一次汽車車身清漆縮孔問題的解決

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）

一次汽車車身清漆縮孔問題的解決

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）

針對某次汽車車身清漆出現(xiàn)縮孔的問題進行了研究。通過紅外光譜確定了污染源為有機硅化合物。檢查了油漆本身、噴涂工藝以及車間環(huán)境等影響因素，最終確定造成縮孔的原因是A柱卡扣表面殘留了生產(chǎn)時使用的含二甲基二氯硅烷的脫模劑。用水性清洗溶劑浸泡清洗卡扣可解決問題。從管理層面提出了長效防范機制。

汽車；涂裝；清漆；縮孔；污染物

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

隨著汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，人們對汽車品質(zhì)的要求也越來越高，其中漆膜外觀更是關(guān)注的重點。但在主機廠涂裝車間生產(chǎn)過程中，“縮孔”是漆膜弊病中最難解決的問題之一。涂料與表面張力相差較大的污染物不能融合且對被涂面濕潤不良，導致涂膜局部收縮而露出或未露出被涂面，形成一系列包括縮孔、抽縮、凹洼（又稱陷穴、凹坑、麻坑）、魚眼等漆膜弊病，簡用“縮孔”表示［1］。其不僅影響漆膜外觀，且如果用打磨、拋光無法消除，還需手工補漆或整車返工，既嚴重影響生產(chǎn)效率，又增大了整車報廢的概率，甚至降低了漆膜外觀和性能，進一步增加涂料及人工成本。本文根據(jù)一起縮孔質(zhì)量事故，通過排查相關(guān)影響因素，最終解決了問題，為各汽車主機廠快速解決清漆縮孔問題提供參考。

1　問題描述

某公司一主機廠在涂裝車間現(xiàn)場批量生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，車身在噴涂清漆后出現(xiàn)局部縮孔。為防止問題車輛流入市場，盡快確定漆膜不良的原因，筆者所在團隊進行了詳細的調(diào)查。經(jīng)過長時間的數(shù)據(jù)收集及統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)該問題有以下特點：

（1） 不同車型的發(fā)生概率有明顯差異，A車型、B車型和C車型的發(fā)生概率分別為60%、10%和10%。

（2） 縮孔出現(xiàn)的位置較為統(tǒng)一，全部出現(xiàn)在A柱、上梁及機蓋兩側(cè)，處于一條縱線區(qū)域，其他位置正常。

（3） 縮孔是規(guī)則的圓形，直徑普遍小于1 mm，目視中間存在明顯的污染物，數(shù)量多為1 ～ 2個/臺。

（4） 涂裝車間的2條面漆線發(fā)生的概率及位置一致。

（5） 不論白班還是夜班，發(fā)生概率和位置一致。

2　清漆縮孔原因的分析

2. 1解決問題的思路

（1） 對縮孔進行切片，分析污染源成分以確認是何種污染物。

（2） 排查清漆材料以確定是否為清漆質(zhì)量異常所致。

（3） 排查噴涂工藝及環(huán)境以鎖定縮孔污染源及查找可能導致縮孔的原因。

2. 2問題排查

2. 2. 1縮孔切片及成分分析

圖1為顯微鏡下觀察到的縮孔的情況。

圖1　顯微鏡下縮孔處表面形貌Figure 1　Surface morphology of the cratering observed under microscope

由圖1可知，縮孔中心有1個半透明的污染物。再借助掃描電鏡觀察縮孔區(qū)域的微觀形貌，結(jié)果見圖2。

圖2　正常和異常涂層的截面形貌及污染物處放大圖Figure 2　Sectional morphologies of the normal and abnormal coatings and enlarged view of contaminant in varnish

由圖2可知，電泳層的膜厚為19.32 μm（要求15.00 ～ 25.00 μm），“色漆 + 中涂”層的膜厚為46.92 μm（中涂膜厚要求25.00 ～ 35.00 μm，色漆膜厚要求15.00 ～ 25.00 μm），清漆膜厚為52.10 μm（要求40.00 ～ 55.00 μm），均滿足工藝要求。淡黃色半透明的污染物出現(xiàn)在色漆/中涂層中，凸起于清漆層，推斷是清漆與污染物反應造成縮孔。能導致縮孔的物質(zhì)包括有機硅化合物、潤滑脂、油、表面活性劑、蠟、水，等等。取出污染物進行紅外光譜分析（見圖3），確定其成分是二甲基二氯硅烷，故下步將重點排查涂料及噴涂環(huán)境。

圖3　污染物與二甲基二氯硅烷的紅外光譜Figure 3　Infrared spectra of the contaminant in varnish and dimethyldichlorosilane

2. 2. 2清漆材料

取12塊90 cm × 60 cm的常規(guī)漆膜測試專用板材──鍍鋅板，在涂裝車間進行前處理、電泳和中涂。從現(xiàn)場取3個批次的清漆和生產(chǎn)車間罐體內(nèi)清漆和1種色漆，在實驗室噴涂“色漆 + 清漆”，每個批次清漆及現(xiàn)場罐體清漆各3塊［2］。固化后觀察，發(fā)現(xiàn)12塊試板均無縮孔。由此可知，各個批次的清漆均無質(zhì)量異常，罐體內(nèi)清漆也未受污染，排除清漆材料異常這一因素。

2. 2. 3噴涂環(huán)境及設(shè)備排查

通過切片及紅外光譜分析，現(xiàn)場將污染物鎖定在含有機硅化合物的物質(zhì)，這些物質(zhì)常出現(xiàn)在設(shè)備的潤滑脂和潤滑油中。隨后排查情況如下：

（1） 機器人中的潤滑物質(zhì)。經(jīng)過紅外光譜檢測，結(jié)果為凡士林，并非有機硅化合物，排除。

（2） 升降機中的潤滑物質(zhì)。由于其側(cè)面和頂面都有遮蓋保護，潤滑油無法落到車身上，且經(jīng)過紅外光譜檢測，潤滑油成分中不含有機硅化合物，排除。

（3） 壓縮空氣排查［3］。檢查氣動三元件，清潔度達到要求，且有專人排放和管理二級油水分離器，排除。

（4） 協(xié)調(diào)了1輛車間專用掛板車，分別將4塊90 cm × 60 cm的中涂試板粘貼在易發(fā)生清漆縮孔問題的A柱、上梁及機蓋兩側(cè)，隨線進行色漆及清漆的噴涂。在濕膜時及固化后均未發(fā)現(xiàn)縮孔，由于縮孔發(fā)生有一定的概率，為充分驗證及排查現(xiàn)場污染源，隨后分別在2條面漆線、3個班次進行了多達十余次的驗證，但掛板車上的試板均未出現(xiàn)清漆縮孔問題。

綜上所述，污染源跟噴涂工藝、油漆本身和噴房環(huán)境無關(guān)。掛板車與現(xiàn)場批量車型的不同之處成為確定污染源的關(guān)鍵。

2. 2. 4車身排查

排除了設(shè)備環(huán)境，再次研究縮孔發(fā)生的特點，發(fā)現(xiàn)A柱粘貼的卡扣（見圖4）嫌疑很大。它能合理解釋上文第1部分提及的5個情況，如因為A車型的卡扣與B車型、C車型不是同一個供應商，所以不同車型發(fā)生縮孔的概率不同。員工在進色漆段前安裝卡扣，若卡扣附著有污染物質(zhì)，會污染手套，并通過手套轉(zhuǎn)移到車體表面。在用駝鳥毛擦凈色漆時，會在該區(qū)域翻轉(zhuǎn)，污染物又會粘上駝鳥毛特定位置，最終污染車身的特定位置，導致縮孔位置固定在幾處。

圖4　A柱卡扣Figure 4　A pillar snap-fit

另外，還調(diào)查了以下疑點：

（1） 卡扣上污染物的來源。

經(jīng)向供應商了解，為保證質(zhì)量和提取效果，在生產(chǎn)卡扣時需在磨具中涂覆一種脫模劑，因此卡扣上可能會粘有脫模劑，這是一種潛在的污染物。

（2） 脫模劑含有機硅化合物與否。

用紅外光譜分析了污染物和脫模劑，結(jié)果見圖5，可見二者成分一致。

圖5　脫模劑與污染物的紅外光譜Figure 5　Infrared spectra of release agent and contaminant in varnish

（3） 縮孔中還伴有其他雜質(zhì)，來源是哪里。

取擦拭干凈的馬口鐵板噴色漆后，取 2個卡扣相互敲擊，發(fā)現(xiàn)有細小的黑色顆粒掉到色漆層。噴涂清漆后出現(xiàn)縮孔，且狀態(tài)與車身縮孔一樣。

（4） 如何在車間現(xiàn)場證明A柱卡扣是造成縮孔的原因。

將A柱卡扣安裝工位由色漆噴涂前更換至中涂噴涂前，結(jié)果中涂的同樣位置也發(fā)生縮孔。

綜上所述，可以判定粘附有脫模劑的A柱卡扣是造成此次縮孔質(zhì)量事故的原因。

3　解決方案

（1） 臨時措施：將A柱卡扣浸泡在水性清洗溶劑中清洗后再使用，清漆縮孔發(fā)生率由之前的60%降至8%。

（2） 長期措施：敦促卡扣廠家進行整改，調(diào)整脫模劑，保證其中不含有機硅化合物等污染物，并全面排查汽車涂料車間全部生產(chǎn)過程，嚴格杜絕含有有機硅化合物的材料、零部件及設(shè)備。在日常生產(chǎn)管理體系中加強對車間材料、設(shè)備及人員的管控，防止帶入導致縮孔的污染物。

4　結(jié)語

A柱卡扣表面殘留的脫模劑中含有有機硅化合物，是導致此次清漆縮孔事故的原因。用水性清洗溶劑浸泡清洗A柱卡扣可有效解決該問題，但加強管理才能真正杜絕清漆縮孔問題的發(fā)生。

［1］ 王錫春. 漆膜縮孔缺陷及其防治［J］. 汽車工藝與材料， 2001 （6）: 1-5.

［2］ 陸巖. 清漆縮孔問題的解決［J］. 現(xiàn)代涂料與涂裝， 2014， 17 （8）: 50-51， 68.

［3］ 張陽， 程鳳宏. 一次面漆縮孔事故的原因分析及對策［J］. 現(xiàn)代涂料與涂裝， 2007， 10 （10）: 43-44.

［ 編輯：杜娟娟 ］

Solution of an accident about cratering existed in varnish on automobile body

RAN Hao*， GAO Wei-feng

The problem of cratering existed in varnish on automobile body was studied. The contaminant was determined to be organic silicon compound by infrared spectroscopy. The factors including paint quality， spraying process and workshop environment were checked. It was found that the cause for such cratering is the residual of release agent containing dimethyldichlorosilane， which is used in production， on the surface of A pillar snap-fit. This problem can be solved by immersing and washing the snap-fit using waterborne cleaning solvent and some long-term effective precautions were presented from aspects of quality management.

automobile； painting； varnish； cratering； contaminant

TQ639

B

1004 - 227X （2016） 10 - 0525 - 04

2015-09-17

2015-12-03

冉浩（1983-），男，河北保定人，本科，工程師，研究方向為汽車材料。

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