任何一个想要继续驾驶爱车的汽车迷。为了找到只有汽车迷们才能实现的碳中和之路,丰田将尽其所能扩大选择面。
上图为AE86 BEV CONCEPT(左侧)和AE86 H2 CONCEPT(右侧)。 摄影:三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY
如今,以欧洲为首,世界各地都普遍认为:“要想实现汽车的碳中和化,唯有将新车都变成BEV”。
但其实仅凭这点很难实现全球碳中和目标——“2050年之前实现汽车的全面碳中和化”。
现在全球每年售出的新车数约为8000万辆。同时,世界上已经有15亿辆以上的保有车辆。由此可见,新车数仅占保有车辆数的不到0.05%。
因此,目前实现碳中和最有效的办法有两种,一是改良发动机,以氢替换现有燃料,使用氢燃料发动机;二是保持车身和底盘不变,直接将动力系统电动化,即做成电动车。如此一来,便能够削减现在仍在行驶的保有车的碳排量。
为了保证改装后的车辆能继续长时间行驶,车身和底盘最好有较长的使用寿命。因为不仅在车辆制造和驾驶中,在废弃回收的过程中也会排放CO₂。如果修复翻新保有车辆的同时能延长车辆的使用寿命,保证车辆能长久行驶,那就可以减少废弃回收期间产生的CO₂了。
同时,只有汽车厂商才能实现的高质量修复翻新,将在未来延长保有车辆的使用寿命时发挥重要作用。
就这点来说,初代皇冠修复翻新项目就和2辆AE86的概念车一样,是一次具有重要意义的挑战,与实现“保有车辆的碳中和化”紧密相连。本期报道的车身修复翻新过程中涉及到的特殊涂装作业,将有助于修复翻新后的汽车在未来几十年内继续正常行驶。
现在让我们回到流线型车身的修复翻新现场。修复翻新项目的成员们热情地欢迎了采访人员,并展示了一个挂着写有“丰田时报”金属牌的车身,这让我们眼前一亮。
曾被用于喷漆作业的元町工厂一角,现在摆放着已经拆解完成的初代皇冠。修复翻新工作终于来到了车身修复环节。负责车身修复翻新的项目工作组,以来自堤工厂车身部第一车身科最终生产线的工厂长石桥港人为首,集结了包括田原工厂、高冈工厂、堤工厂、元町工厂生产一线及日常负责制造试制车焊接工作的研发试作部等部门,公司各专业精英共9名。
石桥工厂长担任项目组组长,他针对修复翻新工作开展前的车身状态如此说道。
上图中位于前列中央的人是前来为项目组加油打气的伊村生产本部长。后列从左到右依次为武子TL、内田EX、中村SX,前列从左到右依次为石桥工厂长、佐藤SX。
石桥工厂长
初代皇冠的汽车底盘非常结实,在有喷漆的状态下看,车身整体状态良好。
所以当时我们判断,大概需要1个月左右的时间就能够完成车身修复翻新工作。但是,当汽车被拆解完成,卸掉内装和基础零件后我们才发现,事情并没有想象中那么简单。
上图为进行脱漆处理后的车身状态,不难看出板件锈迹斑驳腐蚀严重。
组员们首先使用脱漆剂完全去除掉车身上的喷漆,使车身板件恢复到原本银色钢板的状态。去掉喷漆后,隐藏在漆面下的红色锈迹、细小的车身凹陷等问题全部暴露了出来。
经过60年风霜洗礼的“老人家”,其“症状”早已积重难返。其中,从外面看不到,被称之为“车身下部”的结构,以及车门下部、车轮罩等容易积存雨水的部位,生锈腐蚀的程度远远超出了想象。
特别是车门下部及车轮罩等处,腐蚀程度尤为严重。
面对这种情况,精英云集的工作组成员们发现修复翻新车身的工作,可能会比当初预想的要多、且难。但本次修复翻新本就是只有汽车制造厂商才能得以实现的项目,有难度才更具挑战性。项目组所有人的目标一致,立志要完美修复翻新,并超越原始车型品质。
工作组先从除锈这一极其繁琐困难的工作开始着手。组员们用锉刀和除锈膏手工去除锈迹。如果车身上留有锈迹,哪怕只是一点点都会影响这块地方的漆面。另外,留有锈迹的部分还有可能不挂漆,锈点还会形成凸起,无法做到平整完美涂装,且还会最先从这里开始生锈。因此去除锈迹这一步工序一定要做彻底,不能有丝毫妥协。
来自田原工厂车身部雷克萨斯车身科的组员佐藤隆明SX说道。
上图为田原工厂车身部雷克萨斯车身科的佐藤SX(右侧)。
佐藤SX
在制造初代皇冠的年代,还没有现在造车中的涂胶工序。通过在零件接缝处进行涂胶密封,可有效防止水或空气腐蚀钢板。由于老车型缺少这步工序,常年经受风吹雨淋的车身,被腐蚀成这种状态也在所难免。
只是看到了车身被腐蚀后的状态,让我再次认识到了生锈有多可怕。此外,我们还发现了一处车身凹陷后使用腻子紧急处理过的地方,这处也不能就这样放任不管。
仔细观察车门板外板面上是否有凹凸不平的地方,组员们使用油石认真打磨。
在去除手无法直接触及的后挡泥板内测锈迹时,组员们则会从尾灯的孔洞里伸进去一根长柄刷子进行作业。
车顶的凹痕也要从车身内侧使用工具修整。
数周后,手工除锈工作完成,开始进行钣金加工。组员们使用锤子等工具,将找出来的一处处车身凹陷进行敲击加工,使其恢复成原来的样子。
另外,对于曾经使用腻子修理过的凹陷处,组员们则要先将腻子去除,再进行敲击加工。遇到更加细小的凹陷,组员们会先在凹下去的表面处临时焊接一根铜线,然后通过拉拽钢板的方式把凹陷处拉平,这种手法被称之为“螺柱焊”。
在凹陷的铜板上焊接铜线,再使用拉马根据凹陷大小进行拉伸修正。
但是,有些地方会因除锈工作而导致钢板变薄,还有些地方已经被腐蚀出了砂眼,这种情况简单的敲击加工已经无法将其复原。初代皇冠的车身由多个钢制板件焊接构成。
遇到小损伤点可以使用钢板焊接修复,而板件损毁程度较大的结构,就要先制作出车身框架,再用锤子配合车身框架敲击塑型,进行钣金加工,从零开始重新制作车身板件了。
将损毁程度较大的板件从车身上拆卸下来,焊接上新制作的板件。
对照拆卸下来的原受损板件结构,重新制作。
修复翻新车身小组9名专家兢兢业业推进手工敲击钣金加工、焊接以及制作板件等工作,合力攻破一个个难关。也许各位读者并不了解,其实石桥工厂长不仅是日本国内首屈一指的能工巧匠,更是指导建立全球各地丰田工厂的焊接匠人。
上图为负责车身钣金敲击、焊接工作的工作组成员。从左至右分别是二宫TL、疋田EX、石桥工厂长、高野EX、内田EX。
石桥工厂长
虽然我常年从事一线生产工作,但在这次修复翻新项目中依然遇到了很多前所未有的经历。譬如从车身框架开始重新制作车身板件的这一做法,就是我职业生涯中的首次。幸亏有着来自生产一线的能人巧匠,以及研发试作部的伙伴们帮忙,才得以顺利推进。
而且随着修复,我们也发现了更多想要改善的地方。最后,我只能去项目组成员们所属的部门逐一请求延长调用期,才拖延了他们的归队时间。
来自高冈工厂的年轻组员,36岁的二宫贵仁在采访中也曾说道:“修复翻新车身时,每天都要经历尝试与出错。”
上图为正在将后备箱地板零件组装到车身上的石桥工厂长与二宫TL。
上图为修复完成的后备箱。
二宫TL
其实我在修复翻新项目组中的工作内容基本上与平时负责的工作一样,但却总是没有平日里工作时顺利。初代皇冠的车身,即便是最薄的地方,也比现在汽车车身厚约1mm以上。使用锤子敲击塑型时总是无法完美还原成本来的形状,不能随心所欲控制成品效果。总之,对于我来说所有的工作都是挑战,所以我选择放弃顾虑,先勇敢尝试着去做。
工作越难,项目组成员们就越有动力。据说,在修复翻新过程中,组员们都被65年前制造初代皇冠的老前辈们的技艺所折服,大家都赞不绝口。
以挡泥板为代表,车身上拥有多处曲面设计的初代皇冠,凝聚了一代能工巧匠们的智慧与精湛技艺。
石桥工厂长
顺带一提,在制作构成车身的板件时,不但使用了一直以来常用的钣金焊接方法,还使用了一种被称为“金属板材渐进成形”的制造方法,这种方法一般很少被用于量产车身制造的生产线。关于在修复翻新过程中尝试导入新工法的这一具有挑战性的做法,我们将会在未来特辑中为您带来详细报道。
顺带一提,在制作构成车身的板件时,不但使用了一直以来常用的钣金焊接方法,还使用了一种被称为“金属板材渐进成形”的制造方法,这种方法一般很少被用于量产车身制造生产线。关于在修复翻新过程中尝试导入新工法的这一具有挑战性的做法,我们将会在未来特辑中为您带来详细报道。
这些丰田的宝贵人才,拥有超高技术的能人巧匠们,从接受“一切都是挑战”的车身修复翻新工作开始到结束,历经数月,终于在2022年10月顺利完成。下一步将进入涂装工程。
被严重腐蚀的车轮罩与车门下部结构也得到了完美修复。
本篇报道开头为您介绍了丰田正以实现“保有车辆的碳中和化”为目标,而本次涂装作业中的一个特殊尝试,是这一课题的重要环节,也可以说是一次划时代的进步。项目组的这个尝试就是对汽车车身及底盘进行阴极电泳涂装。
阴极电泳涂装技术现已十分普及,不仅是丰田车,现在市面上所有汽车都采用该技术进行底漆的涂装。简单地说,该技术就是将金属材质的零件整个放入水溶性的涂料中,使零件迅速沾满涂料,被涂的零件为阴极,水溶性涂料为阳离子型,接上电源,在直流电的作用下,金属零件表层的涂料迅速形成不溶性高分子聚合物(树脂),眨眼间便完成了涂装。
即使是下边梁护板和底盘的内侧,此类靠手工作业很难完成涂装的区域,利用电泳涂装技术也能让涂料实现完全覆盖,形成完美涂膜。此外,由于该涂装法将金属零件表面完美包裹在一层分子级别的涂膜之下,所以只要保证涂膜不受到损伤,金属零件就不可能腐蚀生锈。但要使用该技术进行涂装,首先要找到一个足够大的槽体,能将车身整个没入,让涂料涂满车身。
项目组成员本打算直接利用当前车型通用的生产线进行涂装,然而现代作业已实现完全自动化,很难进行非常规的调整。再加上65年前设计车身时,并未考虑到未来会进行电泳涂装,贸然借用现在通用的生产线,难保之后再在这条生产线上进行现代车型涂装时,绝不会出现问题。
并且,如果使用当前车型的生产线,就需要定制初代皇冠车身专用的夹具,该步骤将会耗费数千万日元的经费。最终,项目组成员们没有在公司内部找到适合进行这次涂装的现有生产线。
但他们并未就此放弃。为了让这辆车在50年乃至100年后仍能正常行驶,为了实现汽车迷们“继续驾驶爱车”的心愿,对车身和底盘进行阴极电泳涂装,是绝对不能避开的一环。
富安金治SX,便是坚持进行阴极电泳涂装的成员之一,他回忆当时,这样说道:
富安SX
在这次皇冠修复翻新工程前,我也曾参与了PUBLICA的翻新。当时车身下部结构的腐蚀也十分严重,彻底除锈再修复的过程十分艰辛,我犹记于心。老实说,当时其实没能彻底运用我的知识和技能,多少有些遗憾。
但这次的皇冠修复工程,集结了全公司众多技术达人,我相信我们一定能挑战非常高水准的修复。更重要的是,车主将这辆皇冠托付给我们时,抱着巨大的期望,说道“我相信,你们会还我一辆超越新车的完美翻新车”。我们想做的,不仅仅是修复这辆车,更是让它摇身一变,成为一辆在未来也能长久行驶的皇冠。
成员们开始在整个公司内寻觅,“有什么地方,适合进行这辆皇冠的阴极电泳涂装作业呢”。最终,他们找到了一家可以在短时间内立刻提供协助的集团旗下公司——日本丰田住宅株式会社(主营普通住宅,事务所,店铺的开发与建造)。
上图展示了日本丰田住宅株式会社运用汽车制造技术,建造房屋框架。
日本丰田住宅株式会社成立契机源于1975年,丰田汽车工业设立的住宅事业部,后于2003年,作为丰田集团的住宅分公司正式成立。该公司在住宅框架上使用的钢结构框架,便是源于汽车制造技术。而钢结构框架,同样使用了阴极电泳涂装技术。
上图为住宅使用的钢结构框架。
上图为日本丰田住宅株式会社内正在进行的阴极电泳涂装作业,并已根据钢结构框架的耐久性进行调整。
项目组最终决定借用丰田住宅对钢结构框架进行阴极电泳涂装的装置。日本丰田住宅株式会社制造部的山本贵士,回忆起了收到委托时的情形,说道:
山本
上司告诉我这件事时,我第一反应是觉得“真有意思”。毕竟这项技术原本就来源于丰田汽车的造车技术。最重要的,是项目组伙伴们告诉我“想让这辆初代皇冠,在改造后能超越原车,并且在50年、100年以后也能放心驾驶”,他们的这份热情,深深地打动了我。
初代皇冠修复翻新项目成员的热情,打动了以山本为首的日本丰田住宅株式会社员工们。最终,初代皇冠的阴极电泳涂装得以顺利进行。
然而,在日本丰田住宅株式会社进行初代皇冠的阴极电泳涂装作业,仍有两个问题。其一为如果征用现有的叉车托盘和脚手架,初代皇冠的车身就无法全部浸入涂料中,必有一部分无法完成涂装。其二则是车身与底盘内部,手够不到的区域如何实现彻底除锈。
成员们事前进行多次商讨,以此为基础亲手制作了专用的叉车托盘和脚手架,最终解决了车身无法全部浸入涂料这一问题。针对大型金属板件,则委托了镀金专家——提珂隆表面技术有限公司,使用化学手段实现了彻底除锈。该公司还协助进行了金属表面的除油作业,该步骤能有效提高涂装的质量,至此第二个问题也得到了完美解决。
这次车身与底盘的阴极电泳涂装,在旧车翻新工程中也十分罕见。成员们历经艰辛,终于完成了这次作业。
上图为克服了两大难题后,车身项目组成员将完美修复后的车身浸入阴极电泳涂装槽液的画面。
富安SX
我们真的非常感谢日本丰田住宅株式会社,原本汽车车身和底盘是不应出现在他们的生产线上的,但他们还是愿意帮助我们进行电泳涂装。
试行时,我们成员间也多次商讨,如何设计脚手架和夹具,才能让车身和底盘彻底浸入电泳槽且不上浮,在这方面我们可以说是下了不少功夫。最初以为绝对不可能做到的阴极电泳涂装作业,一步一步得以实现。我们组员抱着勇于挑战的觉悟,坚持到底,这是包括合作公司在内,我们整个大团队协作的成果。
公司技术达人们完成了超越原版的完美车身修复,在日本丰田住宅株式会社全面协助下,顺利完成了阴极电泳涂装。不仅体现了修复翻新项目的初衷——“技能传承”与“人才培育”,翻新过程中得到的经验与成果,也已远超出“初代皇冠修复翻新项目”的范围,将有效帮助丰田汽车实现汽车迷们“无论何时都想继续驾驶爱车”的强烈愿望,对实现保有车辆的碳中和化,做出了重大贡献。
旧车修复翻新项目中,有着诸多新车制造工程中不曾遇到过的困难,也产生了许多意想不到的趣事。在本系列第5回中,将围绕这辆新型皇冠,为您带来“修复翻新中的难点与趣事”报道,敬请期待!
(文章:涩谷康人)