汽車涂裝中滴液問題的分析與解決

徐小博

（延鋒彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司制造系統(tǒng)部工藝技術科，上海 201805）

涂裝是汽車四大工藝之一，也是汽車制造過程中最復雜、環(huán)境最惡劣的工序之一。汽車涂裝分為空氣噴涂、靜電噴涂、粉末噴涂等種類，其中液體空氣噴涂和靜電噴涂占比最高，本文主要討論的就是這兩類涂裝工藝中非常常見的滴液缺陷。一般來說，噴涂中的“人、機、料、法、環(huán)”都有可能導致滴液，原因比較難查，查到原因后整改也需要較多工作量，所以本文將液體涂裝噴涂過程中常見的幾類滴液進行匯總，以便系統(tǒng)、高效地解決該問題。

1 滴液的表現(xiàn)形式

涂裝過程中滴液的表現(xiàn)形式多種多樣，且具有很強的迷惑性。滴液，顧名思義就是液體滴在了產(chǎn)品或者漆膜上面。為什么不說是油漆滴在產(chǎn)品上面？因為這個液體有可能是油漆，也有可能是清洗噴具的溶劑，更有可能是環(huán)境中的某種液體。所以分析滴液首先要開闊思路，問一下這究竟是什么東西，在什么工序段產(chǎn)生，怎么滴在了產(chǎn)品上，為什么會滴，外觀是什么樣子。

1.1 滴液的外觀形態(tài)

1.1.1 與油漆同色的液體，有手感

圖1中與油漆同色的滴液直徑在1 mm以上，摸上去有凸出的手感。一般可以懷疑這是油漆以某種形式滴在了漆膜上。

圖1 與油漆同色的滴液Figure 1 Droplet defects in the same color as the paint

1.1.2 與油漆異色或者同色，又或者存在露底，無手感

圖2所示的滴液與油漆異色，或者稍微有異色感，更有甚者直接露底，用手摸上去無手感，且多個聚集在某一處?？梢詰岩稍趪娡看颂帟r油漆或溶劑的霧化出現(xiàn)了問題。

圖2 與油漆異色的滴液Figure 2 Droplet defects in a different color from the paint

1.1.3 與油漆同色，但反射光一側明顯看出有凹陷的痕跡

圖3所示的滴液最為常見，可以通過挖膜來確定油漆層在哪一層發(fā)生了凹陷。一般懷疑這是溶劑在噴涂過程中滴在了濕膜表面，烘烤后溶劑揮發(fā)導致此處油漆表面凹陷。

圖3 與油漆同色且凹陷的滴液Figure 3 Concave droplet defects in the same color as the paint

2 滴液的形成機制

空氣噴涂是依靠壓縮空氣將油漆均勻吹散，然后覆蓋在產(chǎn)品上面。這類似于噴水壺的原理?？諝獾牧髁亢头较驔Q定了扇面的寬度和油漆的霧化微粒大小。靜電噴涂起源于20世紀六七十年代，分為兩個步驟：第一步，利用旋杯的高速旋轉(一般達到30 000 ~ 60 000 r/min)，旋杯邊緣鋒利的鋸齒將緩緩流出的油漆均勻切割分散，霧化效果數(shù)倍于傳統(tǒng)的空氣噴涂；第二步，位于旋杯邊緣的整形空氣控制著扇面的形狀，同時有微弱的霧化作用。那么理論上，在噴涂過程中無論空氣霧化噴涂還是旋杯靜電噴涂，都會把油漆均勻地噴涂在產(chǎn)品上面，不應該有滴液的情況，但在實際生產(chǎn)中確實經(jīng)常發(fā)生滴液問題。往往是沒有霧化的油漆或者較大的溶劑液滴在噴涂過程中滴在了濕膜、干膜或者產(chǎn)品表面。油漆的霧化程度決定了滴液有多大，發(fā)生的漆層決定了滴液在哪個工序段滴上去，沒有霧化開的大液滴的組成是油漆還是溶劑決定了這個滴液是否有手感及其外觀形態(tài)，大液滴的來源決定了滴液是否與油漆同色或異色。如果是油漆的大液滴滴在產(chǎn)品表面，因為每層油漆只有20 μm厚左右，所以直徑動輒幾百微米的大液滴一定會在缺陷處造成不同的外觀表現(xiàn)。有些有手感，有些會導致此處的油漆鋁粉排列發(fā)生變化而產(chǎn)生異常外觀。如果是溶劑的大液滴，那么當溶劑霧化程度較高時，單個滴液外觀可能根本無法明顯看出，但是會影響產(chǎn)品在此處的顏色表現(xiàn)；如果霧化程度不高，那么經(jīng)過烘烤后，因為溶劑全部揮發(fā)，滴液處的漆層或塌陷或起泡，又或溶穿露底，其外觀形式就是此處要么是露底，要么是光線反射時看到有明顯的凹陷。但是因為此類滴液和油漆污染縮孔表現(xiàn)類似，所以應該加以辨識：縮孔是不同表面張力的溶液在某處出現(xiàn)排斥而形成的凹陷，滴液則是溶劑揮發(fā)導致的漆膜塌陷。

3 滴液的分析方法

了解滴液的外觀形式和形成機制對此類問題的分析相當關鍵，因為排查計劃就是根據(jù)分析思路來整理的。

首先應該分析滴液的成分，最基礎的就是區(qū)分出這個滴液是溶劑還是油漆，這將引導出不同的排查路徑。一般來說，如果是油漆，會有凸出外觀，或者顏色會發(fā)生輕微變化。如果是溶劑，則一般為凹陷外觀。如果真是溶劑，還有很重要的一點是分清楚是油性溶劑還是水性溶劑。因為油性漆和水性漆兩種不同的施工工藝會導致非常大的差別。油性溶劑極易揮發(fā)，所以一般來說油性溶劑造成的漆點只有直徑很大時才會引起外觀變化，但是水性溶劑在常溫揮發(fā)極慢，細小的微粒就可以在烘烤后造成明顯的外觀變化。

接下來需要明確滴液的來源，包括油漆、噴具、噴涂清洗機、線體、環(huán)境等。如果來源于油漆，需要排查油漆黏度是否穩(wěn)定，是否油漆霧化不良導致了大油漆滴，是否霧化整形參數(shù)設置不合理導致了扇面邊緣未整形，是否噴涂距離太遠后產(chǎn)品霧化油漆重新凝結，是否油漆流量過大導致無法霧化充分，等等。如果來源于噴具，需要檢查是否換色不干凈，閥體是否有泄漏，噴涂過程中噴具是否被油漆污染，壓縮空氣是否含水率超標，是否有清洗溶液殘留，等等。如果來源于噴涂清洗機，需要檢查清洗過程、清洗時序是否有問題，清洗機溶劑是否正在排泄，清洗溶劑是否已被吹干，噴具清洗后擦拭是否有殘留，等等。如果來源于線體，需要檢查涂裝線各段是否有冷凝水，噴涂各段溫濕度差異會否導致冷凝水的產(chǎn)生，油漆管路是否有泄漏而滴在產(chǎn)品上，等等。如果來源于環(huán)境，就需要檢查是否溫濕度差異大，供風、供水是否順暢，員工操作、補漆等內部操作是否有干涉，等等。

4 滴液的解決方法

首先對滴液的產(chǎn)生進行頭腦風暴，確定可能產(chǎn)生的原因，并對相關的人、機、料、法、環(huán)、測各個環(huán)節(jié)進行細致排查。有時滴液并不是單一原因造成的，需要逐個排查，逐個解決。

第一步，結合外觀對滴液進行評判：是同色還是異色？是凹陷還是凸出？是單個還是多個？用顯微鏡進行切片分析，觀察滴液發(fā)生的漆層及顯示效果，如圖4所示。

圖4 顯微鏡下滴液的橫截面Figure 4 Microscopic cross-section of droplet

缺陷的發(fā)生有時為偶然現(xiàn)象，因此如果有條件，第二步就應該對懷疑的點進行再現(xiàn)，呈現(xiàn)的結果若與缺陷類似，會給解決問題帶來更快捷的思路。例如利用手噴壺、毛筆、紗布等工具分別將不同種類的油漆、溶液灑在產(chǎn)品表面，如圖5所示。烘烤后觀察漆膜變化與實際缺陷形態(tài)的相似度，對有較高相似度的情況進行重點排查。

圖5 用不同物質再現(xiàn)的滴液缺陷Figure 5 Reproduction of droplet defects using different substances

第三步，檢查設備(即考察“機”的因素)，因為大部分的滴液來自于設備的不穩(wěn)定噴涂。

可以先對噴具進行定噴測試(如圖6所示)，以一定參數(shù)進行噴涂后近距離觀察扇面是否規(guī)整，油漆是否霧化充分，噴具外表是否粘有油漆。

圖6 扇面狀態(tài)測試Figure 6 Spray width testing

然后觀察噴具在噴涂過程中外圈的溶劑殘留情況，留意旋杯周邊是否有溶劑滴出，旋杯噴涂過程中是否存在扇面的異常變化，清洗完成后整形罩外面是否有溶劑及油漆殘留。最好在噴涂過程中停機進入噴房進行查看，因為滴液有些發(fā)生在開關槍的噴涂路徑上，有些發(fā)生在機器人處于某些特定姿態(tài)時。另外還應留意噴具的清洗過程。如果發(fā)現(xiàn)噴具有異常的狀態(tài)(如圖7所示)，問題就可查了。

圖7 關注噴具在噴涂及清洗過程中的異常狀態(tài)Figure 7 Concerning about the anomaly of sprayer during the spraying and cleaning processes

接下來觀察清洗機(如圖8所示)，因為清洗后如果清洗機與噴具接觸面有水或者油漆，那么旋杯上面一定也有。

圖8 清洗機殘留水性溶劑的觀察Figure 8 Observation on residue of waterborne solvent in cleaner

通過上述表面觀察無法查出原因時，就需要將整個噴具進行拆解，逐個分析(如圖9所示)，重點關注氣路、油漆路、溶劑路中每個可能的接觸點，檢查其中是否有溶劑殘留，密封圈是否殘缺，閥體能否正常開合。如果發(fā)現(xiàn)異常，進行改正后驗證噴涂效果。

圖9 對設備水路進行逐個排查Figure 9 Checking of the parts in water route one by one

如果單車未發(fā)現(xiàn)問題，也不能完全排除設備的問題，這是經(jīng)常被忽略的一點，因為連續(xù)生產(chǎn)和單車試驗是不完全相同的生產(chǎn)環(huán)境。單車測試時往往會將噴頭徹底清洗，且前后車影響因素、換色影響因素都無法兼顧。所以一定要連續(xù)多車驗證。

第四步，要檢查一下“料”的情況。首先從油漆開始，需要檢查油漆批次是否變化，油漆投料前的預攪拌是否充分，油漆在系統(tǒng)中是否狀態(tài)正常，油漆溫黏度是否符合溫黏曲線，濾芯是否正常更換。另外對于水性漆，尤其要避免預攪拌乳液不均勻、涂料攪拌時破乳等問題。還要關注注塑件殘留物以及采購的異丙醇、達因藥水等是否存在異常。

第五步，檢查“法”的情況，如清洗時序是否設置合理，噴涂參數(shù)是否設置合理，員工進入噴房擦槍等作業(yè)是否會對噴涂造成影響(尤其要關注其操作方法，如圖10所示)，等等。

圖10 關注擦拭布的操作方法Figure 10 Concerning about the wiping operation

第六步，檢查“環(huán)境”的影響。取一杯系統(tǒng)中的油漆，利用其他氣源進行測試，或更換手噴槍進行測試，又或拿到室外進行測試。再者，檢查噴涂過程中是否有產(chǎn)品間互相影響，例如有液滴從高位的產(chǎn)品滴下來，有遮蔽膜在抖動過程中產(chǎn)生油漆飛濺，又或空氣中有冷凝水。噴涂時觀察過噴漆是否會影響，某些位置是否噴涂距離過遠或過近，機器人某些姿態(tài)形成的噴涂軌跡會否影響其他噴涂面，等等。

5 結語

滴液的產(chǎn)生需要對方方面面進行排查，對人員的經(jīng)驗要求很高，同時需要針對各個發(fā)現(xiàn)的問題進行逐個解決。滴液的偶發(fā)性使得滴液的再現(xiàn)及排查需要很多精力與時間，而滴液不可返修的特性又使得滴液的解決尤為迫切。這增加了滴液的解決難度與緊迫性。本文提供的解決滴液問題時的思路與方法可供同行參考。