一種評價汽車漆膜外觀的方法

冉浩*，高偉峰

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

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一種評價汽車漆膜外觀的方法

冉浩*，高偉峰

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

為解決利用橘皮儀得出的測量值（如L、S、CF、R等）根據(jù)現(xiàn)有評價方法判斷漆膜質(zhì)量的結(jié)果與目視效果不一致的問題，提出了一種新的綜合判定漆膜外觀的評價方法——平衡數(shù)據(jù)B。說明了該方法的原理，并用實例介紹了其應(yīng)用。

汽車漆膜；外觀；橘皮儀；評價；目視效果；平衡度

First-author’s address: Technology Center of Great Wall Motor Company Limited， Hebei Automotive Engineering and Technology Research Center， Baoding 071000， China

近年來，隨著國內(nèi)汽車銷售日益火爆，行業(yè)的競爭也變得異常慘烈，汽車生產(chǎn)廠家越發(fā)重視汽車外觀，投入巨大的資金和人力去發(fā)展和改進(jìn)漆膜效果，強(qiáng)調(diào)抓住消費(fèi)者視覺的第一印象。

視覺外觀是光線經(jīng)漆膜反射后使漆膜表面紋理在人眼形成刺激而產(chǎn)生的感受。相同光源下，漆膜表面狀況決定了進(jìn)入人眼的反射光線，也決定了視覺感受的漆面清晰度與成像清晰度。通過盡可能詳細(xì)地分析反射光和接受光之間的比例關(guān)系，就可量化漆膜表面的微細(xì)結(jié)構(gòu)和表面橘紋，用數(shù)值表征其視覺外觀。橘皮儀就建立了測量數(shù)值和視覺外觀的對應(yīng)性。主機(jī)廠在評判成品車外觀是否滿足要求時一般用橘皮儀依照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量及判定。表1列出了目前國內(nèi)外部分品牌主機(jī)廠評價漆膜外觀的方法和標(biāo)準(zhǔn)。

表1 各主機(jī)廠的評價方法Table 1 Evaluating methods of different car manufactures

可見雖然各主機(jī)廠所用判定方法看起來不一致，但其實都是通過橘皮儀記錄0 ～ 30 mm波長范圍6個波紋變化區(qū)間內(nèi)的表面狀況的數(shù)值換算而成，分別是Du（晦澀度dullness）（＜0.1 mm）、Wa（0.1 ～ 0.3 mm）、Wb（0.3 ～ 1 mm）、Wc（1 ～ 3 mm）、Wd（3 ～ 10 mm）和We（10 ～ 30 mm）［3-4］。無論哪個主機(jī)廠，在實際生產(chǎn)中都會遇到測量數(shù)值與目視外觀判定結(jié)果不一致的問題，即：在某些情況下，測量數(shù)值合格，目視橘皮很嚴(yán)重；目視橘皮能接受，數(shù)值卻不合格；或數(shù)值相同，目視橘皮情況卻不一致。為解決該問題，長城汽車聯(lián)合BYK儀器制造商、福特、寶馬、大眾等生產(chǎn)商成立項目組，嘗試建立新的評判標(biāo)準(zhǔn)。本文介紹了漆膜外觀的評價方法，分析了其與目視外觀判定不一致的原因［5］，最終引入新的評判標(biāo)準(zhǔn)，可作為可靠的橘皮評判方法，并說明了如何使用，供同行參考。

1　問題描述

1. 1 長短波規(guī)定與目視效果不一致

國內(nèi)主機(jī)廠一般規(guī)定水平位置L ＜8、S ＜25即可判定合格。經(jīng)驗證，L = 7.3、S = 3.5的漆膜1（見圖1a）雖然符合要求，但目視橘皮非常明顯。而L = 10.3、S = 21.1的漆膜2（見圖1b），雖然L超出了規(guī)定，但目視效果較前者更平整。可見測量數(shù)據(jù)與目視結(jié)果判定不一致，證明僅評價L、S具有局限性。

圖1 不同長短波的漆膜的目視效果和測量值Figure 1 Appearance and test values of the coatings with different long-wave and short-wave

1. 2 CF測量值與目視效果不一致

一般情況下，福特的評價方法中CF是數(shù)值越大則漆膜外觀效果越好，而圖2顯示，在CF均符合要求的情況下，CF為54.7的漆膜3的平整性好于CF分別為59.7和64.0的漆膜4及漆膜5，而明亮程度卻恰恰相反，其中漆膜4的整體效果要好于另外2個，故CF在評價過程中也存在局限性。

圖2 不同CF的漆膜外觀Figure 2 Appearance of the coatings with different CF values

1. 3 R測量值與目視效果不一致

圖3顯示了2塊R基本一致的漆膜試板?？梢姕y量值雖然差不多，但目視效果卻差別很大。R為7.1的漆膜漆膜6（L = 9.2，S = 26.5）明顯比R為7.2的漆膜7（L = 9.1，S = 53.2）更亮。同一數(shù)值表現(xiàn)出不同的目視效果，故R在評價過程中同樣存在局限性。

圖3 R類似的漆膜外觀及測試值Figure 3 Appearance and test values of coatings with similar R value

2　問題分析與對策

2. 1 原因分析

為形成和諧的外觀，需要綜合評價Du、Wa、Wb、Wc、Wd和We這6個數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，通過比較測量數(shù)據(jù)和視覺效果，發(fā)現(xiàn)具備良好外觀的漆膜的測量數(shù)據(jù)應(yīng)具備以下特性：

（2） 為得到好的清晰度與成像清晰度，漆膜表面不能有強(qiáng)烈的明暗交替，這就需要增加一部分漫反射或散射，以使大橘皮的暗區(qū)有一定的光線能進(jìn)入人眼，因此需要較暗區(qū)域具備一定的粗糙度，即需要一定的短波值，以掩蓋實際存在的長波橘皮，且短波部分測量數(shù)據(jù)要高于長波。同時為保證漆膜表面的成像能力，需要短波部分不能太高。以上稱為“短波遮蓋”原理。

（3） 為提高其豐滿度并滿足“短波遮蓋”原理，需要盡可能小的長波橘皮。

2. 2 新型評價方法

通過“短波遮蓋”原理結(jié)合目視效果，在原有評價方法的基礎(chǔ)上提出了一種新的測量值——B（即balance的縮寫），通過Wb和Wd的換算得出。計算公式如下：其強(qiáng)調(diào)長短波不是越低越好，而是通過長短波的相互遮蓋以達(dá)到目視平衡的最佳效果。為深入分析實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的目視效果和測量數(shù)據(jù)不一致的問題，結(jié)合B制定出新型平衡度表（見圖4），該表以X軸為B，Y軸為Wd，是一個評估數(shù)據(jù)與視覺感受相對應(yīng)度的簡單方法。

圖4 平衡度表Figure 4 Balance value chart

由4圖可得到以下3點判定規(guī)則：

（1） B越接近0，漆膜的目視效果越好，也越接近歐洲車身外觀評價標(biāo)準(zhǔn)，而不是L和S越低則目視效果越好。

（2）B在-5 ～ 5之間，Wd≤20的情況下，是目視效果最佳的區(qū)域。

（3）當(dāng)B更偏向負(fù)值時，短波減少，長波凸顯，使漆膜外觀目視更亮，但橘皮效果更嚴(yán)重；當(dāng)B更偏向正值時，短波增多并凸顯，使漆膜外觀目視更平整，但效果模糊。

2. 3 實際問題分析

2. 3. 1 1.1所列問題分析

漆膜1的Wb為5.2，Wd為19.4，B為-8.3。漆膜2的Wb為27.4，Wd為19.5，B為-1.0。根據(jù)B的數(shù)值越接近0則漆膜目視外觀效果越好的判定原則，可判定漆膜2的橘皮要優(yōu)于漆膜1的外觀效果。由于長波偏多，漆膜1的明亮度增多，沒有足夠的短波遮蓋，導(dǎo)致橘皮凸顯。漆膜2的長短波均衡，且Wd≤20，處在圖4所示的綠色和黃色區(qū)域邊緣，目視效果滿足要求。

2. 3. 2 1.2列舉問題分析

表2列出了漆膜3、4和5的測量數(shù)據(jù)。由表2可知，按與0的距離從小到大排列，漆膜4 ＜ 漆膜3 ≈ 漆膜5，漆膜4的平衡度最高。由于短波偏多，漆膜3的明亮度減少，導(dǎo)致漆面模糊，不夠亮。而由于長波偏多，漆膜5的明亮度增多，沒有足夠的短波遮蓋，導(dǎo)致橘皮凸顯。

表2 具有不同CF的漆膜的測量數(shù)據(jù)Table 2 Test values for the coatings with different CF values

2. 3. 3 1.3列舉問題分析

漆膜6（Wb= 30.0，Wd= 21.5）的B值（-0.57）比漆膜7（Wb= 59.5，Wd= 19.7）的B值（9.42）更接近0。由于短波偏多，漆膜7的明亮度減少，導(dǎo)致漆面模糊，不夠亮。

綜上所述，引入評價指標(biāo)B和平衡度表來判定漆膜外觀是非常必要的，它們適用于各主機(jī)廠不同的橘皮判定標(biāo)準(zhǔn)，完全可以解決測量數(shù)據(jù)與目視效果不一致的問題。

2. 4 注意事項

圖5是長短波示意圖。由圖5可知，雖然Wb和短波、Wd和長波代表的波段范圍有些不同，它們的值不完全一樣，但是基本上可以認(rèn)為Wb代表短波，Wd代表長波。若只有長短波的數(shù)據(jù)，沒有Wb和Wd，則可按L∶S = 1∶3時B的測量值更接近0為好來進(jìn)行簡單的判斷。

各測量數(shù)據(jù)間的排列顯示出一定的大小關(guān)系和規(guī)律，目視效果好的漆膜整體數(shù)據(jù)曲線保持“M”形。當(dāng) B等于0時，長短波的相互遮蓋使漆膜達(dá)到最佳的效果，被稱為“最佳曲線”。不同的Wd都有對應(yīng)的最佳曲線（見圖6）。L越小，現(xiàn)場控制的難度越大，工藝的成本越高，經(jīng)過長時間的數(shù)據(jù)積累，發(fā)現(xiàn)平面L≤10，立面L≤15，B均控制在-5 ～ 5，外觀效果既能滿足現(xiàn)場目視要求，工藝成本又最低。

圖5 波長范圍示意圖Figure 5 Schematic diagram showing the wavelength range

圖6 目視效果好的漆膜的測量數(shù)據(jù)曲線Figure 6 Curves fitting the test values of the coatings with good visual effect

3　結(jié)語

為解決現(xiàn)有汽車漆膜外觀測量數(shù)據(jù)與目視評價結(jié)果不一致的問題，提出了一種新的評價方法——平衡數(shù)據(jù)B及平衡度表，以綜合判定漆膜外觀。該方法現(xiàn)已在BYK儀器中實現(xiàn)自動檢測、記錄和分析。經(jīng)過國內(nèi)自主品牌的主機(jī)廠長期的數(shù)據(jù)積累和應(yīng)用，證明運(yùn)用長短波遮蓋均衡的原理完全可以解決測量數(shù)據(jù)與目視效果判定不一致的問題。B不可單獨使用，需結(jié)合Wd去判定。由于區(qū)域、文化、工藝等原因，各主機(jī)廠追求的漆膜目視效果不盡相同，有的追求漆面更亮，有的追求漆面更平，因此B只是判定的工具和方法，到底其數(shù)值多少最合適，各主機(jī)廠應(yīng)根據(jù)自身需求決定其控制范圍。

［1］ 劉國鋒， 曹兆斌， 趙珺， 等. 影響重型汽車涂裝橘皮等級的因素［J］. 電鍍與涂飾， 2013， 32 （6）: 69-72.

［2］ 劉士海. 汽車面漆桔皮缺陷的機(jī)理分析與工藝控制［D］. 吉林: 吉林大學(xué)， 2004.

［3］ 周濤. 汽車涂裝行業(yè)常用漆膜外觀質(zhì)量測試項目［J］. 汽車工藝與材料， 2004 （2）: 36-38.

［4］ 何章翔. 油漆車身橘皮控制研究［J］. 現(xiàn)代涂料與涂裝， 2011， 14 （4）: 41-43， 49.

［5］ 周杰. 漆膜桔皮的影響因素及防治方法［J］. 涂料工業(yè)， 2003， 33 （3）: 24-27.

［ 編輯：杜娟娟 ］

A method for evaluating the appearance of automobile coating

RAN Hao*， GAO Wei-feng

Aiming to solve the problem of evaluation inconsistency of coating quality between the results evaluated based on some test values （such as L， S， CF and R） given by orange peel meter according to existing evaluation methods and visual effect，a new method， called balance value B， for comprehensively evaluating the appearance of coating was presented. The principle of this method was explained and its application was introduced with some examples.

automobile coating； appearance； orange peel meter； evaluation； visual effect； balance

TQ630

B

1004 - 227X （2016） 14 - 0738 - 05

2015-05-07

2015-05-29

冉浩（1983-），男，河北保定人，本科，主要研究方向為汽車涂料。

作者聯(lián)系方式：（E-mail） qiaoqiaoranhao@163.com。

（1） 良好的成像性能需要有高的DOI指標(biāo)，= f （Du、Wa、Wb），即DOI僅受1 mm以下的波紋狀態(tài)影響，故漆面看上去更亮就需要高的DOI指標(biāo)，盡可能低的Du、Wa和Wb。