杯加杯靜電噴涂汽車橘皮優(yōu)化研究

吳忠喜　劉立東　陳桂林

摘要：本文分別從電泳漆、機器人噴涂、烘干速率以及面漆材料五個方面對汽車橘皮優(yōu)化進行闡述。通過實驗表明，電泳材料橘皮越好、機器人噴涂越均勻、烘干率升溫越緩慢、以及油漆材料流平性越好，車身的橘皮越好，外觀越佳。本論文所闡述的實驗，目的是尋求查找橘皮優(yōu)化的最優(yōu)解決方案，從而實現(xiàn)橘皮改善，外觀優(yōu)美的目的，望對后續(xù)工作人員有所幫助。

關鍵詞：靜電噴涂;橘皮優(yōu)化;長波;短波

綜述

隨著汽車智能化，電動化的發(fā)展，越來越多的雷達被安裝在汽車上，隨之而來的是對涂料的穿透性能和反射性能的要求也越來越高，從而改變目前市面上的汽車涂料體系，最終導致汽車涂裝方法也隨之發(fā)生變化。目前在主流汽車廠中，水性涂料的涂裝大都采用機器人自動空氣噴涂，而作者所在的汽車廠，采用機器人全自動靜電噴涂。相比較空氣噴涂，靜電噴涂具有霧化效果好、上漆率高和環(huán)境友好等優(yōu)點，但機器人結構也相對復雜，噴涂參數(shù)穩(wěn)定性控制較為困難。本文旨在基于靜電噴涂工藝下，通過對板材、材料等方面進行研究，找出車身最優(yōu)橘皮參數(shù)，從而達到外觀優(yōu)美的目標。

1影響汽車橘皮因素分析

評價汽車橘皮的好壞，通常來說有兩種方式。一是通過人眼感受光線在汽車表面的折射程度來判斷，通常人眼感受越差，橘皮效果也越差;二是通過光學儀器測量車身表面的長波（波長0.6mm及以上）和短波（波長小于0.6mm）的數(shù)量，來判斷橘皮的好壞，通常長短波數(shù)量越少，短波與長波數(shù)量比越接近2，表示橘皮越好。不同的主機廠對于長短波的標準不盡相同，作者所在的汽車廠標準為：10≤水平面短波≤25、長波≤5;10≤垂直面短波≤30、長波≤13，以下研究的結果也是基于該標準完成。

通過研究表明，影響汽車橘皮的主要有汽車板材、油漆材料、電泳工藝、面漆噴涂工藝、環(huán)境等。本文基于車間生產情況，重點對電泳材料、色漆材料、清漆材料、面漆噴涂工藝、烘干速率進行研究，如圖1所示。

2汽車橘皮優(yōu)化實驗及措施

2.1 電泳材料

電泳材料的細膩程度對汽車橘皮短波有重大影響。作者所在的工廠電泳漆為某日系品牌，其具有抗縮孔，環(huán)保性好等優(yōu)點;但同時目視效果較差，粗糙度較高。因此，為改善車身橘皮，車間推動供應商切換新配方的電泳漆，為了驗證結果，我們以抱怨最大的紅色和黑色車身在同等工藝下進行試驗，新舊電泳的實驗結果如圖2、圖3和圖4所示。

實驗結果表明，新配方電泳漆對電泳車身和面漆車身橘皮，不僅在目視外觀改善明顯;同時在測量數(shù)值上，紅色車身短波數(shù)據平均提高了約3個單位，黑色車身的短波數(shù)據提高了約1個單位，有效的改善了長短波比例，橘皮效果大為改善。實驗說明，電泳橘皮越好，面漆車身的橘皮效果也就越好

2.2 色漆材料

現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，色漆材料對車身的短波具有較大的影響。一般來說，色漆的潤濕性和流平性越好，對底材的覆蓋越好，橘皮效果也就越好，反之則相反。為了改善橘皮，車間聯(lián)合材料廠家，從材料的配方著手，通過改善樹脂比例和助劑種類，來實現(xiàn)改善橘皮的效果。以黑色漆為例，試驗結果如圖5所示：

實驗結果表明，新配方通過改善黑色油漆的樹脂比例和助劑種類，車身短波數(shù)據平均提高了約2個單位，有效的改善了長短波比例，橘皮效果得到一定改善。同時在現(xiàn)場生產過程中，我們還對白色實色漆，白色珠光漆，紅色色漆，綠色色漆等進行了同類型的實驗，對橘皮的改善，都起到了一定的效果。

2.3 清漆材料

清漆為車身噴涂工藝中最外面的涂層，對車身具有抗老化、抗石擊、提光澤的效果。在生產過程橘皮優(yōu)化中發(fā)現(xiàn)，清漆材料主要對車身的長波影響較大，清漆材料流平性越好，與色漆的結合性越好，車身的長波越短，橘皮效果也就越好。在生產實踐過程中，我們從不同廠家的清漆和同一廠家不同配方的清漆兩個維度進行實驗。結果如圖6和圖7所示：

通過對比A和B兩個廠家提供的清漆發(fā)現(xiàn)，在同等工藝條件下，B的清漆長波比A清漆的長波低1-2個單位，橘皮效果較優(yōu)。返溯原因發(fā)現(xiàn)，B的清漆粘度更低，流平性更好。

通過對B廠家不同配方的清漆實驗發(fā)現(xiàn)，隨著新的樹脂優(yōu)化配方的清漆更新率越高，車身平面的長波數(shù)值越小，車身立面的長波數(shù)值變化不大，因此新的配方對改善車身平面橘皮具備一定效果。

2.4 面漆噴涂工藝

如圖8所示，相比較空氣噴涂，杯加杯靜電噴涂能有效的提高色漆的上漆率。但靜電噴涂設備的復雜性，也帶來噴涂參數(shù)更復雜，噴涂的穩(wěn)定性也較難維護。在實際的生產中，我們對工藝參數(shù)和噴涂軌跡兩方面進行優(yōu)化，達到優(yōu)化橘皮的效果。下面簡要介紹兩個實際工作中，對通過噴涂工藝優(yōu)化來改善橘皮的案例。

2.4.1 通過優(yōu)化前蓋噴涂軌跡，提高噴涂重疊率，改善車身橘皮。

如圖9所示，通過增加前蓋噴涂軌跡，縮短噴涂間距，噴涂重疊率由30%提高至67%，紅色和綠色兩種顏色的前蓋短波橘皮分別增加了1.8和2.2個單位，橘皮效果得到了改善。結果表明，仿型之間的重疊率越高，膜厚均一性越好，車身的橘皮效果也就越好。

2.4.2 通過優(yōu)化車門把手軌跡和噴涂參數(shù)，改善車身橘皮。

如圖10所示，對汽車的車門把手的軌跡進行優(yōu)化，首先將噴涂軌跡間距進行調整，利用下方的噴涂軌跡來覆蓋把手區(qū)域;同時取消了噴涂中斷，改為小流量噴涂，從而保證了噴涂的均勻性，達到優(yōu)化橘皮效果。

2.4.3 不同車型，其車身結構也不同，因此在實際工作中，需要根據車型的差異和噴涂差異，查找橘皮較差的位置，并進行優(yōu)化。作者所工作的車間，我們一共優(yōu)化了37個位置，極大的改善了車身橘皮。

2.5 烘干爐升溫速率

車身噴涂完畢后，汽車進入烘干爐進行烘烤，為了研究烘干爐升溫速率對汽車橘皮的影響，我們設計了在車身噴涂條件相同的情況下，不同的升溫一區(qū)時間和對應的橘皮狀態(tài)實驗。具體實驗表1所示：

3 7??????? 107

根據上述實驗參數(shù)，由專業(yè)人士對實驗車身結果從數(shù)據測量和目視外觀進行評價，結果如表2所示：

通過實驗結果表明，烘干率一區(qū)的升溫時間越長，速率越慢，則車身的橘皮越好。在滿足車身烘干條件的情況下，可適當延長烘干率升溫速率，改善車身橘皮。

3結論

通過實驗證明，靜電噴涂情況下，電泳材料橘皮越好、機器人噴涂越均勻、烘干率升溫越平穩(wěn)、以及面漆油漆材料流平性越好，車身的橘皮越好，外觀越佳。

4結束語

汽車橘皮影響因素多，因素之間的互相制約性也較大，大多數(shù)情況下，不是由單一的因素而導致車身橘皮變差，需要研究者從全盤的考慮。本文從實際出發(fā)，通過對多因素的研究，期望對后續(xù)研究者有所幫助。但所承述的結果可能會因為施工現(xiàn)場的差異而不同。

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作者簡介：吳忠喜（1989-），男，碩士研究生，中級工程師，主要研究汽車防腐及噴涂方向