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本文作者：李梁，王磊 上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司

 

 

電泳流痕主要影響電泳涂層表面質(zhì)量，降低中涂層的附著力。為消除上述影響，生產(chǎn)過(guò)程中一般采用打磨等手法返修處理，處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生灰塵等二次缺陷，而且處理過(guò)程難免會(huì)破壞電泳涂層，影響整體的防腐性能，尤其是對(duì)于采用冷軋鋼板的車身來(lái)說(shuō)，問(wèn)題尤為嚴(yán)重。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，打磨電泳涂層后即使采用防銹點(diǎn)補(bǔ)漆，其防腐性能仍達(dá)不到電泳漆標(biāo)準(zhǔn)，其次在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵與噪音，損害操作者身體健康。返修的問(wèn)題會(huì)降低整體的生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)制造成本。因此防治電泳流痕對(duì)于提高電泳涂裝整體質(zhì)量，降低成本均有重要意義。

 

1 電泳流痕簡(jiǎn)介

電泳流痕又稱為二次流痕或二次流掛，是指電泳濕膜完全正常，但在烘干過(guò)程中，電泳漆積液從車門折邊等縫隙結(jié)構(gòu)處流出并滴落在車身外表面或其他可視部位，烘干后殘余的固體遺留在電泳漆膜上形成電泳缺陷。主要成因有2個(gè)，一是液體的表面張力，二是烘干急劇升溫破壞液體表面張力。具體來(lái)說(shuō)是水性電泳漆與處理后的鋼板浸潤(rùn)性較強(qiáng)，當(dāng)縫隙適合時(shí)，受液體表面張力的驅(qū)動(dòng)，電泳漆會(huì)積存在各個(gè)縫隙中。即便經(jīng)過(guò)電泳后超濾液?純水等各道清洗也很難將液體完全清洗干凈。但烘干過(guò)程中車體溫度急劇升高導(dǎo)致液體表面張力受到破壞，縫隙中的電泳漆積液流出從而產(chǎn)生流痕。如圖1所示。

圖1電泳流痕產(chǎn)生原理

 

2 易發(fā)生流痕部位

流痕主要發(fā)生在存在縫隙的結(jié)構(gòu)區(qū)域，以本公司為例，主要發(fā)生在以下區(qū)域。

 

2.1車門區(qū)域

車門區(qū)域常見(jiàn)流痕區(qū)域在車門折邊?車門附件等部位，影響區(qū)域有車門外板?內(nèi)板可視區(qū)域?門檻等。該區(qū)域流痕發(fā)生的百臺(tái)缺陷數(shù)（下文簡(jiǎn)稱為PPH)在80左右。如圖2所示。

圖2車門區(qū)域流痕圖例

 

2.2內(nèi)板門框等鈑金搭接區(qū)域

內(nèi)板前橫梁?尾門門框等部位鈑金搭接區(qū)域易產(chǎn)生流痕，影響內(nèi)板可視區(qū)域?尾門外板等區(qū)域。該區(qū)域流痕發(fā)生的PPH在60~70之間。如圖3所示。

圖3 內(nèi)板門框流痕圖例

 

2.3發(fā)動(dòng)機(jī)蓋?門邊等區(qū)域

發(fā)動(dòng)機(jī)蓋?五門門邊等區(qū)域易產(chǎn)生較淡的流痕，影響區(qū)域有翼子板外板?門邊附近裙板等區(qū)域，該區(qū)域流痕發(fā)生的PPH在50左右。如圖4所示。

圖4 門蓋流滴圖例

 

2.4前門中門鉸鏈區(qū)域

前門?中門與車體連接的鉸鏈區(qū)域，易產(chǎn)生較為嚴(yán)重的流痕，影響區(qū)域有車身B?C柱等區(qū)域，該區(qū)域流痕發(fā)生的PPH在30左右。如圖5所示。

圖5 鉸鏈流痕圖例

 

3 電泳流痕產(chǎn)生原因分析

如前所述，電泳流痕常產(chǎn)生于車身縫隙處，因此設(shè)計(jì)制造過(guò)程中盡量避免相關(guān)問(wèn)題產(chǎn)生。具體來(lái)說(shuō)電泳流痕產(chǎn)生原因如下。

 

3.1車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

不合理的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易造成電泳流痕，在涂裝同步工程中，應(yīng)設(shè)計(jì)合理的鈑金間隙。如圖6設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尾端間隙小于1mm，但是前端間隙大于3mm，導(dǎo)致殘液存儲(chǔ)較多，此位置電泳流痕嚴(yán)重，頻次高，流痕深。因此在后續(xù)涂裝同步工程中提出將尾端間隙改為1.5~3mm。

圖6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致流痕

 

3.2沖壓工藝影響

受限于沖壓磨具和沖壓縫的鏈接間隙，車身鋼板邊緣會(huì)產(chǎn)生切邊不齊，以及存在的接刀口等也會(huì)導(dǎo)致涂裝電泳流痕的發(fā)生。如圖7，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板材切口導(dǎo)致流滴，影響翼子板外表面質(zhì)量。

圖7 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋沖壓刀口導(dǎo)致流痕

 

3.3焊裝白車身工藝影響

在焊裝白車身生產(chǎn)過(guò)程中，板材包邊縫隙?折邊膠涂膠直徑?涂膠距離?焊點(diǎn)排布?內(nèi)外鈑金錯(cuò)邊等對(duì)流痕影響較大。如圖2所示的流痕由于包邊離空1mm導(dǎo)致積液較多，產(chǎn)生嚴(yán)重流痕。又如圖8所示，折邊膠由于涂膠直徑較小?涂膠距離較遠(yuǎn)導(dǎo)致折邊膠翻邊覆蓋不全，使得電泳積液較多，烘烤后產(chǎn)生大量流痕。再如圖9，由于生產(chǎn)誤差的存在導(dǎo)致內(nèi)板切邊高于外板，致使積液流出污染外板造成流痕缺陷。

圖8 折邊膠缺陷導(dǎo)致流痕

圖9 鈑金搭接錯(cuò)邊導(dǎo)致流痕

 

3.4涂裝工藝影響

涂裝工藝是電泳流痕產(chǎn)生的一個(gè)重要因素，主要在于電泳漆本身流痕特性?現(xiàn)場(chǎng)施工固體分?電泳后清洗狀態(tài)?電泳后瀝水效果?烤干工藝設(shè)定等因素。

3.4.1電泳漆流痕特性

不同品牌的電泳漆受配方的影響，在相同條件下會(huì)有不同的流痕效果。以下介紹一種電泳流痕前期測(cè)試方法，可以針對(duì)不同品牌電泳漆?不同夾縫尺寸?不同的水洗條件進(jìn)行模擬，找出最適合的組合。

選取2塊10cm×15cm的標(biāo)準(zhǔn)磷化板，其中一塊在距離兩側(cè)邊緣5cm處進(jìn)行90°彎折，另一塊取3條1cm×4cm的錫箔紙平均分布到磷化板上，將2塊處理好的磷化板在10cm處夾緊，2塊板的間隙通過(guò)錫箔紙折疊次數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。最后模擬需要的條件（水洗?烘烤?吹掃等)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)流痕的顏色?長(zhǎng)度?電泳漆外觀質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比判斷。如圖10所示。

圖10 流痕實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)圖

 

3.4.2電泳體系固體分

電泳主槽固體分偏高會(huì)導(dǎo)致流痕問(wèn)題加重，一方面本身固體分高，難以清洗，另一方面車身攜帶的電泳槽液會(huì)加劇后續(xù)清洗系統(tǒng)固體分的升高，導(dǎo)致后續(xù)清洗能力下降甚至失效。

3.4.3電泳后清洗

車身電泳后會(huì)有超濾液清洗?純水清洗等清洗系統(tǒng)。超濾液是電泳液中的水分子?有機(jī)溶劑?電解質(zhì)?部分小分子樹脂等通過(guò)超濾膜所得。通過(guò)超濾清洗一方面可以回收大部分車身攜帶的電泳漆，提高電泳漆利用率，另一方面可以減少電泳漆膜表面的絮凝物。純水洗可以進(jìn)一步清洗車身，并且提高漆膜表面的平整性。

如果超濾清洗液的固體分過(guò)高（一般為0.5%~2%)或者純水洗污染程度較高均會(huì)降低水洗效果，增加流痕產(chǎn)生的幾率與嚴(yán)重程度。

3.4.4電泳后瀝水

電泳后瀝水是最后一道水洗出口到電泳烘爐入口之間的過(guò)程，其作用是減少車身攜帶的水分?電泳殘液等。過(guò)短的瀝水時(shí)間?不合理的瀝水設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)會(huì)降低瀝水效果。這樣不僅會(huì)增加流痕的發(fā)生頻次與嚴(yán)重程度，還會(huì)增加電泳烘爐內(nèi)水分，造成其他質(zhì)量問(wèn)題與烘爐排放問(wèn)題。

3.4.5電泳烘爐工藝

結(jié)合電泳流痕產(chǎn)生的機(jī)理，過(guò)快的電泳烘爐升溫速度，會(huì)導(dǎo)致車身溫度升溫較快，車身腔體?縫隙內(nèi)的殘液未烘干，受熱膨脹后產(chǎn)生流痕。所在的2條涂裝生產(chǎn)線均沒(méi)有預(yù)烘烤工藝，導(dǎo)致各車型流痕嚴(yán)重。

 

4電泳流痕解決措施

由前文分析可知，電泳流痕產(chǎn)生原因復(fù)雜，不同的流痕位置產(chǎn)生的具體原因也不同。解決車身流痕問(wèn)題，是從設(shè)計(jì)到各個(gè)工藝區(qū)的系統(tǒng)工程。不同的流痕點(diǎn)需要綜合考慮各方面的影響因素。

 

4.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，需要考慮當(dāng)前的沖壓?焊裝?涂裝工藝條件。減少縫隙?離空的產(chǎn)生，要考慮流痕產(chǎn)生的可能性，如無(wú)法避免，則盡量在非可視區(qū)域產(chǎn)生流痕。車門發(fā)蓋包邊縫隙設(shè)計(jì)盡量避免在0.5~2mm之間，經(jīng)驗(yàn)證此區(qū)域流痕產(chǎn)生頻次較大，如3.1所舉例。

 

4.2沖壓?焊裝工藝調(diào)整

沖壓模具切口應(yīng)盡量避免在結(jié)構(gòu)彎折處，由于此處車身包邊?涂膠?焊接等工藝受限，會(huì)導(dǎo)致此區(qū)域流痕產(chǎn)生頻次高。焊裝工藝保證門蓋包邊間隙<0.1mm，折邊膠的涂膠直徑?涂膠距離應(yīng)能完全覆蓋翻邊，不僅會(huì)降低流痕的產(chǎn)生，同時(shí)還能提升車身的防腐性能。

 

4.3涂裝工藝調(diào)整

涂裝工藝設(shè)計(jì)階段要對(duì)電泳材料流痕特性進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)與材料最適合的施工參數(shù)?水洗?瀝水?烘烤等。投產(chǎn)后涂裝電泳設(shè)備改造較為復(fù)雜，所以前期設(shè)計(jì)尤為重要。后期可以調(diào)整烘烤溫度?增加吹水等工藝。

 

4.3.1電泳漆施工參數(shù)調(diào)整

電泳漆施工參數(shù)最關(guān)鍵的是固體分，保持固體分穩(wěn)定?減少波動(dòng)可以降低車身流痕的發(fā)生頻次，對(duì)于電泳漆膜厚穩(wěn)定也有益?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化加料方式降低固體分波動(dòng)，一般電泳采用自動(dòng)化滴加方式，控制加料流量即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。另外，管理上可以采用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC)的方法進(jìn)行控制，選用移動(dòng)極差圖控制圖進(jìn)行管理。

 

4.3.2電泳后水洗調(diào)整

電泳后水洗包含超濾液清洗與純水清洗，其控制要點(diǎn)在于清洗的固體分（污染程度)與噴嘴沖洗角度。超濾液每小時(shí)設(shè)計(jì)供給量與車身面積比是0.5~1L/m²，新鮮超濾液固體分一般低于0.3%，各級(jí)（三級(jí)清洗)固體分分別控制在0.7%?0.9%?1.5%以下。主要是維護(hù)好現(xiàn)場(chǎng)使用超濾膜?進(jìn)液壓力，定期反洗?更換即可維持穩(wěn)定狀態(tài)，一般2a更換1次。另外可以通過(guò)各級(jí)噴淋流量與溢流流量調(diào)整降低各級(jí)固體分，在其涂裝線通過(guò)計(jì)算表明減少對(duì)于超濾清洗1（UF1)的新鮮超濾補(bǔ)液，增加對(duì)超濾清洗3（UF3)補(bǔ)液可以降低各級(jí)超濾槽體的固體分，現(xiàn)場(chǎng)將UF1（容積為8m³)降低1.6m³，UF3（容積為8m³)提高1.6m³后，各級(jí)槽體固體分分別下降0.3%。

純水洗關(guān)鍵控制點(diǎn)在于純水質(zhì)量與新鮮純水補(bǔ)加量設(shè)定，純水質(zhì)量關(guān)鍵在于膜組反洗與定期更換，所在生產(chǎn)線由于工業(yè)水電導(dǎo)率過(guò)高（>1200µS/cm)，水質(zhì)偏硬，一般1a更換1次。合理的新鮮純水設(shè)定流量可以降低流痕的嚴(yán)重程度，所在生產(chǎn)線提速10%后，新鮮純水補(bǔ)加量仍采用8m³/h，導(dǎo)致流痕顏色加深加重，調(diào)整溢流量10m³/h后，流痕顏色變淡，部分流痕可以不處理。

另外，適當(dāng)提升純水洗溫度可以降低電泳流痕，所在生產(chǎn)線在電泳后純水浸槽增加換熱裝置，水溫控制在40~42℃，車身各處電泳流痕頻次減少30%~40%。

 

4.3.3電泳后瀝水調(diào)整

電泳后瀝水區(qū)一般設(shè)計(jì)有駝峰，增加瀝水能力，瀝水時(shí)間一般設(shè)定為10min以上。由于所在生產(chǎn)線瀝水時(shí)間均為8min，目前各車型流痕較多，只能通過(guò)其他手段降低流痕。一些工藝設(shè)備較為先進(jìn)的廠家采用增加舉升橇體?振動(dòng)增加瀝水效果。如圖11所示。

圖11 電泳后瀝水設(shè)備

 

4.3.4電泳烘爐調(diào)整

一般乘用車廠在電泳烘爐設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)留有10min預(yù)烘烤時(shí)間，使車身緩慢升溫到100℃，確保內(nèi)腔殘液可以提前烘干。由于所在生產(chǎn)線未設(shè)預(yù)烘烤段，導(dǎo)致電泳暴油縮孔與電泳流痕頻次較高。在后期改造后，增加5min預(yù)烘烤段，車身各處流痕頻次下降20%~30%。

4.3.5電泳后吹水與導(dǎo)流工裝

針對(duì)難以消除的電泳流痕，部分車廠采用人工壓縮空氣吹掃或者固定點(diǎn)位壓縮空氣吹掃，減少流痕點(diǎn)處殘液，從而降低流痕產(chǎn)生頻次。如圖12所示。

圖12 壓縮空氣吹水改造

部分電泳流痕可以采用設(shè)計(jì)導(dǎo)流工裝的方案消除，導(dǎo)流工裝可以避免流痕滴落到車身，從而避免打磨，但是會(huì)增加拆卸工裝與制作工裝的成本，需要具體平衡。另外，設(shè)計(jì)倒流工裝要考慮漆膜碰傷的問(wèn)題。如圖13所示。

圖13 導(dǎo)流工裝

 

5 結(jié)語(yǔ)

電泳二次流痕起因復(fù)雜，涉及工藝流程繁瑣，最好的解決方法還是在于預(yù)防。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)時(shí)，盡量考慮涂裝電泳流痕解決的需求，避免易產(chǎn)生流痕的間隙設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮有效的清洗、較長(zhǎng)的瀝水時(shí)間與瀝水設(shè)備、適宜的電泳烘爐預(yù)烘烤，減少在生產(chǎn)后的改造與問(wèn)題解決。如果無(wú)法避免，可以從沖壓?焊裝?涂裝等過(guò)程中的因素調(diào)整入手，逐項(xiàng)驗(yàn)證。減少電泳流痕保護(hù)電泳漆面的完整性，進(jìn)而減少車身防腐性能的下降。