窗框電泳縮孔的改善方法研究

肖玉淵，陳 陽

（廣汽乘用車（杭州）有限公司技術(shù)質(zhì)量部，浙江 杭州 310018）

前言

電泳縮孔是汽車涂裝車間電泳工序常見的質(zhì)量缺陷之一，通常是由于焊裝白車身電泳前聚集或沾附油污等異物，導(dǎo)致烘干之后電泳層形成火山口狀的凹陷現(xiàn)象。后工序漆面無法有效遮蓋縮孔不良，需要進(jìn)行打磨返修處理，打磨過程造成大量粉塵及砂紙等異物，影響涂裝面漆品質(zhì)。且打磨返修區(qū)域電泳層局部膜厚不足，影響車身防腐性能。

本文通過介紹窗框電泳縮孔的不良現(xiàn)狀，研究油污的來源，提出治理電泳縮孔的多種方法，以期對(duì)汽車的電泳質(zhì)量控制提供參考借鑒。

1 現(xiàn)狀把握

某新車型在量產(chǎn)前小批量生產(chǎn)時(shí)，車身經(jīng)涂裝前處理及電泳烘房烘干工序后，車門窗框及附近外板出現(xiàn)大面積密集縮孔，部分窗框夾縫附著油性污漬，車身縮孔現(xiàn)狀及區(qū)域見圖1及圖2。

圖1 電泳縮孔不良

圖2 縮孔不良區(qū)域

2 問題調(diào)查及原因分析

2.1 原因調(diào)查

窗框夾縫處縮孔多發(fā)且附著油性污漬，初步分析為白車身窗框夾縫帶入油污。

在焊裝白車身經(jīng)涂裝前處理后進(jìn)入烘干爐前，使用鋁箔對(duì)3臺(tái)電泳濕膜狀態(tài)窗框進(jìn)行包裹，經(jīng)過電泳烘干后，周圍車身外板縮孔數(shù)量明顯減少，但包裹的窗框表面縮孔數(shù)量顯著增加，與窗框零件關(guān)聯(lián)性較高。白車身窗框使用高壓氣槍沿夾縫進(jìn)行吹氣，發(fā)現(xiàn)窗框板材夾縫內(nèi)有較多油污流出，多次吹除油污后電泳縮孔不良明顯降低。判斷為窗框夾縫油污直接導(dǎo)致涂裝縮孔不良。焊裝白車身進(jìn)去涂裝前處理工序時(shí)，雖經(jīng)過多次水洗及脫脂工序，但夾縫含油量大，脫脂液難以進(jìn)入，油污無法在前處理脫脂劑充分清洗干凈，油污與前處理槽液形成油水混合物，車身在電泳烘干爐內(nèi)被加熱過程，混合物被加熱到一定溫度出現(xiàn)爆沸，從折邊夾縫飛濺而出，在烘烤爐循環(huán)風(fēng)作用下，使窗框周圍和正對(duì)窗框夾縫區(qū)域的電泳漆受到污染，形成了“縮孔”或油性污漬附著在電泳漆膜表面[1]。

2.2 油污來源

對(duì)供應(yīng)商窗框生產(chǎn)工序進(jìn)行調(diào)查：油污來源主要有兩個(gè)方面。（1）沖壓前，鋼板供應(yīng)商為防止倉儲(chǔ)過程板材生銹，減少?zèng)_壓過程質(zhì)量缺陷，在鋼板出廠時(shí)涂覆防銹油，該工序用量較少[2]；（2）窗框需提前于主機(jī)廠焊裝生產(chǎn)，運(yùn)輸并存儲(chǔ)，該周期較長。為防止焊點(diǎn)及打磨表面在供應(yīng)商焊接完成后，主機(jī)廠使用前不生銹，供應(yīng)商在窗框零件所有外表面噴涂防銹油。該工序防銹油用量較多，影響最大。窗框結(jié)構(gòu)存在內(nèi)腔，翻邊位置存在夾縫與內(nèi)腔連通，防銹油經(jīng)虹吸原理滲透進(jìn)入內(nèi)腔，導(dǎo)致防銹油積聚，如圖3所示。

圖3 防銹油滲入夾縫

3 對(duì)策制定與驗(yàn)證

結(jié)合現(xiàn)有工藝條件及改善成本，主要從零件方面改善，零件對(duì)策主要考慮2個(gè)方向：減少烘烤前防銹油殘留量、降低防銹油對(duì)電泳影響。

3.1 減少烘烤前殘留量

3.1.1 使用壓縮空氣，掃除夾縫液體

在白車身進(jìn)入涂裝夾具崗及經(jīng)過涂裝前處理進(jìn)入烘烤前，使用氣槍將壓縮空氣沿窗框夾縫快速吹入，高壓空氣將防銹油及油水混合物吹出，能顯著降低烘烤前油污殘留量，避免烘烤時(shí)大量油水混合物爆出。經(jīng)批量驗(yàn)證該方案使縮孔概率下降60%以上，且無大面積爆油及縮孔產(chǎn)生。

該方案需增加兩人對(duì)白車身窗框吹壓縮空氣，兩人對(duì)涂裝前處理車身吹壓縮空氣。雖能有效降低縮孔不良，但成本較高，且人工作業(yè)穩(wěn)定性較差，縮孔不良率時(shí)常波動(dòng)，可以作為臨時(shí)方案管控。

3.1.2 更改作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，控制防銹油量

零件經(jīng)過焊接、打磨、拋光、檢驗(yàn)工序后，作業(yè)人員使用噴壺噴淋防銹油進(jìn)行防銹。經(jīng)作業(yè)觀察，員工使用噴壺開始作業(yè)，按壓開關(guān)時(shí)噴油量明顯較多，且不同時(shí)間段一致性差，零件表面油量明顯堆積。

經(jīng)檢討可以將刷油工具由噴壺更改為更易控制的刷子，防銹油盛具中增加海綿，用刷子按壓海綿，蘸上防銹油，能減少單次蘸油量，刷油后零件表面防銹油無堆積，可見油膜[3]，涂油量及一致性得到較好控制。

3.1.3 調(diào)整焊接工藝，優(yōu)化板材夾縫

拆解窗框結(jié)構(gòu)，防銹油通過折邊夾縫滲入，控制夾縫大小可降低聚集防銹油量。該夾縫由滾壓設(shè)備及焊點(diǎn)狀態(tài)決定。

通過將焊點(diǎn)位置調(diào)整至靠邊緣位置，同時(shí)增加焊接設(shè)備壓力，板材間夾縫值從0.2 mm優(yōu)化到0.05 mm，有效減少防銹油滲入量，如圖4。

圖4 改善板材夾縫值

3.2 防銹油對(duì)縮孔影響

涂裝前處理對(duì)車身進(jìn)行脫脂除油，殘留防銹油仍能引起電泳縮孔。防銹油與電泳相容性也非常重要，直接影響涂裝前處理、電泳車身品質(zhì)長期穩(wěn)定性。

3.2.1 油品與電泳相容性驗(yàn)證

過往涂裝對(duì)上工序白車身加工過程使用的所有防銹油進(jìn)行電泳漆配套性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[4]，實(shí)驗(yàn)方法為加入法。使用符合驗(yàn)證合格的防銹油，但實(shí)際電泳縮孔效果并不佳。

經(jīng)過檢討，公司對(duì)油品進(jìn)行縮孔實(shí)驗(yàn)的方法是基于油品是否對(duì)電泳槽液造成污染而形成的加入法，沒有考慮到車身夾縫間殘留油污爆沸而產(chǎn)生的油點(diǎn)縮孔問題。需要更加符合窗框夾縫縮孔實(shí)際的皇冠法進(jìn)行試驗(yàn)，收集我司白車身零部件廠家內(nèi)部使用的多種防銹油樣品，使用皇冠法與涂裝電泳漆進(jìn)行匹配性驗(yàn)證[5]，驗(yàn)證結(jié)果見表1。

表1 油品配套性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

驗(yàn)證結(jié)果為北杉化學(xué)PRETON R-303PFD符合要求，與GAMC使用電泳漆相容性最好，且防銹效果滿足日常使用需求。

導(dǎo)入北杉化學(xué)R-303PFD防銹油，電泳后縮孔不良率有明顯降低，基本為散發(fā)縮孔。

3.2.2 縮孔機(jī)理調(diào)查

根據(jù)Maragoni效應(yīng)，涂膜表面出現(xiàn)的凹陷是由表面張力梯度差造成的?？s孔中心有低表面張力的物質(zhì)存在，與周圍的電泳涂料存在表面張力差，這個(gè)差值就是縮孔形成的動(dòng)力，促使周圍的液體流體向四周背離它而流開成凹陷縮孔[6]。電泳液表面張力較大，防銹油表面張力較低，防銹油污染會(huì)造成表面張力的不均勻，形成電泳縮孔?？梢岳斫獯翱螂娪究s孔的內(nèi)部原因?yàn)榉冷P油與電泳液張力不同。涂裝車間使用是環(huán)保水性電泳液，判斷水溶性防銹材料與水性電泳液相容性更佳，使用水溶性的防銹材料可能從源頭解決縮孔不良。

3.2.3 水溶性防銹材料

聯(lián)合供應(yīng)商及涂裝工藝共同尋找水溶性防銹材料，最終在供應(yīng)商涂料廠家尋找到一款水溶性防銹材料。凱密特爾1999LC型號(hào)水溶性防銹劑。該防銹材料為純水基產(chǎn)品，可與水稀釋成1%～20%濃度防銹溶液，噴淋零件表面烘干，通過特殊的表面活性劑吸附于金屬表面，可形成耐腐蝕性很強(qiáng)的干膜，輕易在脫脂劑中被清除，廣泛應(yīng)用于壓縮機(jī)制造行業(yè)。

對(duì)涂裝電泳相容性進(jìn)行驗(yàn)證，分別選取不同濃度防銹劑溶液進(jìn)行前處理脫脂性及電泳配套性實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明， 水溶性防銹劑脫脂性及電泳漆配套性結(jié)果合格，試板上縮孔數(shù)量為0，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且明顯優(yōu)于防銹油試驗(yàn)效果。

對(duì)防銹性能對(duì)比驗(yàn)證，不同種類防銹材料噴淋窗框表面進(jìn)行防銹對(duì)比試驗(yàn)，在倉庫內(nèi)相同溫度、濕度條件下，持續(xù)多天觀察窗框驗(yàn)證件生銹狀態(tài)，防銹劑防銹效果兩種防銹油之間，滿足車身零部件日常短周期防銹需求。

將水溶性防銹劑引入窗框零部件防銹領(lǐng)域，經(jīng)大批量驗(yàn)證，可大幅度降低電泳縮孔不良率，提高生產(chǎn)效率及降低質(zhì)量控制成本。并將對(duì)策向其他公司橫向展開。

4 結(jié)論

關(guān)于窗框夾縫防銹油導(dǎo)致涂裝電泳縮孔問題，在工藝、方法上采取多種措施減少防銹油量，同時(shí)跳出過往慣性思維，選擇電泳配套性更優(yōu)的防銹材料，提升電泳相容性，在防銹效果與縮孔不良中取得較好均衡。有效降低縮孔不良率，并將相關(guān)措施標(biāo)準(zhǔn)化持續(xù)有效的解決問題。

本次研究針對(duì)夾縫油導(dǎo)致的電泳縮孔問題進(jìn)行多次分析、對(duì)策及總結(jié)。希望對(duì)涂裝電泳縮孔問題解決有一定的參考價(jià)值。