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            汽車水性漆噴涂質量控制
            2023年04月13日    閱讀量:     新聞來源:涂層與防護  |  投稿

            0 引言

            汽車涂裝作為整車生產四大環節之一,是汽車品質的重要控制環。隨著環保意識的提升,涂裝工藝基本已由溶劑型轉向水基型,從而降低工藝過程有機化合物VOC的排放量。相對溶劑型油漆,水性漆噴涂條件更為嚴苛涂料在線coatingol.com。為穩定地獲得高質量的漆面,需要建立起完善的質量控制體系,從而發揮水性環保涂料的最大效能。本文根據作者多年涂裝現場施工應用經驗,總結汽車涂裝水性漆噴涂質量控制關鍵點。


            1 質量控制因素


            1.1涂料入口檢測


            涂料穩定性直接決定噴涂質量,且一旦涂料出現質量問題,將導致批量的噴涂事故,因此涂料的入口控制非常關鍵。在生產實踐過程中,以下幾個性能對現場施工影響大,需重點關注。


            1.1.1黏度


            水性漆是假塑性流體,黏度是其最基礎的性能指標。黏度穩定性可以側面反映涂料批次穩定性,同時直接影響噴幅穩定性。不同剪切速率下測量的涂料黏度可反映不同條件下的施工性能,如存儲穩定性、涂料的流平性能。實踐過程中,通常在1000-1500s-1區間選取某一轉速監測黏度,批次黏度控制在±5%為宜。如發現車身流掛較嚴重,建議增加低剪切下黏度監控,如0.1 s-1轉速下的黏度。


            1.1.2色差


            涂料色差監控通常由供應商提供批次板,并附上自檢報告。入口監測時對數據進行復核。當然有條件情況下,色差板最好現場噴涂。素色漆選取45°角監控,金屬和珠光漆盡量多角度監控,通常選取15°、25°、45°、75°、115°五個角度。需要注意的是,對于金屬和珠光漆,涂料色差除數值合格外,務必保證不同角度的色相(L/a/b值)曲線趨勢與匹配時走向一致。某珠光漆色差L相曲線如圖1所示。曲線1為匹配時數據;2為批次監控數據,整體趨勢較好;需特別注意,務必避免出現曲線3“山峰”型走勢,此種走勢在現場很難調整色差。


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            圖1 某珠光漆L相曲線


            1.1.3抗流掛極限


            流掛是現場最常發的噴涂缺陷之一,除設備、環境外,涂料抗流掛性能是關鍵影響因素??沽鲯鞓O限測量采用手工梯度噴涂的方式。在以一定陣列沖擊圓孔的電泳板上,梯度噴涂,直至出現流掛時停止噴涂。烘干后測量出現流掛時的漆膜厚度,作為抗流掛極限。注意噴涂時應連續,不能等表干后再繼續噴涂。某顏色的抗流掛極限測量板如圖2所示。


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            圖2 抗流掛極限測量板

            1.1.4耐針孔/漆泡極限


            針孔/漆泡極限測量方式與抗流掛極限測量方式基本一致,唯一區別是測量板材無需沖擊圓孔。因針孔或漆泡在烘干后才會出現,梯度噴涂的厚度需要經驗積累。為保證實驗成功率,梯度噴涂厚度范圍可以盡量寬些。當然,固體分、PH值、抗石擊、遮蓋力、附著力等都是涂料的重要指標,實踐中通常相對穩定,在此不再贅述。


            1.2 輸漆循環系統管理


            檢測合格的涂料到達現場后,通過輸漆系統供應到噴涂機器人,因此輸漆循環系統的管理非常重要。關鍵點主要是三方面:溫度、壓力、停產特殊控制。


            1.2.1溫度


            涂料溫度不同,黏度差異較大。管路溫控條件要保證與施工溫度一致且穩定,從而保證涂料正常的施工溫度。另外,管路溫度設置最好與環境溫度產生一定的溫差,利于缸壁內形成冷凝水,從而避免缸壁上涂料的干結,以減少車身顆粒產生的可能性。


            1.2.2壓力


            攪拌循環過程,涂料受到剪切力作用,會對樹脂、鋁粉、云母片產生破壞,從而影響黏度、色差等性能。因此攪拌槳要求選用低剪切力的結構設計;在涂料填充速率滿足機器人要求的情況下,管路出口壓力盡量低,循環泵盡量保持低頻次運行,以降低剪切影響。特別地,可根據顏色特性,制定壓力控制標準,因為不同涂料的填充速率不同。


            1.2.3停產特殊控制


            長時間停產,涂料長時間得不到更新,剪切力作用和助劑揮發的影響會逐步顯現。某顏色黏度隨放置時間變化曲線如圖3所示。為降低影響,通常在長時間停產時,可采用間接性啟動循環泵的方式,如停泵10小時、啟動循環2小時,以此平衡漆沉積和剪切破壞的影響。再次啟動生產時,特別是停產5天以上,建議強制更新部分涂料,并加入助劑調整黏度至假期前水平;同時,對管路末端涂料無法循環部分,采用擠漆或模擬方式,消耗掉此部分涂料。


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            圖3 某顏色黏度隨放置時間變化曲線


            1.3 噴房工藝參數控制


            水性漆含水率通常超過60%,噴房參數直接影響涂層水分的初步揮發和涂料的流平。同時噴房的潔凈度直接影響車身的臟點顆粒數。因此噴房工藝參數控制是車身涂裝質量控制的重要環節。


            1.3.1溫濕度


            水性涂料含水量高,噴房環境溫濕度控制尤為關鍵。以外觀為例,溫度恒定時,濕度高對涂膜外觀有利;同理,相對濕度一定時,溫度越低越有利。因為溫度低、相對濕度高,水分揮發慢,涂料會充分流平,當然必須建立在不產生流掛的前提下。


            噴房的相對濕度受外界溫濕度影響較大。以華南地區工廠為例,雨季和旱季,相同設備相同參數設置,噴房實際相對濕度會存在差異,雨季偏高,旱季偏低。為降低外界天氣影響,依據實踐經驗,一方面溫濕度設定在施工窗口中間值;同時可根據季節變換噴房新鮮風取風口位置,如雨季從車間廠房內吸取空氣。


            車身表面溫度也很關鍵。特別是冬季,車身溫度會明顯低于噴房設定溫度,此時極易產生流掛缺陷。典型的鉸鏈流掛如圖4所示。車身溫度在線監測是有效的監控手段。針對固定流掛位置,除了噴涂參數調整,在漆前打磨線用砂紙打磨或用電吹風加熱是非常有效的臨時措施。同時,條件允許情況下,可適當提高打磨線空調設定溫度,以提前加熱車身。


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            圖4 典型的鉸鏈流掛缺陷


            1.3.2閃干時間


            水性涂料在進入烘房之前需要保證足夠的閃干時間,以防止針孔、漆泡等漆膜弊病的產生,同時可以增加漆膜的外觀平整度;但不宜保持較長時間,對于金屬或珠光漆來說,長時間的濕膜閃干極易導致漆膜失光。因此,一般涂膜閃干時間控制在5min左右。水性涂料水分含量高,流平性較溶劑型差,在噴涂工藝選擇上應盡量選擇一站式噴涂,以增加單層厚度來保證良好的流平。通常,素色漆或色差易控的顏色建議選用。


            1.3.3潔凈度


            噴房的潔凈度直接影響車身臟點顆粒數。作為高潔凈區,標準上,≥5um顆粒數應為0,濕板落塵纖維數應為0。為有效管控噴房潔凈度,以下幾個措施在實踐中有效:


            (1) 風速風向控制。依靠循環風過濾系統維持噴房潔凈度。風速一般控制在0.2-0.5m/s,建議各站和門上粘接磁帶條,每天點檢風向符合圖紙設置要求。按周期或壓差更換過濾棉。


            (2) 開門次數管控。污染物大部分都是人員帶入,因此盡量避免噴涂時進入噴房,管控人員進出噴房次數很關鍵??稍陂T上安裝光電傳感器,自動記錄開關門次數,形成報表管控。自動降塵。人員進出噴房是無法完全避免的,即使做好穿戴防護,依然難免帶入污染物。建議制作機器人專用噴涂程序,在人員進入后、噴車前執行噴涂,利用漆的黏附作用快速除去污染物。


            1.4 機器人管控


            目前主流汽車噴涂線基本采用機器人噴涂的方式。噴涂質量的好壞是硬件與軟件參數共同作用的結果。因此需同時關注硬件維護和噴涂參數設定。


            1.4.1 設備硬件維護


            根據作者實踐經驗,影響噴涂質量的最核心部件為:旋杯、成型空氣環、空氣控制單元(空氣流量)、齒輪泵(涂料流量)。


            旋杯影響油漆分散的好壞,重點關注:旋杯表面無明顯劃痕,旋杯邊緣杯齒完好無損。旋杯的損傷通常來源于拆卸維護過程中磕碰和油漆導致的磨損。人為損傷是可以通過管理避免的,如旋杯拆卸后單個存放,做好防磕碰措施,嚴格按維護操作步驟執行。為確保旋杯狀態合格,建議開班前安排目視檢查,如發現異常,及時更換。


            成型空氣環是必須周期性維護的關鍵器件。因為長時間噴涂,漆霧會將部分空氣孔堵塞。在線判斷成型空氣環是否堵塞的最便捷途徑是噴幅測試,如圖5所示。合格的噴幅為規則圓形,且大小在規定范圍內。若某些空氣孔嚴重堵塞,圓形上會產生缺口。若部分堵塞,噴幅大小可能會超出規定數值。成型空氣環維護后,建議安裝到機器人上,先用手去觸摸確認每個空氣孔均有空氣吹出;然后做噴幅測試,確保在合格范圍內。為保障生產,建議空氣環能一備一用,且備用空氣環是經過測試合格的。


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            圖5 噴幅圖片,合格(左),不合格(右)


            空氣控制單元和齒輪泵分別保證空氣流量和油漆流量的精確性,而空氣和涂料是噴涂最重要的物料流。為保證精確控制,定期校準測量是必須的。


            1.4.2 噴涂參數設定


            噴涂硬件往往存在某些天生短板,或者噴涂硬件帶來的波動往往很難完全避免。此時,行之有效的方法之一是通過噴涂參數的優化設定來彌補。


            連續的噴涂刷子間,噴涂參數應避免大幅度變化,包括空氣流量、涂料流量、電壓等。以后門窄邊漆泡弊病為例,缺陷圖片如圖6所示。從缺陷形態分析是色漆膜厚過厚導致的。缺陷率約20%,缺陷位置總膜厚120-145 μm之間,缺陷車膜厚普遍在135-145 μm,偏厚。更換硬件,缺陷狀態無變化;降級模式后,噴涂缺陷消失。最終通過排查仿形,基本鎖定原因為:設置噴涂參數時,空氣流量變化過大,可能導致空氣控制單元(ACU)不能反應過來,膜厚隨機偏厚。當調整空氣流量設置避免大幅度變化后,缺陷消除,所以設置參數時盡量避免頻繁變換。

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            圖6 后門窄邊漆泡弊病圖片


            通過預先模擬的方式,提前發現缺陷。如漆量,可以通過設定參數比例為80%和120%,即模擬流量偏低或偏大的情況下,實際驗證噴涂狀態,以此提前評估風險。對于可優化參數的缺陷,提前優化參數;對于很難繼續優化的缺陷,制作高風險缺陷點清單,用檢查的方式來維持噴涂穩定性。


            2 結 語


            質量管控是系統工程,好的結果來源于好的過程。從涂料、輸漆循環系統、噴房工藝參數、機器人、烘房管控五個維度,總結了水性漆噴涂質量控制關鍵點,并給出行之有效的方法。希望能夠提供些實踐經驗,供各位同行參考。


             參考文獻(略)

            作者 | 陳桂林,鄭曉旭,尹強

            (一汽-大眾汽車有限公司)


            標簽:工業涂料,輔料與設備,今日頭條,涂料百科,涂裝應用,技術中心,汽車漆,涂裝
            免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國涂料在線無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。郵箱:23341570@qq.com
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