一次汽車漆膜顆粒事故的分析及處理

呂長(zhǎng)峰*，吳盡，劉春良

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司涂裝技術(shù)部，河北 保定 071000）

一次汽車漆膜顆粒事故的分析及處理

呂長(zhǎng)峰*，吳盡，劉春良

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司涂裝技術(shù)部，河北 保定 071000）

對(duì)造成汽車涂層顆粒問(wèn)題的原因進(jìn)行了排查，發(fā)現(xiàn)是PVC(聚氯乙烯)膠落在電泳層表面，然后透過(guò)中涂、面涂層形成顆粒。通過(guò)在PVC室內(nèi)加裝遮蔽工裝，較好地解決了問(wèn)題。

汽車；涂層；顆粒缺陷；遮蔽

客戶對(duì)汽車涂層的外觀(包括光澤、橘皮、DOI、色差等)有著最直觀的感受，因此涂層的裝飾性直接影響到汽車的市場(chǎng)價(jià)值。主機(jī)廠包括各外飾件廠家在控制車身和零部件涂層的完整性上面也是下足了功夫。涂層缺陷有色差、針孔、氣泡、痱子、顆粒等20多類，其中顆粒問(wèn)題一直是令制造部和油漆供應(yīng)商頭疼的一個(gè)弊病，只能盡量降低問(wèn)題的發(fā)生率，而幾乎無(wú)法完全解決。在日常生產(chǎn)過(guò)程中，主機(jī)廠一般是根據(jù)顆粒的形貌特征、反映在車身上的位置以及生產(chǎn)線體各變化點(diǎn)來(lái)進(jìn)行綜合排查。

日前根據(jù)涂裝車間面漆平面體檢驗(yàn)人員反饋，“睿智棕”金屬漆車體存在大面積顆粒、渣子，每臺(tái)車60 ～ 90個(gè)不等，發(fā)生缺陷的位置不定，如表1所示，機(jī)蓋處偏多，外板面積和顆粒數(shù)量成正比。這些顆粒肉眼可視，形狀無(wú)規(guī)則，多數(shù)呈針狀，但用手觸摸無(wú)明顯凸起(見(jiàn)圖1)。由于車間產(chǎn)量的增大和該車系顏色市場(chǎng)份額的擴(kuò)大，此顆粒問(wèn)題已成為影響涂裝線體“直行率”的首要因素。為此，筆者所在公司涂裝技術(shù)部聯(lián)合油漆供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商和車間技術(shù)人員排查了造成顆粒的原因。

表1 噴涂“睿智棕”金屬漆的車體不同部位的顆粒個(gè)數(shù)Table 1 Particle numbers on different parts of car body coated with “Smart Brown” metallic paint

圖1 顆粒缺陷的照片F(xiàn)igure 1 Photos of the particle defects

1 事故排查情況

1. 1 白車身與噴涂機(jī)器人

首先用砂紙對(duì)車身顆粒進(jìn)行打磨，觀察打磨后顆粒所在膜層。顆粒完全打磨后未露出鐵基體，雖然不能判斷出到底是哪一層，但是因此排除了焊裝白車身的影響。

此車間的2款SUV和1款轎車車型均出現(xiàn)了此顆粒問(wèn)題，它們均為機(jī)器人外板噴涂。雖然機(jī)器人參數(shù)直接影響金屬漆的霧化和鋁粉排列效果，但是因?yàn)?款車型的外形結(jié)構(gòu)和尺寸差異較大，機(jī)器人示教時(shí)對(duì)不同車型的仿形路徑、噴涂姿態(tài)都有區(qū)別，甚至同車型同線體的2種顏色在開(kāi)關(guān)槍設(shè)計(jì)上都不同，所以基本排除了機(jī)器人仿形因素。

1. 2 原漆

如果“睿智棕”原漆本身存在雜質(zhì)或大顆粒金屬粉，面涂又未能完全覆蓋，目視就能看出針狀顆粒。檢查了噴涂設(shè)備的循環(huán)管路過(guò)濾器中的濾袋，未發(fā)現(xiàn)異物。進(jìn)一步取出濾袋清洗，然后使用保潔廠家的電子放大鏡觀察，仍未發(fā)現(xiàn)大顆粒雜質(zhì)，且保潔常規(guī)檢測(cè)報(bào)告合格。另外，確認(rèn)了各噴漆室中過(guò)濾棉的更換時(shí)間，并在同一天完成了更換原漆和純水清洗輸調(diào)漆管路，還要求廠家更換產(chǎn)品批次，結(jié)果均未解決問(wèn)題。

1. 3 施工工藝

因無(wú)法通過(guò)肉眼觀察來(lái)確定缺陷是顆粒還是油漆成膜異常產(chǎn)生的痱子，故排查了施工參數(shù)。溶劑含量和揮發(fā)速率都是痱子形成的因素：當(dāng)溶劑含量偏多，且成膜組分在其完全揮發(fā)前就已經(jīng)固化，被封存的水分就容易形成氣泡。色漆本身和清漆層的溶劑都有可能滲透到色漆層的縫隙中形成氣泡。但是通過(guò)提高涂料黏度和調(diào)整機(jī)器人噴涂參數(shù)，包括旋杯轉(zhuǎn)速、槍站比例(金屬漆噴涂比例區(qū)別于單色漆的5∶5，一般設(shè)為6∶4或7∶3，使得金屬粉可以更好地定向排列，有助于閃干及流平)等，仍不能消除顆粒缺陷。

1. 4 噴涂電壓

依靠高轉(zhuǎn)速旋杯的霧化和成型空氣控制扇幅，再經(jīng)過(guò)外部電針加電，從而增強(qiáng)金屬漆與車體的吸附，提高漆料的利用率。片狀鋁粉吸附到車身最好的方式是“躺”，如圖2中車身板材1所示。如果吸附效果過(guò)大，可能會(huì)使鋁粉發(fā)生尖端效應(yīng)，即以尾端直接依附在車身上(見(jiàn)圖2中車身板材2)。為檢查是否因電壓過(guò)大造成涂料里面的金屬粉發(fā)生了尖端效應(yīng)，采取了降低電壓的措施。但將電壓從70 kV降至60 kV后，1臺(tái)車噴涂面涂后仍有75個(gè)顆粒，方案無(wú)效。

圖2 片狀鋁粉在車身上的排布示意圖Figure 2 Schematic diagram showing the arrangement of aluminum flakes on car body

1. 5 膜厚

在電泳層和睿智棕色漆層之間有一層過(guò)渡中涂層，顏色與色漆相近，且“睿智棕”色漆的遮蓋力較強(qiáng)，單層膜厚為7 ～ 8 μm時(shí)就能遮蓋底層，無(wú)色差。平時(shí)在滿足色差標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)都盡量降低色漆膜厚以提高車身外觀。此次為解決顆粒事故，將整車吐漆量提高了30%以增加色漆、清漆的膜厚來(lái)覆蓋大顆粒鋁粉。但是驗(yàn)證了1臺(tái)車，發(fā)現(xiàn)無(wú)明顯效果，而且增大色漆膜厚會(huì)導(dǎo)致橘皮，因此取消此方案。

1. 6 面涂室

由于車身顆粒主要出現(xiàn)在外板上，而外板采用自動(dòng)噴涂，且在進(jìn)入噴涂工段前有擦凈程序，于是排查方向就指向了噴涂后到漆膜完全固化前的那段室體(含流平、預(yù)烘干、烘干段)。因這段工位無(wú)人工參與，故排除了外界帶入污染物的原因。經(jīng)檢查，各室體段的濾袋、濾棉都未到更換周期，而噴板試驗(yàn)也證明送風(fēng)效果較好。因此排除了面涂各室體的影響。

1. 7 底涂層體系

首先檢查了中涂的噴涂效果。根據(jù)車間生產(chǎn)工藝[電泳+烘烤→ED(即電泳噴涂)打磨→PVC底涂+焊縫密封膠→中涂吹擦凈→人工內(nèi)板中涂→機(jī)器人外板+三樓烘烤→濕打磨→面涂]進(jìn)行了車身擦拭試驗(yàn)。

試驗(yàn)1：在ED打磨工段增加一道全車身擦拭工序，分別記錄5臺(tái)打磨后和未打磨的“睿智棕”車身，為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將這10臺(tái)車進(jìn)行穿插驗(yàn)證。

試驗(yàn)2：在濕打磨工段增加一道全車身擦拭工序，記錄5臺(tái)打磨后“睿智棕”車身的顆粒數(shù)，結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可直觀看出，在濕打磨工段增加全車身打磨后，顆粒數(shù)明顯減少，而在ED打磨工段增加打磨工序并無(wú)明顯效果，這說(shuō)明漆膜產(chǎn)生顆粒缺陷是因?yàn)橛挟愇镎掣降降淄繉由?，從位置判斷，基本發(fā)生在ED和中涂烘烤之前。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為最可能產(chǎn)生顆粒的線體為PVC底涂和中涂烤房。

另一方面，在現(xiàn)場(chǎng)排查事故原因的同時(shí)，廠家取出顆粒進(jìn)行了切片試驗(yàn)，分析了顆粒的形貌和成分。共取了4個(gè)樣本，圖4為最具代表性的①號(hào)樣本的微觀形貌。

圖3 經(jīng)過(guò)不同處理后車身上的顆粒數(shù)Figure 3 Numbers of particles on car body after different treatments

圖4 顆粒物的微觀形貌Figure 4 Microscopic morphology of the particle

由圖4可見(jiàn)，顆粒直徑約為120 μm，略大于車身的漆膜厚度。顆粒的微觀形貌為不規(guī)則的凸起，位于中涂層內(nèi)部，電泳層上部。因?yàn)槠崮せ竟袒灾型亢娓墒抑蟮氖殷w內(nèi)可能存在的污染物一般不會(huì)滲透到中涂層內(nèi)部。由此推斷車身是在PVC(聚氯乙烯)線體或焊縫密封線體被污染了。在PVC線體上噴涂輪罩處的底涂膠時(shí)，機(jī)器人是從下往上噴涂，上部吹風(fēng)口吹出的風(fēng)有可能裹挾著PVC膠霧反彈到車身上，從而形成顆粒(見(jiàn)圖5)。為驗(yàn)證這一可能，在PVC室前用遮蔽板遮蔽機(jī)蓋，這樣氣流沿著遮蔽板向下，避開(kāi)了機(jī)器人，也就不會(huì)帶上PVC膠霧，現(xiàn)場(chǎng)示意如圖6所示，之后在焊縫密封膠線體處卸下。分別試驗(yàn)了5臺(tái)車，未遮蔽時(shí)僅機(jī)蓋上的顆粒數(shù)就有22、15、17、10和16個(gè)，而遮蔽后顆粒數(shù)變?yōu)?、1、2、2和4個(gè)，對(duì)比明顯。至此可判斷是PVC膠霧落在電泳層表面，然后透過(guò)中涂、面涂層形成顆粒。

2 解決問(wèn)題的方法

(1) 在中涂濕打磨工段增加人工擦拭全車身，打磨掉車身上依附的PVC膠，涉及到增加作業(yè)人員。

(2) 在PVC室增加送風(fēng)口，其目的是增強(qiáng)向下的風(fēng)力，使向上飄的膠霧能夠在風(fēng)的裹挾下迅速地沉降在地板上，而不是漂浮在室中然后污染車身，這涉及到設(shè)備的改造和招標(biāo)。

(3) 在PVC室內(nèi)增加遮蔽工裝，令機(jī)器人噴涂時(shí)底涂膠不會(huì)飛散到車身上。此法最簡(jiǎn)單易行。

圖5 安裝遮蔽板前后PVC噴涂時(shí)的情況Figure 5 PVC spraying condition before and after installing shields

圖6 遮蔽板的現(xiàn)場(chǎng)照片F(xiàn)igure 6 On-site photos of shields

筆者所在公司在增加遮蔽工裝后，平均每臺(tái)車身顆粒數(shù)由之前的60個(gè)降至25個(gè)，減少了人員作業(yè)量和時(shí)間，使涂裝車間能夠正常出車。

3 結(jié)語(yǔ)

車身涂裝不管是從工藝設(shè)計(jì)還是材料使用上都有較大的改善空間。生產(chǎn)環(huán)境的改善能夠有效提高車身質(zhì)量，降低打磨成本。同時(shí)，工藝方法上的問(wèn)題也會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中不斷暴露出來(lái)。從業(yè)人員在提升理論知識(shí)的同時(shí)，也需對(duì)生產(chǎn)線體有一定的熟悉，了解各個(gè)車間線體的“通病”和“痼疾”才能更迅捷地處理問(wèn)題。從車間了解到，此次PVC膠造成車身顆粒的問(wèn)題之前也有發(fā)生，只是頻率較低，沒(méi)能引起重視。因此要求車間在暴露問(wèn)題后跟蹤記錄或反饋，從而最大程度地降低批量問(wèn)題的發(fā)生率。

[ 編輯：杜娟娟 ]

Analysis and treatment for a particle defect problem of automobile coating //

LYU Chang-feng*, WU Jin, LIU Chun-liang,

The causes for a particle defect problem of automobile coating were surveyed. It was found that the polyvinylchloride (PVC) adhesive fallen on electrophoretic coating which penetrates through midcoat and topcoat is responsible for the problem. The problem was solved by installing shields in the PVC workroom.

automobile; coating; particle defect; shielding

Painting Department of Great Wall Motor Company Limited, Baoding 071000, China

TQ639

B

1004 – 227X (2017) 10 – 0534 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.10.007

2015–12–11

2016–12–11

呂長(zhǎng)峰（1992–），男，安徽宿州人，本科，主要從事汽車涂裝工藝的研究。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) 1686429201@qq.com。