淺談電泳顆粒的預(yù)防與解決措施

李 剛 （長(zhǎng)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）

0 引言

隨著陰極電泳漆的廣泛應(yīng)用，電泳車身的品質(zhì)成為各主機(jī)廠關(guān)注的焦點(diǎn)，電泳漆膜缺陷中電泳顆粒與電泳流痕占到總?cè)毕莸?0 %以上。本研究主要探討如何從焊裝工序?qū)ν垦b電泳顆粒進(jìn)行預(yù)防控制，及對(duì)已產(chǎn)生的電泳顆粒，如何加以解決。

1 電泳車身顆粒檢測(cè)方法

車身電泳顆粒為日常保潔監(jiān)控項(xiàng)目之一，涂裝車間根據(jù)監(jiān)控結(jié)果開展日常保潔重點(diǎn)工作。目前我司電泳車身顆粒目標(biāo)指數(shù)為10個(gè)。檢測(cè)方法I：由于生產(chǎn)節(jié)拍限制等因素，選樣時(shí)并未對(duì)每臺(tái)車身的全部顆粒進(jìn)行選取，而是隨機(jī)抽取18臺(tái)電泳車身（保證具備完整3臺(tái)車數(shù)據(jù)），在車身外表面選取顆粒，分析車身顆粒缺陷類型及數(shù)量；檢測(cè)方法II：將電泳車身離線進(jìn)行整車取樣，共檢測(cè)3臺(tái)份數(shù)據(jù)，分析車身顆粒缺陷類型及數(shù)量。

2 車身電泳顆粒種類及外觀

車身電泳顆粒主要分為焊球、焊渣、纖維、黑膠、漆渣及水垢等，其中焊球、焊渣、黑膠、漆渣及水垢等在車身上的外觀相似（類似球狀突起）；纖維的外觀為條狀結(jié)構(gòu)。具體目視外觀如圖1所示，為區(qū)分各類顆粒的具體數(shù)量，車間保潔使用顯微鏡對(duì)車身顆粒進(jìn)行檢驗(yàn)，幾種電泳漆膜缺陷的顯微外觀如圖2所示。

圖1 車身電泳顆粒外觀圖示Figure 1 Appearance diagram of body electrophoretic particles

圖2 電泳車身缺陷微觀圖示Figure 2 Microscopic diagram of electrophoretic body defects

3 顆粒檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析

3.1 檢測(cè)方式Ⅰ的結(jié)果分析

3.1.1 車身實(shí)際顆粒指數(shù)及占比分析

表1為6月份、7月份、8月份月度檢測(cè)數(shù)據(jù)。

表1 各類顆粒占比分布表Table 1 Distribution table of the proportion of various particles

圖3為4月份、6月份、7月份電泳車身顆粒指數(shù)均值及各類顆粒所占比例。

圖3 顆粒指數(shù)均值Figure 3 Average particle index

經(jīng)分析，電泳車身實(shí)際顆粒指數(shù)為13.34個(gè)，超出目標(biāo)值（10個(gè)），其中焊渣、焊球、纖維三者所占比例之和超過(guò)85 %，為電泳車身顆粒的主要來(lái)源。

3.1.2 車身各部位顆粒分布分析

車身各部位顆粒見表2及圖4。

表2 車身各部位顆粒數(shù)Table 2 Number of particles in each part of the body

圖4 車身電泳顆粒分布及占比圖示Figure 4 Figure of distribution and percentage of body electrophoresis particles

由表2、圖4分析可知，保潔檢驗(yàn)人員在選取車身顆粒時(shí)為隨機(jī)選取，不能真實(shí)反映所采車身各部位顆粒實(shí)際情況。

3.2 檢測(cè)方式Ⅱ結(jié)果分析

取樣方式：整車取樣；驗(yàn)證車型：H6車型。

3.2.1 車身實(shí)際顆粒指數(shù)及占比分析

各類顆粒占比分布表見表3。

表3 各類顆粒占比分布表Table 3 Distribution table of the proportion of various particles

圖5為1、2、3號(hào)驗(yàn)證車身電泳顆粒均值及所占比例圖示。

圖5 顆粒指數(shù)均值Figure 5 Average particle index

分析表3、圖5可知，電泳車身實(shí)際顆粒指數(shù)為29.3個(gè)，超出目標(biāo)值（10個(gè)），其中焊渣、焊球、纖維三者所占比例之和達(dá)到89 %，為電泳車身顆粒的主要來(lái)源。

3.2.2 車身各部位顆粒分布分析

車身各部位顆粒分布及占比見表4和圖6。

表4 車身各部位顆粒數(shù)Table 4 Number of particles in each part of the body

圖6為1、2、3號(hào)驗(yàn)證車身電泳顆粒均值及占比圖示。

圖6 車身電泳顆粒分布及占比Figure 6 Distribution and percentage of body electrophoresis particles

由表4、圖6可知，車身機(jī)蓋部位電泳顆粒占比最大，占顆?？倲?shù)的45 %，車身左右兩側(cè)立面顆粒分布均勻。

3.2.3 車身各部位顆粒分析

車身各部位顆粒種類及個(gè)數(shù)見表5。

表5 車身各部位顆粒種類及個(gè)數(shù)Table 5 Type and number of particles in each part of the body

焊球、焊渣、纖維、黑膠、漆渣的分布圖示如圖7所示。

圖7 各類顆粒的分布圖示Figure 7 Distribution diagram of various types of particles

分析表5、圖7可知，平面中焊渣、焊球?yàn)橹饕w粒物。側(cè)面的顆粒以黑膠為主。

4 兩種顆粒數(shù)檢測(cè)方法的結(jié)果對(duì)比

（1） 兩種檢測(cè)方式對(duì)顆粒種類及所占比例的分析結(jié)果是一致的，即焊渣、焊球、纖維三者為電泳車身顆粒的主要來(lái)源，三者所占比例超過(guò)顆?？倲?shù)的85 %，涂裝需對(duì)白車身鐵粉含量（焊渣、焊球）加大監(jiān)控力度，提高白車身的質(zhì)量；

（2） 檢測(cè)方式Ⅰ為隨機(jī)取樣，不能真實(shí)反映車身各部位實(shí)際顆粒數(shù)量及所占比例；

（3） 檢測(cè)方式Ⅱ的結(jié)果表明：①車身平面顆粒所占比例最高，車身兩側(cè)顆粒分布情況類似；②車身平面顆粒種類最多，黑膠主要分布于車身左側(cè)。

5 涂裝顆粒產(chǎn)生的機(jī)理

電泳顆粒示意圖見圖8。

圖8 電泳顆粒示意圖（黑點(diǎn)代表顆粒）Figure 8 Schematic diagram of electrophoresis particles（the black dots represent the particles）

根據(jù)顆粒產(chǎn)生的機(jī)理，電泳顆粒需要靠增強(qiáng)前處理線體的除渣能力以及電泳工位的層流速度來(lái)解決，具體方案如下：

（1） 在前處理線體各個(gè)輔槽內(nèi)增加5~10根磁棒（磁力1萬(wàn)Gs即可），增強(qiáng)吸附鐵粉的能力。

（2） 洪流熱水洗、預(yù)脫脂、脫脂、水洗1、水洗2工位增加尼龍單絲過(guò)濾袋的清洗頻率，一般過(guò)濾器壓差超過(guò)0.2 MPa立即清洗，為了提高過(guò)濾效率，可利用備用濾袋進(jìn)行替換。

（3） 增大洪流熱水洗、預(yù)脫脂、脫脂工位紙袋過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾流量，每個(gè)工位過(guò)濾流量需大于30 m3/h。

（4） 增大電泳之前純水洗工位的過(guò)濾袋精度，一般使用5 um過(guò)濾袋。

（5） 針對(duì)電泳平面顆粒較多的問(wèn)題，可提高電泳槽電泳層流的流速來(lái)改善，一般要求流速＞ 0.4 m/s，層流管壓力一般需大于0.2 MPa，此時(shí)對(duì)平面顆粒有明顯改善。

6 焊裝工序保證白車身的潔凈度

根據(jù)顆粒的分析結(jié)果，焊裝污染源主要有以下4個(gè)方面：（1）焊接過(guò)程產(chǎn)生飛濺，形成焊渣、焊球；（2）焊接飛濺至白車身外觀表面上需打磨，產(chǎn)生鐵粉、鐵屑；（3）白車身用膠，包括點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)膠、點(diǎn)焊密封膠、折邊膠、減震膨脹膠等在經(jīng)過(guò)前處理高溫、高濕線體后部分脫落，粘附在車身上，產(chǎn)生外觀不良品；（4）制件本身攜帶大量油污、顆粒。

為了保證焊裝白車身進(jìn)入涂裝前的潔凈度，采取以下步驟：（1）用抹布擦拭焊裝白車身，減少車身攜帶的鐵粉、鐵屑；（2）針對(duì)地板等擦不到的部位用壓縮空氣吹掃；（3）針對(duì)擦不到、吹不到的部位，采用吸塵器吸附焊渣、焊球；（4）在涂裝前，擦除白車身上裸露的膠。通過(guò)以上步驟，可以滿足白車身鐵粉含量＜ 2.5 g/臺(tái)的要求，但焊渣、焊球仍然占電泳顆粒的74 %以上，下面針對(duì)如何減少白車身焊接過(guò)程中焊接飛濺產(chǎn)生焊渣、焊球進(jìn)行研究。

6.1 焊接飛濺的產(chǎn)生機(jī)理

在熔核形成過(guò)程中，熔融金屬?zèng)_出塑性區(qū)，即發(fā)生飛濺，部分飛濺金屬液在冷卻為固態(tài)結(jié)晶前未飛離制件，在板材上冷卻固化，產(chǎn)生毛刺，如圖9。

如圖9 焊接飛濺原理圖Figure 9 Schematic diagram of welding spatter

6.2 焊接飛濺的主要影響因素及對(duì)策

焊接飛濺的主要影響因素見表6。

表6 焊接飛濺的主要影響因素Table 6 The main influencing factors of welding spatter

因素1：鈑金制件搭接狀態(tài)不穩(wěn)定引起的焊接飛濺。

實(shí)施措施：通過(guò)保證制件單件精度，焊接工位夾具精度（主定位面0.1 mm以內(nèi)，輔助定位面0.2 mm以內(nèi)）；降低制件搭接間隙，間隙波動(dòng)控制在0~1 mm范圍，消除飛濺。

因素2：焊鉗電極臂對(duì)中度差引起的飛濺，現(xiàn)場(chǎng)電極臂錯(cuò)位2 mm，且通電路徑為4 mm（圖10）。

實(shí)施措施：確認(rèn)焊鉗電極對(duì)中度≤0.5 mm，保證電極通電路徑在6~8 mm的端面

圖10 電極臂對(duì)中度對(duì)比Figure 10 Contrast of electrode arm to moderate

因素3：焊鉗與制件貼合狀態(tài)差造成飛濺，現(xiàn)場(chǎng)飛濺焊點(diǎn)焊鉗與制件角度為97°（圖11）。

圖11 焊鉗與制件貼合狀態(tài)差Figure 11 Poor bonding state between the electrode holder and the part

實(shí)施措施：確認(rèn)焊鉗與制件之間的垂直度，應(yīng)滿足90°±5°的要求。

因素4：電極帽端面不平整引起焊接飛濺（圖12）。

圖12 電極帽端面不平整Figure 12 Uneven end face of electrode cap

實(shí)施措施：確認(rèn)焊鉗與修磨刀片夾角在±5°偏差內(nèi)（圖13），保證修磨后電極端面貼合符合標(biāo)準(zhǔn)（6~6.5 mm）。

圖13焊鉗與修模器角度Figure 13 Angle of the electrode holder and the mold repairer

因素5：焊點(diǎn)與搭接邊距離過(guò)近（3 mm）引起的焊接飛濺（圖14）。

圖14 焊點(diǎn)調(diào)整前后對(duì)比圖Figure 14 Comparison chart before and after welding spot adjustment

實(shí)施措施：保證焊點(diǎn)與搭接邊緣的距離≥5 mm，確保形成完整的塑形環(huán)，避免焊接飛濺的發(fā)生。

通過(guò)焊裝采取以上防飛濺措施，以側(cè)圍為例，飛濺率由63.5 %減少至10.8 %，減少了毛刺、焊渣和焊球的產(chǎn)生，同時(shí)焊裝面品打磨人員由2人減少至1人，實(shí)現(xiàn)了品質(zhì)與成本的雙重收益。

6.3 規(guī)范涂膠作業(yè)避免涂膠外溢減少膠渣

以門蓋折邊膠為例：涂膠直徑與膠距根據(jù)相應(yīng)部位的翻邊高度來(lái)決定，最終實(shí)現(xiàn)包邊空腔全部覆蓋折邊膠為最優(yōu)狀態(tài)，斷面示意圖如圖15所示。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，涂膠直徑2 mm，翻邊高度6 mm，涂膠距離8 mm為最佳狀態(tài)。涂膠溫度設(shè)定45 ℃。根據(jù)外板翻邊高度的變化改變膠距。針對(duì)瀝液孔位置折邊膠外露的部分需要進(jìn)行擦除，避免在經(jīng)過(guò)前處理時(shí)外漏的膠散落在槽液中，最終粘附在車身表面產(chǎn)生缺陷。

通過(guò)焊裝調(diào)整焊接飛濺，規(guī)范涂膠狀態(tài)，涂裝增加除渣能力后，白車身鐵粉含量由2.3 g/臺(tái)減少至2.0 g/臺(tái)；電泳車身顆粒數(shù)由13.34個(gè)/臺(tái)減少至 8.9個(gè)/臺(tái)。

圖15 包邊涂膠斷面圖Figure 15 Edge coating section diagram

7 結(jié)語(yǔ)

汽車涂裝電泳打磨作業(yè)是不增值的，是對(duì)焊裝問(wèn)題的彌補(bǔ)，對(duì)于這種問(wèn)題一定要從前序來(lái)尋求問(wèn)題真因，避免放過(guò)問(wèn)題的根源，避重就輕。當(dāng)然涂裝前處理除渣也是不可忽略的，除渣效果的好壞直接影響最終電泳車身的品質(zhì)。焊裝和涂裝之間需要緊密配合才能交付合格的電泳車身，最終提高整車的品質(zhì)。