引言
汽車涂裝作為整車生產(chǎn)四大環(huán)節(jié)之一，是汽車品質(zhì)的重要控制環(huán)。隨著環(huán)保意識(shí)的提升，涂裝工藝基本已由溶劑型轉(zhuǎn)向水基型，從而降低工藝過(guò)程有機(jī)化合物VOC的排放量。相對(duì)溶劑型油漆，水性漆噴涂條件更為嚴(yán)苛。為穩(wěn)定地獲得高質(zhì)量的漆面，需要建立起完善的質(zhì)量控制體系，從而發(fā)揮水性環(huán)保涂料的最大效能。本文根據(jù)作者多年涂裝現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)汽車涂裝水性漆噴涂質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)。
1、質(zhì)量控制因素
1.1 涂料入口檢測(cè)
涂料穩(wěn)定性直接決定噴涂質(zhì)量，且一旦涂料出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，將導(dǎo)致批量的噴涂事故，因此涂料的入口控制非常關(guān)鍵。在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，以下幾個(gè)性能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工影響大，需重點(diǎn)關(guān)注。
1.1.1黏度
水性漆是假塑性流體，黏度是其最基礎(chǔ)的性能指標(biāo)。黏度穩(wěn)定性可以側(cè)面反映涂料批次穩(wěn)定性，同時(shí)直接影響噴幅穩(wěn)定性。不同剪切速率下測(cè)量的涂料黏度可反映不同條件下的施工性能，如存儲(chǔ)穩(wěn)定性、涂料的流平性能。實(shí)踐過(guò)程中，通常在1000-1500s-1區(qū)間選取某一轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)黏度，批次黏度控制在±5%為宜。如發(fā)現(xiàn)車身流掛較嚴(yán)重，建議增加低剪切下黏度監(jiān)控，如0.1 s-1轉(zhuǎn)速下的黏度。
1.1.2色差
涂料色差監(jiān)控通常由供應(yīng)商提供批次板，并附上自檢報(bào)告。入口監(jiān)測(cè)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核。當(dāng)然有條件情況下，色差板最好現(xiàn)場(chǎng)噴涂。素色漆選取45°角監(jiān)控，金屬和珠光漆盡量多角度監(jiān)控，通常選取15°、25°、45°、75°、115°五個(gè)角度。需要注意的是，對(duì)于金屬和珠光漆，涂料色差除數(shù)值合格外，務(wù)必保證不同角度的色相（L/a/b值）曲線趨勢(shì)與匹配時(shí)走向一致。某珠光漆色差L相曲線如圖1所示。曲線1為匹配時(shí)數(shù)據(jù)；2為批次監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，整體趨勢(shì)較好；需特別注意，務(wù)必避免出現(xiàn)曲線3“山峰”型走勢(shì)，此種走勢(shì)在現(xiàn)場(chǎng)很難調(diào)整色差。
圖1 某珠光漆L相曲線
1.1.3抗流掛極限
流掛是現(xiàn)場(chǎng)最常發(fā)的噴涂缺陷之一，除設(shè)備、環(huán)境外，涂料抗流掛性能是關(guān)鍵影響因素。抗流掛極限測(cè)量采用手工梯度噴涂的方式。在以一定陣列沖擊圓孔的電泳板上，梯度噴涂，直至出現(xiàn)流掛時(shí)停止噴涂。烘干后測(cè)量出現(xiàn)流掛時(shí)的漆膜厚度，作為抗流掛極限。注意噴涂時(shí)應(yīng)連續(xù)，不能等表干后再繼續(xù)噴涂。某顏色的抗流掛極限測(cè)量板如圖2所示。
圖2 抗流掛極限測(cè)量板
1.1.4耐針孔/漆泡極限
針孔/漆泡極限測(cè)量方式與抗流掛極限測(cè)量方式基本一致，唯一區(qū)別是測(cè)量板材無(wú)需沖擊圓孔。因針孔或漆泡在烘干后才會(huì)出現(xiàn)，梯度噴涂的厚度需要經(jīng)驗(yàn)積累。為保證實(shí)驗(yàn)成功率，梯度噴涂厚度范圍可以盡量寬些。當(dāng)然，固體分、PH值、抗石擊、遮蓋力、附著力等都是涂料的重要指標(biāo)，實(shí)踐中通常相對(duì)穩(wěn)定，在此不再贅述。
1.2 輸漆循環(huán)系統(tǒng)管理
檢測(cè)合格的涂料到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)輸漆系統(tǒng)供應(yīng)到噴涂機(jī)器人，因此輸漆循環(huán)系統(tǒng)的管理非常重要。關(guān)鍵點(diǎn)主要是三方面：溫度、壓力、停產(chǎn)特殊控制。
1.2.1溫度
涂料溫度不同，黏度差異較大。管路溫控條件要保證與施工溫度一致且穩(wěn)定，從而保證涂料正常的施工溫度。另外，管路溫度設(shè)置最好與環(huán)境溫度產(chǎn)生一定的溫差，利于缸壁內(nèi)形成冷凝水，從而避免缸壁上涂料的干結(jié)，以減少車身顆粒產(chǎn)生的可能性。
1.2.2壓力
攪拌循環(huán)過(guò)程，涂料受到剪切力作用，會(huì)對(duì)樹脂、鋁粉、云母片產(chǎn)生破壞，從而影響?zhàn)ざ?、色差等性能。因此攪拌槳要求選用低剪切力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；在涂料填充速率滿足機(jī)器人要求的情況下，管路出口壓力盡量低，循環(huán)泵盡量保持低頻次運(yùn)行，以降低剪切影響。特別地，可根據(jù)顏色特性，制定壓力控制標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)椴煌苛系奶畛渌俾什煌?/span>
1.2.3停產(chǎn)特殊控制
長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)，涂料長(zhǎng)時(shí)間得不到更新，剪切力作用和助劑揮發(fā)的影響會(huì)逐步顯現(xiàn)。某顏色黏度隨放置時(shí)間變化曲線如圖3所示。為降低影響，通常在長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)時(shí)，可采用間接性啟動(dòng)循環(huán)泵的方式，如停泵10小時(shí)、啟動(dòng)循環(huán)2小時(shí)，以此平衡漆沉積和剪切破壞的影響。再次啟動(dòng)生產(chǎn)時(shí)，特別是停產(chǎn)5天以上，建議強(qiáng)制更新部分涂料，并加入助劑調(diào)整黏度至假期前水平；同時(shí)，對(duì)管路末端涂料無(wú)法循環(huán)部分，采用擠漆或模擬方式，消耗掉此部分涂料。
圖3 某顏色黏度隨放置時(shí)間變化曲線
1.3 噴房工藝參數(shù)控制
水性漆含水率通常超過(guò)60%，噴房參數(shù)直接影響涂層水分的初步揮發(fā)和涂料的流平。同時(shí)噴房的潔凈度直接影響車身的臟點(diǎn)顆粒數(shù)。因此噴房工藝參數(shù)控制是車身涂裝質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。
1.3.1溫濕度
水性涂料含水量高，噴房環(huán)境溫濕度控制尤為關(guān)鍵。以外觀為例，溫度恒定時(shí)，濕度高對(duì)涂膜外觀有利；同理，相對(duì)濕度一定時(shí)，溫度越低越有利。因?yàn)闇囟鹊汀⑾鄬?duì)濕度高，水分揮發(fā)慢，涂料會(huì)充分流平，當(dāng)然必須建立在不產(chǎn)生流掛的前提下。
噴房的相對(duì)濕度受外界溫濕度影響較大。以華南地區(qū)工廠為例，雨季和旱季，相同設(shè)備相同參數(shù)設(shè)置，噴房實(shí)際相對(duì)濕度會(huì)存在差異，雨季偏高，旱季偏低。為降低外界天氣影響，依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一方面溫濕度設(shè)定在施工窗口中間值；同時(shí)可根據(jù)季節(jié)變換噴房新鮮風(fēng)取風(fēng)口位置，如雨季從車間廠房?jī)?nèi)吸取空氣。
車身表面溫度也很關(guān)鍵。特別是冬季，車身溫度會(huì)明顯低于噴房設(shè)定溫度，此時(shí)極易產(chǎn)生流掛缺陷。典型的鉸鏈流掛如圖4所示。車身溫度在線監(jiān)測(cè)是有效的監(jiān)控手段。針對(duì)固定流掛位置，除了噴涂參數(shù)調(diào)整，在漆前打磨線用砂紙打磨或用電吹風(fēng)加熱是非常有效的臨時(shí)措施。同時(shí)，條件允許情況下，可適當(dāng)提高打磨線空調(diào)設(shè)定溫度，以提前加熱車身。
圖4 典型的鉸鏈流掛缺陷
1.3.2閃干時(shí)間
水性涂料在進(jìn)入烘房之前需要保證足夠的閃干時(shí)間，以防止針孔、漆泡等漆膜弊病的產(chǎn)生，同時(shí)可以增加漆膜的外觀平整度；但不宜保持較長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)于金屬或珠光漆來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)時(shí)間的濕膜閃干極易導(dǎo)致漆膜失光。因此，一般涂膜閃干時(shí)間控制在5min左右。水性涂料水分含量高，流平性較溶劑型差，在噴涂工藝選擇上應(yīng)盡量選擇一站式噴涂，以增加單層厚度來(lái)保證良好的流平。通常，素色漆或色差易控的顏色建議選用。
1.3.3潔凈度
噴房的潔凈度直接影響車身臟點(diǎn)顆粒數(shù)。作為高潔凈區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)上，≥5um顆粒數(shù)應(yīng)為0，濕板落塵纖維數(shù)應(yīng)為0。為有效管控噴房潔凈度，以下幾個(gè)措施在實(shí)踐中有效：
(1) 風(fēng)速風(fēng)向控制。依靠循環(huán)風(fēng)過(guò)濾系統(tǒng)維持噴房潔凈度。風(fēng)速一般控制在0.2-0.5m/s，建議各站和門上粘接磁帶條，每天點(diǎn)檢風(fēng)向符合圖紙?jiān)O(shè)置要求。按周期或壓差更換過(guò)濾棉。
(2) 開門次數(shù)管控。污染物大部分都是人員帶入，因此盡量避免噴涂時(shí)進(jìn)入噴房，管控人員進(jìn)出噴房次數(shù)很關(guān)鍵。可在門上安裝光電傳感器，自動(dòng)記錄開關(guān)門次數(shù)，形成報(bào)表管控。自動(dòng)降塵。人員進(jìn)出噴房是無(wú)法完全避免的，即使做好穿戴防護(hù)，依然難免帶入污染物。建議制作機(jī)器人專用噴涂程序，在人員進(jìn)入后、噴車前執(zhí)行噴涂，利用漆的黏附作用快速除去污染物。
1.4 機(jī)器人管控
目前主流汽車噴涂線基本采用機(jī)器人噴涂的方式。噴涂質(zhì)量的好壞是硬件與軟件參數(shù)共同作用的結(jié)果。因此需同時(shí)關(guān)注硬件維護(hù)和噴涂參數(shù)設(shè)定。
1.4.1 設(shè)備硬件維護(hù)
根據(jù)作者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，影響噴涂質(zhì)量的最核心部件為：旋杯、成型空氣環(huán)、空氣控制單元（空氣流量）、齒輪泵（涂料流量）。
旋杯影響油漆分散的好壞，重點(diǎn)關(guān)注：旋杯表面無(wú)明顯劃痕，旋杯邊緣杯齒完好無(wú)損。旋杯的損傷通常來(lái)源于拆卸維護(hù)過(guò)程中磕碰和油漆導(dǎo)致的磨損。人為損傷是可以通過(guò)管理避免的，如旋杯拆卸后單個(gè)存放，做好防磕碰措施，嚴(yán)格按維護(hù)操作步驟執(zhí)行。為確保旋杯狀態(tài)合格，建議開班前安排目視檢查，如發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)更換。
成型空氣環(huán)是必須周期性維護(hù)的關(guān)鍵器件。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間噴涂，漆霧會(huì)將部分空氣孔堵塞。在線判斷成型空氣環(huán)是否堵塞的最便捷途徑是噴幅測(cè)試，如圖5所示。合格的噴幅為規(guī)則圓形，且大小在規(guī)定范圍內(nèi)。若某些空氣孔嚴(yán)重堵塞，圓形上會(huì)產(chǎn)生缺口。若部分堵塞，噴幅大小可能會(huì)超出規(guī)定數(shù)值。成型空氣環(huán)維護(hù)后，建議安裝到機(jī)器人上，先用手去觸摸確認(rèn)每個(gè)空氣孔均有空氣吹出；然后做噴幅測(cè)試，確保在合格范圍內(nèi)。為保障生產(chǎn)，建議空氣環(huán)能一備一用，且備用空氣環(huán)是經(jīng)過(guò)測(cè)試合格的。
圖5 噴幅圖片，合格(左)，不合格（右）
空氣控制單元和齒輪泵分別保證空氣流量和油漆流量的精確性，而空氣和涂料是噴涂最重要的物料流。為保證精確控制，定期校準(zhǔn)測(cè)量是必須的。
1.4.2 噴涂參數(shù)設(shè)定
噴涂硬件往往存在某些天生短板，或者噴涂硬件帶來(lái)的波動(dòng)往往很難完全避免。此時(shí)，行之有效的方法之一是通過(guò)噴涂參數(shù)的優(yōu)化設(shè)定來(lái)彌補(bǔ)。
連續(xù)的噴涂刷子間，噴涂參數(shù)應(yīng)避免大幅度變化，包括空氣流量、涂料流量、電壓等。以后門窄邊漆泡弊病為例，缺陷圖片如圖6所示。從缺陷形態(tài)分析是色漆膜厚過(guò)厚導(dǎo)致的。缺陷率約20%，缺陷位置總膜厚120-145 µm之間，缺陷車膜厚普遍在135-145 µm，偏厚。更換硬件，缺陷狀態(tài)無(wú)變化；降級(jí)模式后，噴涂缺陷消失。最終通過(guò)排查仿形，基本鎖定原因?yàn)椋涸O(shè)置噴涂參數(shù)時(shí)，空氣流量變化過(guò)大，可能導(dǎo)致空氣控制單元（ACU）不能反應(yīng)過(guò)來(lái)，膜厚隨機(jī)偏厚。當(dāng)調(diào)整空氣流量設(shè)置避免大幅度變化后，缺陷消除，所以設(shè)置參數(shù)時(shí)盡量避免頻繁變換。
圖6 后門窄邊漆泡弊病圖片
通過(guò)預(yù)先模擬的方式，提前發(fā)現(xiàn)缺陷。如漆量，可以通過(guò)設(shè)定參數(shù)比例為80%和120%，即模擬流量偏低或偏大的情況下，實(shí)際驗(yàn)證噴涂狀態(tài)，以此提前評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于可優(yōu)化參數(shù)的缺陷，提前優(yōu)化參數(shù)；對(duì)于很難繼續(xù)優(yōu)化的缺陷，制作高風(fēng)險(xiǎn)缺陷點(diǎn)清單，用檢查的方式來(lái)維持噴涂穩(wěn)定性。
2、結(jié) 語(yǔ)
質(zhì)量管控是系統(tǒng)工程，好的結(jié)果來(lái)源于好的過(guò)程。從涂料、輸漆循環(huán)系統(tǒng)、噴房工藝參數(shù)、機(jī)器人、烘房管控五個(gè)維度，總結(jié)了水性漆噴涂質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，并給出行之有效的方法。希望能夠提供些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，供各位同行參考。
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
