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引 言

輪轂又稱輪圈，起支撐車身載荷的作用，是連接汽車車軸和輪胎的重要功能性安全部件。輪轂按主要材質(zhì)和用途可以分為兩大類：第一類是鋁合金輪轂，簡稱鋁圈，目前大多用于乘用車如轎車；第二類是鋼制輪轂，簡稱鋼圈，主要用于商用車，如卡客車，后者也是本文要分析的產(chǎn)品種類。

 

為了輪轂的防腐和美觀，產(chǎn)品制造過程中需要進(jìn)行表面處理。現(xiàn)階段汽配行業(yè)內(nèi)鋼圈表面處理的主要方式為涂裝，其工藝流程總體可分為3道：

（1）涂裝前處理，即鋼制輪轂表面除油除銹磷化等；

（2）陰極電泳底漆涂裝；

（3）噴涂液體烤漆或者靜電噴粉作為面涂層。

 

涂裝是鋼質(zhì)輪轂制造的最后一道工序，其效果直接決定了產(chǎn)品外觀和耐久性。涂裝也是品質(zhì)不良出現(xiàn)較多的環(huán)節(jié)，輪轂在前道生產(chǎn)工序所形成的缺陷會直接影響涂層品質(zhì),因為原料和工藝不同，一些缺陷在涂裝過程中很難消除,造成涂層缺陷。比如輪轂制造實踐過程中由于工藝需要多道工序會使用油脂類物質(zhì)涂覆在加工品表面，涂裝前如果無法徹底清除這些油脂就可能導(dǎo)致涂層品質(zhì)不良。下面通過一次關(guān)于油污輕微污染電泳槽導(dǎo)致的涂裝異常處理案列，介紹了原因分析方法及解決措施，如通過輔料、掛具設(shè)計變更等技改手段，消除質(zhì)量隱患，以提供給同行們作參考。

 

1涂裝品質(zhì)異常描述

 

某汽配廠（下面簡稱Y工廠）去年10月新建成投產(chǎn)一條輪圈生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)輕卡用16英寸以下小型鋼制輪轂，如圖1所示。

 

圖1 小型鋼制輪轂

Y工廠輪轂新線生產(chǎn)1個月后，11月份某天，品管人員例行抽檢一批涂裝完工的產(chǎn)品，型號為16X5J，兩只鋼圈不小心碰撞時出現(xiàn)了白色粉末涂層從電泳底漆脫落的現(xiàn)象。隨后用綁了軟布的鐵棒以敲擊方式全檢已經(jīng)批量生產(chǎn)的幾百個待包裝入庫的成品，發(fā)現(xiàn)本批次16X5J小輪轂中有20%左右出現(xiàn)不同部位、不同程度的表面粉末涂層脫落，露出黑色電泳涂層，有的表面還伴有輕微縮孔，如圖2所示。

圖2 粉末涂層從電泳層脫落現(xiàn)象

 

統(tǒng)計鋼制輪轂粉末涂層脫落出現(xiàn)的部位并不固定，輪輻、輪輞都有，尤其是產(chǎn)品邊緣出現(xiàn)次數(shù)較多。產(chǎn)品出現(xiàn)粉末涂層異常脫落的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響涂裝外觀和產(chǎn)品性能，如果不良品一旦出貨流到客戶處，不僅會導(dǎo)致客戶對產(chǎn)品的信任度下降，引起客戶索賠，還會面臨客戶流失，造成工廠經(jīng)濟損失和信譽損失的嚴(yán)重后果。

 

由于Y工廠剛開新線第一個月內(nèi)并未發(fā)現(xiàn)有此類粉末涂層異常脫落現(xiàn)象，該汽配廠高度重視，通知輪轂線緊急停產(chǎn)整改，同時向我公司提出申請技術(shù)援助，筆者受委托去協(xié)助處理了此項涂裝品質(zhì)異常問題。

 

2粉末涂層脫落原因排查

 

經(jīng)過向現(xiàn)場涂裝技術(shù)人員了解情況獲得以下信息：

這次靜電噴粉品質(zhì)異常發(fā)生后，技術(shù)人員也已經(jīng)按照全面質(zhì)量管理要求從“人機料法環(huán)”5個方面對噴粉涂裝線進(jìn)行了自查分析：人的因素方面，工人都是經(jīng)過培訓(xùn)規(guī)范作業(yè)，初步排除人為不當(dāng)操作；機器設(shè)備因素方面，噴涂設(shè)備都是全新的，壓縮空氣經(jīng)過冷凍干燥機有自動除油除水，用干凈的面巾紙放在壓縮空氣出口處測試除油除水效果良好；原料因素方面，底涂使用環(huán)氧系黑色陰極電泳漆，面涂使用丙烯酸改性白色聚脂粉末涂料。該白色聚脂粉末涂料為外資品牌，在保質(zhì)期內(nèi)，也沒有混入舊粉，該廠其他產(chǎn)品噴粉線上常年使用未發(fā)現(xiàn)異常脫落；

 

目視檢查鋼圈陰極電泳涂層表面光順無縮孔現(xiàn)象，用磁性測厚儀檢測電泳涂層厚度在15~25µm符合要求；按照GB/T9286—1998標(biāo)準(zhǔn)做電泳涂層附著力測試達(dá)到1級也符合產(chǎn)品要求；噴涂作業(yè)流程：上掛后打磨擦拭吹灰-靜電噴粉-170℃烘烤半小時，符合作業(yè)指導(dǎo)書和工藝要求，測試電泳涂層與噴粉復(fù)合涂層總厚度在70~100um，不超標(biāo)；現(xiàn)場看到新噴粉線工作環(huán)境清潔較好，每天有做5S工作檢查；經(jīng)過走訪了解到Y(jié)工廠周邊200m內(nèi)也沒有注塑工廠，空氣中不會有脫模劑污染。

 

為了找出粉末涂層從電泳層脫落的真實原因做了如下試驗：

 

2.1 粉末涂層固化試驗

（1）粉末涂層烘烤爐溫跟蹤測試

取一只已經(jīng)涂裝過的16X5J鋼圈在噴粉線做烘烤作業(yè)隨線爐溫跟蹤測試，結(jié)果顯示，靜電噴粉后烘烤作業(yè)：工件溫度170℃保溫30min，基本滿足粉末涂料廠家要求的固化條件。

 

（2）耐溶劑擦拭評定

取一只之前已經(jīng)涂裝了白色粉末的16X5J鋼圈，首先檢查了涂層外觀，與標(biāo)準(zhǔn)色板目視比對，肉眼無明顯可見色差。然后在沒有脫落處按照GB/T23989-2009《涂料耐溶劑擦拭性測定法》，做完全固化測試試驗。具體操作：雙手戴一次性手套，用脫脂棉蘸取丙酮溶劑至潤濕狀態(tài)(用手?jǐn)D壓應(yīng)無液滴滴下)。

 

用拇指和其余手指捏緊脫脂棉的其余部分,將食指與測試涂膜表面成45°角,用大約1~2kg的壓力在鋼圈粉末涂層120mm×25mm長方形的試驗區(qū)域內(nèi)進(jìn)行擦拭,先向前方擦,然后向后方擦。向前和向后一次擦拭計算為一次往復(fù)擦拭，一次往復(fù)擦拭控制在1s左右。在涂膜表面,共做25次往復(fù)擦拭。擦拭結(jié)果是有輕微變色，在允許范圍內(nèi)。

 

上述兩個試驗表明Y工廠工藝設(shè)定的輪轂噴粉的烘烤條件基本符合固化要求，不存在粉末涂層烘烤不足或者過度烘烤，也就是說，固化條件不當(dāng)不是粉末涂層脫落的原因。

 

2.2 不同工廠涂裝對比試驗

查看Y工廠鋼制輪轂涂裝全部工藝流程，3條線全部采用懸鏈輸送，掛具都是1掛4，左右對稱各掛2只小輪轂；所有“浸泡”都是指產(chǎn)品“游浸”，所有“噴淋”都是指產(chǎn)品隨懸鏈線“移動噴淋”；固化爐都是熱風(fēng)循環(huán)方式加熱，溫度是指空氣溫度。

 

為了排查鋼制輪轂粉末涂層脫落原因，筆者在現(xiàn)場讓Y工廠按照原來工藝制作24只16X5J小型鋼制輪轂，組立成型后分成2組繼續(xù)做了如下試驗：

第一組12只先運到我公司小鋼圈涂裝線進(jìn)行前處理-陰極電泳，其中6只在我公司噴粉，另外6只回到Y(jié)工廠輪轂涂裝線噴粉烘烤。敲擊試驗這12只小圈全部沒有出現(xiàn)粉末涂層脫落現(xiàn)象，做附著力測試在0~1級符合要求。

 

試驗表明：Y工廠涂裝線之噴粉線沒有異常，導(dǎo)致噴粉涂層出現(xiàn)脫落因素大概率在“酸洗線-陰極電泳線”段存在異常情況。

 

第二組12只在Y工廠輪轂線按照“酸洗線--電泳線-噴粉線”順序完成涂裝，不過“酸洗線-電泳線”所有噴淋用的小槽全部放掉原來舊的槽液，自來水清洗2遍 ，重新建浴配新槽液；超濾液放掉三分之二補純水；游浸用四大槽，除了電泳槽液由于成本原因暫時不變，其余酸洗、中和、鈍化均重新建浴配新槽液。

 

試驗結(jié)果：12只小輪轂電泳涂裝烘烤出來檢測涂層外觀、膜厚、附著力、硬度等數(shù)據(jù)均符合指標(biāo)，但是靜電噴粉烘烤出來敲擊試驗還是有2只出現(xiàn)粉末涂層從電泳層脫落。

 

試驗表明，Y工廠輪轂電泳線出來電泳涂層表面含有導(dǎo)致粉末涂層脫落的物質(zhì)，據(jù)此結(jié)合個人工作經(jīng)驗推斷電泳槽液已經(jīng)被某一種或幾種油輕微污染，當(dāng)務(wù)之急是清除掉電泳槽內(nèi)的油污，同時查找油污的來源及成分切斷污染源。

 

2.3電泳槽液油污染來源排查

（1）電泳懸鏈線鏈條上的潤滑油滴落

新涂裝線鏈條加油機安裝不當(dāng)有輕微漏油現(xiàn)象。

 

（2）輪轂表面油脂清除不徹底

    鋼制輪轂制造過程中多處使用到化學(xué)品：輪輞滾型使用耐高溫潤滑液、輪輞擴口使用潤滑油防止拉傷產(chǎn)生開裂毛刺，輪輻壓型使用抗磨液壓油，組立焊接使用防飛濺劑等。

 

經(jīng)過走訪現(xiàn)場前道工序工作人員以及向供應(yīng)商咨詢了解到：滾型用耐高溫潤滑液由于使用量大，回收再利用常會混入設(shè)備漏油，而擴口用潤滑油，壓型用抗磨液壓油都含有油脂，特別是Y工廠CO2保護焊之前噴涂一層防飛濺劑中含有硅氧烷即硅油成分，對比我司水性無硅油防飛濺劑有較大不同。Y工廠工件前處理除油不干凈，硅油混入電泳槽內(nèi)，輪轂電泳完成烘烤后有硅油遷移到電泳層表面再噴粉涂裝就會嚴(yán)重影響底、面涂層之間附著力，合理推斷這是導(dǎo)致本次粉末涂層從電泳涂層脫落的主要原因。

 

現(xiàn)場觀察脫脂作業(yè)流程：電泳線掛具是1掛4，左右對稱各掛2只小輪轂，掛具跟隨懸鏈線向前移動經(jīng)過預(yù)脫脂槽和脫脂槽上方左右兩側(cè)噴嘴噴淋常溫堿性脫脂液，這樣工件表面油脂清除肯定不徹底。原因有3個：小型輪轂在涂裝之前的多道工序中使用潤滑類物質(zhì)，表面油污較重；掛具設(shè)計左右對稱各掛2只鋼圈脫脂噴淋作業(yè)正好互相擋住輪轂內(nèi)側(cè)包括焊縫不能完全噴淋到脫脂液；現(xiàn)場脫脂液成分為堿性脫脂粉水溶液，脫脂原理是皂化反應(yīng)，工藝是常溫。

 

3解決措施

 

既然已經(jīng)找到粉末涂層從底漆脫落的主要原因是陰極電泳涂層表面被污染，那么就可以有針對性地加以解決。現(xiàn)場糾正方法，停產(chǎn)電泳槽除油，具體方法是電泳槽液過濾安裝專用除油過濾袋循環(huán)過濾槽液，24h更換一次新的除油過濾袋，連續(xù)3d過濾基本清除了電泳槽內(nèi)浮油，為了保險起見，抽出三分之一電泳槽液（此后10d內(nèi)可少量補槽時加入用掉），加入同樣數(shù)量與濃度、新的電泳漆液入槽混合均勻。

 

3.1更換焊接防飛濺劑

原來含硅油的焊接防飛濺劑品種停止使用，更換為水性無硅油焊接防飛濺劑，切斷硅油污染源。

 

3.2酸洗線前增加一道加熱清洗工序

關(guān)于涂裝前處理線是先酸洗還是先除油，因為設(shè)備布局和工藝的合理性，涂裝行業(yè)內(nèi)多有不同意見，筆者認(rèn)為在生產(chǎn)實踐中應(yīng)本著“銹多先除銹，油多先除油”的工藝原則。

 

Y工廠因16英寸以下小輪轂生產(chǎn)工藝中油污較重，但是涂裝線已經(jīng)定型，現(xiàn)場建議增加一道預(yù)處理除油工藝[3]，具體做法是：購買一臺加熱清洗機器，專門用于小圈組立后表面油脂的清洗，操作工藝：使用液體表面活性劑類脫脂液配槽加熱到55℃全方位噴淋除油--再用70℃熱水噴淋清洗干凈—120℃烘烤下線后轉(zhuǎn)掛酸洗線。

 

3.3電泳線小圈掛具設(shè)計變更

原來電泳線小圈掛具1掛4，左右各掛2個輪轂，因船型電泳槽深度限制，更改設(shè)計為單側(cè)1掛3，保證脫脂作業(yè)時，清洗液能夠充分噴淋到輪轂每個部位沒有死角。

 

3.4加強現(xiàn)場工藝及設(shè)備管理力度

（1）各槽液工藝參數(shù)管理加強

工藝員每天化驗各槽槽液及時補藥，槽液老化及時清洗更換，配新槽液，針對輪轂油污較重，容易老化，預(yù)脫脂槽、主脫脂槽側(cè)面都加裝刮油裝置。

 

（2）電泳底漆完工后產(chǎn)品保護

電泳底漆涂裝盡量與噴粉作業(yè)時間連貫，不要電泳完工在車間擺放過久，一周之內(nèi)做完底漆和噴粉的電泳鋼圈可以使用塑料纏繞膜保護；一周以上使用專用保護罩套住保護，距離酸洗線50m以上存放。

 

（3）懸鏈線加油潤滑保養(yǎng)規(guī)范

無論是電泳還是噴粉懸鏈輸送線均需定時清理，加潤滑油由專門的工務(wù)設(shè)備管理人員指導(dǎo)監(jiān)督，防止?jié)櫥吐┤腚娪静酆碗娪就繉颖砻妗?/span>

 

（4）涂裝前道的機械加工工序用油規(guī)范

輪輻壓型抗磨液壓油和擴口用潤滑油用量規(guī)定為最小量；輪輞滾型用潤滑液用量較大，回收使用防止設(shè)備潤滑油漏油混入，回收液要過濾浮油。

 

結(jié) 語

通過試驗排查分析發(fā)現(xiàn)了Y工廠小型鋼制輪轂粉末涂層從電泳層脫落的原因與前道生產(chǎn)工藝及化學(xué)輔料、涂裝掛具、脫脂藥劑品種、現(xiàn)場生產(chǎn)工藝管理等多種因素有著密切關(guān)系，針對上述原因提出了具體管控措施：減少前道工序使用油脂量，更換焊接防飛濺劑使用不含硅油品種，酸洗線前增加一道表面活性劑加熱除油，完善工藝，加強涂裝現(xiàn)場生產(chǎn)工藝管理力度及設(shè)備維護管理規(guī)范化，從而切斷電泳涂層表面油脂污染源，順利解決了Y工廠小型鋼制輪轂噴粉品質(zhì)異常問題。