汽車涂裝空腔蠟注蠟工藝技術(shù)淺析

劉國濤 （上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司涂裝車間，山東青島 266555）

0 引言

近20年來，中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度飛快，并且穩(wěn)步上升，目前的產(chǎn)量保持在每年15 %的增長速度。隨著保有量的快速增長，消費者也逐漸開始對汽車服務(wù)提出了更高的要求，對汽車的性能、質(zhì)量也開始理性認(rèn)識，因此，這就給汽車生產(chǎn)者提出了新的要求，不僅要保持汽車的產(chǎn)量，同時也要保證汽車的性能質(zhì)量，尤其要注重涂裝防腐方面的工作。

涂裝車間的生產(chǎn)工藝主要集中在兩大區(qū)域：第一區(qū)域是電泳防腐，主要包括前處理、磷化、水洗、電泳、烘干，主要的功能是防止白車身生銹；第二區(qū)域是面漆噴涂，主要包括中涂層、色漆層、清漆層、注蠟等，主要的功能是展示靚麗的外觀和優(yōu)良的防腐性能。其中，涂裝車間的空腔注蠟工藝作為涂裝最后一道防腐工作在國內(nèi)外各個汽車生產(chǎn)廠家得到了廣泛應(yīng)用，如大眾、北京奔馳、捷豹路虎、吉利汽車、華晨寶馬、上汽通用五菱等汽車生產(chǎn)線都采用了空腔注蠟的工藝。

德國大眾于1979年獲得“空腔注蠟工藝”的專利，1981年以后該工藝在世界各大汽車生產(chǎn)線投入使用，廣泛應(yīng)用于福特、大眾、通用等車型。

初期的空腔蠟為溶劑型蠟，其中的揮發(fā)性有機化合物（VOC）的含量大約在30 %左右，對員工的健康以及大氣環(huán)境造成不良影響。隨著科技的發(fā)展，有機溶劑的添加得到有力的限制，其中的VOC含量也降低至0.4 %，目前比較環(huán)保和先進的空腔蠟是水基型蠟。

1 空腔蠟的分類及工藝要求

1.1 空腔蠟的分類

空腔臘的分類見表1。

表1 空腔蠟的分類Table 1 Classification of cavity wax

1.2 溶劑型蠟的工藝特性及貯存條件

1.2.1 工藝特性

（1） 外觀為均勻的細(xì)膩淺色膏狀物，無稀稠分層、凝固和異物；

（2） 工藝溫度≥100 ℃，該溫度為空腔蠟的熔點，80 ℃無流掛、無變色；250 ℃為燃點，具有爆炸的可能性；

（3） 旋轉(zhuǎn)黏度（23 ℃）：100～450 mPa·s；

（4） 流動性（23 ℃）：5～20 cm ；

（5） 滲透性（23 ℃）：≥15 cm ；

（6） 耐冷彎性：-35 ℃，無裂紋、剝離現(xiàn)象；

（7） 耐候性：720 h濕熱和煙霧試驗無生銹腐蝕、吸潮現(xiàn)象等，不影響汽車的清漆涂層、橡膠和塑料部件。

1.2.2 貯存條件

存放在通風(fēng)、陰涼、干燥、遠(yuǎn)離貨源及熱源處，貯存期為18個月，溫度為5～30 ℃。

1.3 水基型蠟的工藝特性及貯存條件

將防銹劑的成膜材料分散在水中，制成水基型蠟，其組成包括防銹劑、礦物油、乳化劑、蠟、水等，水作為其他組分的分散介質(zhì)，能夠讓各個組分均勻地分散在其中，形成性能穩(wěn)定的混合物。

1.3.1 工藝特性

（1） 外觀為淺黃色流體狀物，有輕微的氣味；

（2） 固體分為57 %，密度為0.95 g/mL，黏度為65 mPa·s；

（3） 弱堿性，對皮膚、眼睛無刺激作用；

（4） 閃點高于140 ℃，不具有爆炸性；

1.3.2 貯存運輸

運輸需要增加保溫車，25 ℃左右恒溫保存。

2 空腔蠟注蠟的工藝要求

（1） 注蠟位置有嚴(yán)格的要求，必須保證蠟?zāi)つ軌蛉扛采w工藝的范圍，達到防腐的要求；

（2） 注蠟的流量和時間根據(jù)產(chǎn)品車身的特性而定；

（3） 工藝孔要有明確的密封；

（4） 完成注蠟以后，必須檢查密封情況和清潔封口，防止蠟的流淌和污染；

（5） 定期檢查注蠟噴嘴的損耗，注蠟設(shè)備的氣壓和運行狀態(tài)；

（6） 保持注蠟間的環(huán)境清潔，為員工提供優(yōu)良的工作條件。

3 設(shè)備系統(tǒng)的組成

3.1 溶劑型蠟的注蠟輸送系統(tǒng)

圖1 溶劑型注蠟設(shè)備Figure 1 The injection equipment of solvent wax

溶劑型空腔蠟的輸送系統(tǒng)示意圖見圖1，其由注蠟儲存罐、攪拌器、注蠟泵、注蠟管路、輸蠟閥、注蠟噴嘴、注蠟槍組成。注蠟泵運行的壓力約為225～675 kg，當(dāng)注蠟泵處于運行狀態(tài)時，罐體內(nèi)的攪拌器同時啟動，增加蠟的流動性使之能夠均勻貯存，注蠟時液壓泵輸送到注蠟間，蠟經(jīng)過管路由注蠟槍嘴，在壓縮空氣的推動下，形成扇狀的蠟霧注入車身內(nèi)腔中，注蠟量由注蠟的時間和流量決定。

3.2 熱熔浸型的空腔注蠟

熱熔浸型蠟的輸送系統(tǒng)與普通溶劑型蠟的輸送系統(tǒng)沒有太大的區(qū)別，可以參考溶劑型注蠟設(shè)備輸送系統(tǒng)，唯一的區(qū)別是注蠟的流量不同。

為了讓蠟?zāi)軌蛴休^好的流動性，在車身內(nèi)腔的表面形成一層優(yōu)良的蠟?zāi)ぃ枰谲嚿眍A(yù)熱烘房對車身的表面及腔體進行加熱，注蠟前使車身升溫至設(shè)定的溫度。

4 注蠟方式及優(yōu)缺點分析

注蠟方式分為人工注蠟和自動注蠟。人工注蠟是較為簡單的操作，使用的設(shè)備也較為廉價和簡單；自動注蠟設(shè)備較復(fù)雜，車身在升降架上運行至注蠟槽的上方，升降架下降至固定位置后，固定裝置定位，夾緊車身，為注蠟做好準(zhǔn)備。蠟經(jīng)過管路由噴嘴注入車身內(nèi)腔中。汽車生產(chǎn)采用哪種注蠟方式，主要基于車型的售價和成本考慮，當(dāng)前，國內(nèi)汽車價格低廉的廠家一般都采用人工注蠟的方式。

4.1 人工注蠟的優(yōu)缺點

（1） 效率低，由于人工注蠟的操作會出現(xiàn)疲勞的問題，效率較低。

（2） 一致性差，人工注蠟受到工人熟練程度、技術(shù)水平的影響，難以保證注蠟工藝的一致性。

（3） 環(huán)境差，工作環(huán)境惡劣，操作者處于有害氣體、噪音的工作環(huán)境下，對人體健康造成危害。

（4） 人工管理的成本較高。

4.2 自動化噴蠟的優(yōu)缺點

（1） 高度的自動化程序；

（2） 工作效率高，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率；

（3） 整個工藝的生產(chǎn)流程穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的一致性；

（4） 可以執(zhí)行一些手工測試?yán)щy或者不可能進行的測試；

（5） 能夠更好地利用資源，將繁瑣的任務(wù)進行自動化操作，并提高準(zhǔn)確性；

（6） 有些人工操作無法用機器取代，需要人工判斷的結(jié)果，無法用自動化設(shè)備；

（7） 實行自動化控制和管理，技術(shù)性較強，對工作人員的技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)要求較高，必須要具有一定的文化水平和專業(yè)知識，而且經(jīng)過專門培訓(xùn)的人員才能勝任。

5 注蠟系統(tǒng)共性問題及措施

5.1 車身表面蠟的“流痕”問題

“流痕”是指空腔蠟加注完成后，多余的蠟通過縫隙或者其他工藝孔流淌出來，增加了擦蠟工人的勞動強度，影響購車者的心情，間接影響汽車的銷售。發(fā)生的原因：注蠟的流量太大和時間太長，注蠟量過多，通過流量和時間的關(guān)系計算合適用量或者使用蠟塞堵塞工藝孔防止蠟的流淌。另外水基型蠟可以增加紅外加熱系統(tǒng)，加速其干燥固化。

5.2 注蠟槍的堵塞問題

空腔蠟通過輸送系統(tǒng)到達蠟槍后，通過壓縮空氣加壓至槍頭，形成噴霧狀的蠟霧，均勻地噴涂在車身內(nèi)腔，使用的次數(shù)和數(shù)量達到一定程度后，蠟霧風(fēng)干凝固，堵塞出蠟口，所以，一般要求定期清洗槍頭，減少堵塞的問題。

5.3 注蠟頭的損壞問題

注蠟頭與密封頭材料為耐高溫的發(fā)泡塑料板，吊具下降，車身注蠟時與注蠟頭直接接觸，注蠟頭承受車身與吊具的質(zhì)量，積累后注蠟頭表面會出現(xiàn)細(xì)小的裂紋，一旦發(fā)現(xiàn)裂紋要及時更換。裂紋噴射出來的蠟會吸附在車身表面形成蠟霧，污染車身。

5.4 注蠟管破裂問題

注蠟的波紋管為不銹鋼材質(zhì)，厚度大約在0.8 mm，在注蠟過程中，注蠟管會經(jīng)常承壓和拉伸，長時間的拉伸會使注蠟管產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而破裂，破裂處噴射出的蠟會污染環(huán)境和車身。

6 工藝提升與探討

結(jié)合目前上汽通用五菱青島分公司以及其他工廠注蠟設(shè)備的運行經(jīng)驗，并且總結(jié)注蠟過程中出現(xiàn)的問題，新型的溶劑型注蠟設(shè)備還有很大的提升空間和優(yōu)化過程。

第一，人工注蠟通常分為4個槍站，目前這4個槍站的壓力是不同的，壓力與管路的距離有一定的關(guān)系，距離遠(yuǎn)的壓力損失更大，最終的壓力達不到工藝要求的范圍，所以，應(yīng)該在遠(yuǎn)距離的槍站增加壓力調(diào)節(jié)設(shè)備。

第二，溶劑型蠟不可避免地會對環(huán)境造成污染、對人體健康產(chǎn)生影響，所以建議有條件的汽車廠家應(yīng)該使用水基型蠟，減少VOC對環(huán)境的污染，有利于操作者的健康，同時也有利于涂裝的消防設(shè)計和生產(chǎn)線布置?？諝馕廴镜闹卫硎巧嫘枰?，國家會不斷出臺強硬的環(huán)保措施，水性產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用已經(jīng)非常緊迫和重要。

第三，注蠟間的循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合具體的生產(chǎn)量，需要對過濾網(wǎng)更換周期進行定義，確保生產(chǎn)效率，對注蠟間的地面也要定期清理，防止人員滑倒，避免風(fēng)險。

7 結(jié)語

空腔蠟注蠟工藝作為一項新型的防腐工藝，在電泳漆防腐的基礎(chǔ)上，進一步保證車身空腔位置、焊縫、折邊位置的防腐性能，空腔蠟從最初的溶劑型蠟發(fā)展到目前的環(huán)保型水基型蠟的使用，取得了巨大的環(huán)保效益。涂裝作為汽車生產(chǎn)基地安全要求級別最高的車間，水基型蠟將防銹劑、成膜材料分散在水中，可以消除貯存、運輸、施工的火災(zāi)危險性，有利于涂裝的消防設(shè)計和生產(chǎn)線布置，建議有條件的廠家升級和使用水基型蠟為宜。