車身前蓋內(nèi)板電泳氣泡孔問題的解決

賴云飛，裴一慶，賈永紅，許能才，劉立飛，周磊，李文鵬

合眾新能源汽車股份有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500

隨著汽車應(yīng)用的普及，汽車的使用量越來越大，用戶對(duì)車身品質(zhì)的要求也越來越高。車身防腐關(guān)系到車身壽命，在成為用戶重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)的同時(shí)，更是主機(jī)廠重要管控的指標(biāo)之一，通常通過整車鹽霧循環(huán)交變?cè)囼?yàn)進(jìn)行長周期整車車身及部件防腐性能的驗(yàn)證。電泳涂層在車身防腐中起到至關(guān)重要的作用，良好的電泳漆膜狀態(tài)是車身防腐的前提[1-2]。氣泡孔是電泳常見弊病之一，氣泡孔區(qū)域底材上的電泳漆膜薄，甚至無漆膜，嚴(yán)重影響車身的防腐性能[3]。另外，在B1B2 面涂工藝廣泛應(yīng)用的前提下，電泳針孔在面涂后更加凸顯，影響外觀品質(zhì)，亟需在生產(chǎn)過程中進(jìn)行預(yù)防和解決。

本文基于某新能源主機(jī)廠車身前蓋內(nèi)板電泳后出現(xiàn)的密集氣泡孔問題，研究了電泳過程中電泳電壓、通電時(shí)間、循環(huán)壓力、車身角度、循環(huán)管路壓力及排布等因素對(duì)電泳針孔的影響及改善方向。

1 現(xiàn)場(chǎng)工藝及存在的問題

現(xiàn)場(chǎng)為步進(jìn)式生產(chǎn)線體，采用電動(dòng)葫蘆輸送，車身垂直升降進(jìn)出槽體。當(dāng)車身下降并完全浸入電泳槽液后，整流器開啟，電泳開始。電泳過程中車身進(jìn)行一定角度及次數(shù)的前后擺動(dòng)，達(dá)到規(guī)定時(shí)間后，整流器關(guān)閉，車身升起，經(jīng)過短暫瀝液后向下一工位輸送。

車身電泳后，前蓋內(nèi)板前端及兩側(cè)出現(xiàn)密集氣泡孔，密集狀態(tài)與針孔相似，孔大小與縮孔接近，但無類似縮孔的火山口凸起狀態(tài)。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在以下特征：第一、當(dāng)電泳槽內(nèi)進(jìn)行備件框電泳或進(jìn)入空掛具后，首臺(tái)車身前蓋內(nèi)板無氣泡孔，或氣泡孔稀疏，不密集；第二、從第二臺(tái)車身起，開始在前蓋內(nèi)板出現(xiàn)密集氣泡孔問題；第三、車身出槽時(shí)帶出大量電泳槽液，并由車門打開區(qū)域、地板工藝孔處快速流出而沖擊電泳槽液，令電泳槽液產(chǎn)生大量泡沫。

基于以上3 點(diǎn)，從兩個(gè)方面進(jìn)行驗(yàn)證：一方面，電泳電壓設(shè)置不合理可能造成漆膜擊穿問題；另一方面，電泳槽液中的氣泡無法排出可能造成氣泡氣室問題。

2 電泳電壓及通電時(shí)間的影響

通過分別降低1 段電壓和2 段電壓進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)通過低電壓上膜來降低電泳速率會(huì)不會(huì)對(duì)氣泡孔產(chǎn)生影響，驗(yàn)證結(jié)果見表1。

表1 不同電泳電壓下氣泡孔的改善情況Table 1 Test results by changing the voltages in two electrocoating phases for eliminating the bubble defects

另外考慮到電泳時(shí)間對(duì)氣泡孔的影響，通過延長1 段通電時(shí)間來提高低壓狀態(tài)下的電泳膜厚，降低2 段電壓以降低高壓下的上膜速率，驗(yàn)證結(jié)果見表2。

表2 不同電泳時(shí)間下氣泡孔的改善情況Table 2 Test results by changing the electrocoating time for eliminating the bubble defects

由降低1 段電壓和2 段的電壓的驗(yàn)證結(jié)果可知，通過低電壓來減緩上膜不能改善氣泡孔問題，通過延長1 段電泳時(shí)間，提高低壓段電泳膜厚，以及降低高壓段電泳速率，對(duì)改善氣泡孔問題也沒有幫助。綜上，通過調(diào)整電泳相關(guān)參數(shù)無法改善問題，可排除是電泳電壓過高及電泳1 段電壓與2 段電壓設(shè)置不匹配造成的漆膜擊穿問題。

3 車身角度

3.1 調(diào)整前蓋開啟角度

在不同前蓋開啟角度下進(jìn)行驗(yàn)證，尋求最有利于氣泡排出的角度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。隨著開啟角度增大，氣泡孔問題有所減輕，然而受產(chǎn)品設(shè)計(jì)因素影響，前蓋開度無法繼續(xù)增加，因此通過調(diào)整前蓋開啟角度無法徹底解決此問題。

表3 不同前蓋開啟角度下氣泡孔的改善情況Table 3 Test results by changing the opening angle of front cover for eliminating the bubble defects

3.2 調(diào)整入槽方式

將車身前端入槽改為車身后尾入槽，結(jié)果無改善。由于車身在電泳過程中會(huì)前后擺動(dòng)，入槽時(shí)前蓋開啟一定的角度，氣泡孔問題都無明顯改善，因此說明氣泡孔的生成貫穿于整個(gè)電泳過程。

4 電泳循環(huán)

依次調(diào)整底部循環(huán)管路壓力為1.5、2.0、2.5、3.0 和3.5 MPa，提高前蓋下側(cè)區(qū)域壓力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)前蓋內(nèi)板氣泡孔均無影響，縮孔面積無明顯變化。

再嘗試提高表面層流管路壓力，進(jìn)而增大前蓋內(nèi)板下側(cè)區(qū)域?qū)恿鞯牧髁浚訌?qiáng)沖洗效果。由表4 可知，層流壓力調(diào)整后改善效果較明顯，前蓋兩側(cè)邊緣密集氣泡孔減輕，但前端無明顯改善，因此提高前蓋區(qū)域的層流效果是解決問題的重要方向。于是對(duì)電泳底部循環(huán)管路進(jìn)行調(diào)整，增加向上對(duì)著前蓋內(nèi)部區(qū)域的支管(見圖1)后進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證，結(jié)果前蓋內(nèi)部密集氣泡孔消除。

圖1 在原有底部循環(huán)管的基礎(chǔ)上增加向上方向的支管Figure 1 Photo of the upward branch pipe added on the original bottom circulating trunk pipe

表4 不同表面層流壓力下氣泡孔的改善情況Table 4 Test results by changing the pressure of surficial flow for eliminating the bubble defects

5 結(jié)語

相對(duì)于連續(xù)式輸送方式，步進(jìn)式輸送過程中車身在電泳槽液中無水平位移，槽液水平方向循環(huán)相對(duì)較弱，部分區(qū)域由于構(gòu)造原因而導(dǎo)致電泳產(chǎn)生或前車留下的氣體無法被槽液及時(shí)沖洗排出，在整個(gè)電泳過程中都受到了氣泡的影響。通過增大層流或利用底部循環(huán)管路有針對(duì)性地增強(qiáng)問題區(qū)域的沖洗，提高問題區(qū)域的槽液循環(huán)量，及時(shí)令氣泡排出，即可提升電泳漆膜品質(zhì)。