汽車涂裝二次流痕問題淺析

覃彩媚 （東風(fēng)柳州汽車有限公司，廣西柳州 545005）

0 引言

在汽車生產(chǎn)過程中，白車身在經(jīng)過電泳工藝時，電泳涂料等液體成分會殘留在車身結(jié)構(gòu)的空腔、開閉件的折邊縫隙等處，由于電泳液表面張力產(chǎn)生的毛細(xì)作用，致使部分電泳涂料能夠克服重力留存于鈑金搭接的縫隙中。進入烤房溫度升高后，電泳涂料的表面張力隨之降低，當(dāng)其表面張力不能克服重力時，殘存的電泳涂料就會流出（當(dāng)急劇升溫時致使縫隙中的電泳涂料沸騰而擠出），流或滴于車身外表面，同電泳涂膜一起交聯(lián)固化最終形成二次流痕（圖1）。電泳流痕是長期以來業(yè)界難于攻克的生產(chǎn)實際中的普遍問題，本研究通過我公司現(xiàn)場典型的車身流痕案例，對電泳流痕缺陷問題進行分析解決。

圖1 二次流痕的產(chǎn)生過程Figure 1 The formation process of secondary flow marks

1 問題表現(xiàn)

車身電泳烘干后，車身積液滴于車身表面，形成二次流痕，顏色為棕黃色，觸摸時有較強的凸起感，在面漆噴涂后仍清晰可見，影響車身外觀。輕微的流痕問題通過砂紙手動打磨即可解決，但凸出明顯、長度較長的流痕問題則必須使用打磨機進行打磨處理，這種處理方式嚴(yán)重破壞了電泳漆漆面，導(dǎo)致打磨區(qū)域漏鈑金。電泳漆被破壞后，車身的防腐性能大大降低，導(dǎo)致售后索賠的銹蝕問題增加，影響產(chǎn)品的品牌口碑。此外，由于電泳流痕硬度較高，呈下垂線條狀，打磨處理需要花費較長時間以及較多人力，導(dǎo)致打磨工作量增加，大大降低了生產(chǎn)效率。

2 二次流痕原因分析

2.1 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響

新車型開發(fā)過程中的工程化設(shè)計階段是決定該新車型量產(chǎn)后制造過程是否順利的關(guān)鍵。在新車型設(shè)計階段的前期，通過涂裝SE 仿真分析，預(yù)防結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致的涂裝缺陷，以此預(yù)防與解決電泳流痕問題，是效率最高、成本最低的途徑。

對產(chǎn)生流痕問題的車身結(jié)構(gòu)（見圖2）進行分析，發(fā)現(xiàn)在車身前門后視鏡安裝位置存在空隙結(jié)構(gòu)，電泳漆或其他沾污槽液進入該空隙后因表面張力大于重力而積存在該位置。由于縫隙較小，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)彎曲復(fù)雜，后續(xù)即便通過壓縮空氣吹掃也很難將其內(nèi)部的電泳漆完全去除。

圖2 結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致的流痕Figure 2 Structure-induced flow marks

2.2 焊裝制造過程的影響

2.2.1 折邊轉(zhuǎn)角空腔的影響

折邊工藝過程示意圖見圖3。

圖3 折邊工藝過程示意圖Figure 3 Process scheme of edge fold

焊裝白車身轉(zhuǎn)入下一工序涂裝時，對其包邊厚度及間隙、包邊內(nèi)部情況均有控制要求，通過拆解流痕故障件可以看出，發(fā)生流痕的故障車門的折邊轉(zhuǎn)角部位有明顯的空腔，導(dǎo)致該車門在過前處理電泳段的時候各槽體漆液會進入空腔，且由于毛細(xì)作用漆液無法排出而存留在空腔內(nèi)，在經(jīng)過烘房時空隙內(nèi)的液體熱膨脹流出，形成車門上部流痕。流痕問題驗證過程示意圖見圖4。

圖4 流痕問題驗證過程示意圖Figure 4 The verification process scheme of flow marks

2.2.2 折邊膠涂布不當(dāng)

折邊涂膠的各種狀態(tài)見圖5。

圖5 折邊膠的各種狀態(tài)Figure 5 Various states of folding glue

將發(fā)生流痕的故障件進行拆解，拆解情況如圖6所示。由圖6 可見，涂膠量少且有很長一段折邊未涂布折邊膠，且內(nèi)板外側(cè)幾乎無折邊膠覆蓋，導(dǎo)致折邊積液后從兩端流出，形成單臺2 處、概率100%的流痕。

圖6 故障件拆解示意圖Figure 6 Disassembly scheme of the faulty part

2.3 涂裝工藝條件的影響

2.3.1 電泳后清洗的影響

該車間的電泳工藝流程如下：電泳—UF0（新鮮超濾液零次噴淋）—UF1（超濾）噴淋—UF2 浸洗—UF3 噴淋—新鮮超濾液噴淋—純水浸洗—純水噴淋—新鮮純水噴淋—車身瀝水—壓縮空氣吹水—電泳漆烘烤。在生產(chǎn)過程中可能導(dǎo)致電泳流痕的因素主要是電泳后的清洗效果以及烘烤時的升溫速率，而電泳后的清洗，該車間泳后純水洗采用了先浸洗后噴淋的設(shè)計，這在一定程度上導(dǎo)致了流痕問題的發(fā)生幾率增大。對于像汽車車身等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的被涂物，浸洗工序才可將車身空腔內(nèi)表面的浮漆及夾縫內(nèi)的積液清洗干凈，而將浸洗槽設(shè)置在噴淋槽之前作為第1 道純水洗，會導(dǎo)致浸洗槽比噴淋槽更容易沾污，且槽液固體分含量更高，不利于夾縫內(nèi)積液的清洗，從而導(dǎo)致二次流痕的產(chǎn)生。

2.3.2 烘房升溫速率的影響

根據(jù)流痕產(chǎn)生的原理可知，若在烘烤升溫過程中，降低升溫速率，使縫隙內(nèi)的水分緩慢蒸發(fā)，可減少因快速升溫時縫隙內(nèi)液體爆沸而產(chǎn)生的流痕。通過對比我司同一車型在不同線體生產(chǎn)時的流痕情況（表1）可以發(fā)現(xiàn)，在涂裝生產(chǎn)工藝一致的情況下，烘烤時的升溫速率對流痕問題有較大影響，升溫速率較低的線體，各車型的單臺流痕處數(shù)均小于升溫速率高的線體。

表1 不同升溫速率下各車型的單臺流痕處數(shù)Table 1 Number of single flow marks on each model at different heating rates

2.3.3 工裝使用不當(dāng)?shù)挠绊?/p>

工裝使用不當(dāng)問題主要分為3 個方面：

（1） 工裝長度等問題導(dǎo)致開閉件開啟角度不合理。這類問題主要集中在五門一蓋的包邊部位。以我司某車型左右后門鎖體部位流痕為例，在車門開度不合適時，車門鎖體位置縫隙產(chǎn)生的積液會直接掉落在門框上，形成需要打磨處理的二次流痕。通過更改車門的工裝來增加車門的開啟角度使流痕問題得到有效解決。

（2） 工裝本身的設(shè)計問題。這類問題主要為工裝自身存在積水結(jié)構(gòu)，在工裝隨車身通過前處理電泳線時，由于工裝結(jié)構(gòu)內(nèi)藏有沾污槽液，積累的槽液未能在瀝干區(qū)瀝出，導(dǎo)致過烘房時，溫度上升后，積液滴落至車身外觀部位，形成需打磨的二次流痕。

（3） 工裝安裝不當(dāng)。這類問題主要集中在車身小零部件的裝載工裝上（比如油箱蓋安裝工裝），由于車身零部件本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且零部件多由供應(yīng)商進行焊接制造，包邊及涂膠未能進行有效監(jiān)控，導(dǎo)致車身零部件極易發(fā)生流痕問題。當(dāng)工裝安裝不當(dāng)時，零部件流痕滴落至車身外觀位置，導(dǎo)致二次流痕的產(chǎn)生。

3 二次流痕問題的解決方案

3.1 車身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的流痕解決方案

該制件為外協(xié)輥壓制件，經(jīng)與產(chǎn)品設(shè)計人員及焊裝車間溝通，各部門人員認(rèn)為更改結(jié)構(gòu)涉及模具更改，成本較高，且更改后會影響后視鏡的裝配，不建議對結(jié)構(gòu)進行更改。因此主要通過封堵進行改善解決，在電泳后用拇指膠封堵該位置縫隙孔處，可將該位置流痕率由100%降至0。

3.2 焊裝制造導(dǎo)致的流痕解決方案

3.2.1 折邊轉(zhuǎn)角空腔流痕的解決方案

焊裝工序通過修模，將整條包邊結(jié)構(gòu)更改為水滴狀包邊，加長了后部的料邊，并且改善了原有中門上部包邊的緊密程度，包邊的最大間隙在0.1 mm 左右，通過檢查，使用A4 紙無法塞入包邊。更改之后，中門上部的流痕數(shù)量大幅減少，由原來的70%降低至20%左右。

3.2.2 折邊膠涂布不當(dāng)流痕的解決方案

通過涂膠調(diào)整，多種涂膠方案試制，最終確定了2種有效方案（圖7）。

圖7 更改涂膠方式Figure 7 Modified folding edge coating method

方案1：增加涂膠量，將膠體直徑由3 mm 改為4 mm（圖7，原公差范圍保持不變）。

方案2：在兩處拐角區(qū)域增加一段膠，如圖7 中藍色線位置所示，對該位置涂膠起到引流的作用。

2種涂膠方案均可使該位置流痕數(shù)減少90%左右，但方案1 實施過程中導(dǎo)致焊裝工序溢膠嚴(yán)重，增加了溢膠后擦拭的工作量，不選擇使用，實施方案2，無工作量增加，且可有效減少流痕的發(fā)生。

3.3 涂裝工藝導(dǎo)致的流痕解決方案

3.3.1 泳后清洗及烘房升溫速率導(dǎo)致的流痕解決方案

由于生產(chǎn)線布置、車身烘烤線體長度及整體烘烤條件的限制，通過更改線體或者延長升溫時間來解決流痕問題并不現(xiàn)實。因而只能通過在電泳烘干室前的吹水工位增加吹水作業(yè)，在濕膜狀態(tài)車身進烘房之前，通過壓縮空氣槍對車身易發(fā)生流痕的位置進行吹水作業(yè)，可有效改善流痕問題。

3.3.2 工裝問題導(dǎo)致的流痕解決方案

工裝問題導(dǎo)致的流痕，主要解決方法如下：

（1） 工裝長度問題導(dǎo)致車門開啟角度不當(dāng)。此問題導(dǎo)致的流痕，需更改工裝的長度或者結(jié)構(gòu)才可解決，這就導(dǎo)致了需重新設(shè)計和生產(chǎn)滿足要求的新工裝，需花費較多的人力、物力及財力資源，導(dǎo)致成本增加。我司結(jié)合車身結(jié)構(gòu)、工裝結(jié)構(gòu)，通過增加鐵線卡位的方式，在增加車門開度的同時，又不會大幅增加成本（鐵線價格低，安裝簡便且可重復(fù)利用）。

（2） 工裝安裝不當(dāng)問題。這類問題主要發(fā)生在單個工裝裝載2 個及以上零件的情況中，由于安裝過程中未將零件按壓錯位開來，導(dǎo)致上下零件重疊，上方零件積液滴落至下方零件外表面，產(chǎn)生流痕。我司通過鋸短上方零件卡位（圖8 中藍框位置），使得上方零件自動與下方零件產(chǎn)生錯位，無需人工按壓錯位，該位置流痕問題得到100%的解決。

圖8 工裝安裝不當(dāng)導(dǎo)致的流痕解決方案Figure 8 Solutions for flow marks caused by improper tooling installation

4 結(jié)語

電泳二次流痕不僅帶來車身外觀質(zhì)量問題，還因打磨造成車身防腐性能下降及人工成本增加等問題。而二次流痕大多源于產(chǎn)品設(shè)計初期結(jié)構(gòu)缺陷所致，因此產(chǎn)品開發(fā)前期應(yīng)從生產(chǎn)線工藝、沖焊工藝、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計等多方面、多角度進行分析，從源頭避免電泳流痕的產(chǎn)生，避免后期產(chǎn)品定義和設(shè)備更改以及工藝調(diào)整帶來的巨大成本投入和浪費。通過分析幾類典型的二次流痕案例，為生產(chǎn)過程中的流痕問題解決提供理論依據(jù)和實際借鑒，同時為產(chǎn)品設(shè)計提供相應(yīng)的參考作用。