余海彬

（廣汽乘用車有限公司，廣州 511434）

0  引言

近年來，伴隨著汽車行業(yè)飛速發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)于高品質(zhì)汽車產(chǎn)品的需求也不斷升級(jí)。其中，精美無暇的外觀最能瞬間給人以舒適和心動(dòng)的感覺，這也給汽車制造廠商對(duì)外觀的把控提出了更為苛刻的要求。

汽車保險(xiǎn)杠是整車必備零部件，擔(dān)負(fù)著保護(hù)駕乘人員安全的重要使命，同時(shí)也對(duì)整車外觀起到裝飾和點(diǎn)綴作用，在制造過程中成為關(guān)注焦點(diǎn)之一。然而，在保險(xiǎn)杠靜電噴涂加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)缺漆、流掛、縮孔、色差等一系列不良^[1]，給產(chǎn)品外觀質(zhì)量甚至整車裝配帶來困擾。其中，有一類不良?xì)w因于保險(xiǎn)杠自身結(jié)構(gòu)，當(dāng)保險(xiǎn)杠存在銳利的尖角結(jié)構(gòu)時(shí)容易出現(xiàn)尖角滴漆的問題。本文將重點(diǎn)對(duì)尖角滴漆不良問題進(jìn)行分析并給出相關(guān)解決方案，為同行提供一定參考。

1  尖角滴漆的形成與影響

1.1  尖角滴漆的形成原因

尖角滴漆是指保險(xiǎn)杠靜電噴涂烘烤后，在尖角處有油漆的集聚，并形成漆滴的現(xiàn)象。

滴漆不良的出現(xiàn)，主要有以下幾個(gè)方面原因：

1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與噴涂姿態(tài)：保險(xiǎn)杠存在較為銳利的尖角結(jié)構(gòu)，且在噴涂過程中通常采取鞍馬式噴涂，尖角自然朝下放置。若尖角與地面垂直或接近垂直，油漆會(huì)在重力作用下逐漸往尖角處聚集，最終形成一顆漆滴。

2）噴涂軌跡：機(jī)器人噴涂軌跡若存在疊槍率高，勾邊位置不合理、槍距過近等缺陷時(shí)易造成滴漆；同時(shí)噴涂吐出量設(shè)置過高等同樣可能造成尖角滴漆。

3）涂料自身性質(zhì)：若涂料在開發(fā)過程中，自身抗流掛性較差；或者某些顏色漆膜噴涂較厚，在噴涂過程中同樣易于出現(xiàn)尖角滴漆。

     不難發(fā)現(xiàn)，尖角滴漆出現(xiàn)的本質(zhì)原因在于保險(xiǎn)杠本身的結(jié)構(gòu)，當(dāng)存在尖角結(jié)構(gòu)且噴涂過程中與地面成垂直或者近垂直擺放時(shí)，尖角滴漆現(xiàn)象易于發(fā)生。                      

1.2  尖角滴漆的品質(zhì)影響

尖角滴漆一旦形成后，會(huì)直接造成明顯的外觀缺陷。若滴漆顆粒較大，甚至?xí)绊懞罄m(xù)裝配。通常尖角積漆為批量不良，大大降低保險(xiǎn)杠噴涂的一次合格率，并且返修難度大，很容易造成生產(chǎn)過程中的停線。需要投入大量的作業(yè)人員來處理，因此尖角滴漆屬于較為嚴(yán)重的外觀品質(zhì)不良，應(yīng)該盡量避免或者消除此類缺陷。

2  尖角滴漆的返修

保險(xiǎn)杠尖角根據(jù)滴漆程度，可分為嚴(yán)重滴漆和輕微滴漆2種。兩者的返修處理工藝大體相似，返修作業(yè)流程具體見圖1所示。

2.1  尖角嚴(yán)重滴漆

1）切割漆滴：當(dāng)漆滴較大時(shí)，首先采用美工刀將其從尖角處切掉，切割時(shí)需要額外注意切割手法，否則容易出現(xiàn)割傷素材甚至劃傷手指。

2）砂紙打磨，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明：800^#砂紙基本能保證打磨掉積漆同時(shí)不會(huì)對(duì)基體造成過打磨，不同保險(xiǎn)杠油漆可根據(jù)實(shí)際選用不同型號(hào)砂紙；由于滴漆位于尖角位，砂紙打磨作業(yè)性較差，對(duì)于作業(yè)人員勞動(dòng)負(fù)荷和作業(yè)手法都是很大的挑戰(zhàn)。

3）手補(bǔ)噴漆：砂紙打磨處理后，需要進(jìn)行手補(bǔ)噴漆。手補(bǔ)噴漆一般采用溶劑型的低溫漆，便于快速烤干，縮短返修時(shí)間；其中烤干前至關(guān)重要的步驟是需要確認(rèn)是否存在可見色差，若發(fā)現(xiàn)明顯色差則用酒精擦拭掉濕膜后再次手補(bǔ)噴漆。同樣是處于尖角位，現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)漆作業(yè)性存在很大難度。

4）效果確認(rèn)，通過砂紙打磨和手補(bǔ)噴漆烤干后，最后進(jìn)行返修效果確認(rèn)，主要目視外觀有無明顯色差和其他漆膜弊病。

2.2  尖角輕微滴漆

輕微滴漆雖沒有在尖角處聚集大量油漆，但仍存在可視油漆聚集，對(duì)外觀造成不良影響。對(duì)于這種輕微滴漆的返修，較嚴(yán)重滴漆可無需進(jìn)行漆滴切割，即去掉步驟1），后續(xù)步驟2）、3）、4）仍需要按要求完成。

尖角位的返修由于離地面較低，作業(yè)人員需要俯身操作；同時(shí)尖角處打磨、補(bǔ)漆等工序均存在較大難度，導(dǎo)致尖角滴漆的返修作業(yè)性較差，耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)。綜合發(fā)現(xiàn)，無論嚴(yán)重還是輕微滴漆，返修作業(yè)性均較差，給作業(yè)人員和企業(yè)帶來很大的困擾。基于此，尋求解決保險(xiǎn)杠靜電噴涂中出現(xiàn)的尖角滴漆不良的有效方案才是治本之策，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

3  尖角滴漆不良的解決方案

根據(jù)產(chǎn)生尖角滴漆的主要原因，要想改善或者消除尖角滴漆，根本上就是要減少油漆往尖角處的流動(dòng)，保證尖角處無多余油漆聚集，同時(shí)確保尖角處外觀滿足要求。通過仔細(xì)研究和大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，尖角滴漆不良主要可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解決。1）涂料自身抗流掛性優(yōu)化；2）機(jī)器人噴涂軌跡優(yōu)化；3）外加導(dǎo)體靜電引流。

3.1  涂料自身抗流掛性優(yōu)化

     抗流掛性優(yōu)化一般從改善流掛極限、適量添加快干稀釋劑、提升涂料黏度、添加抗流掛助劑等幾個(gè)方面著手。以某主機(jī)廠A、B兩涂料廠家的涂料為例，對(duì)上述幾種優(yōu)化措施及相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行闡述，具體見下表1。

從表1的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：流掛極限和黏度均已在要求范圍內(nèi)，計(jì)劃對(duì)添加快干清漆稀釋劑和抗流掛助劑2種措施進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。

3.1.1  添加清漆快干稀釋劑

夏季通常采用慢干稀釋劑，為了解決尖角滴漆，現(xiàn)計(jì)劃添加適量快干稀釋劑進(jìn)行驗(yàn)證。快干稀釋劑的添加，不會(huì)對(duì)清漆黏度造成影響，主要原理是讓清漆噴涂流平過程中能更快揮發(fā)，殘留在保險(xiǎn)杠上的溶劑減少，相應(yīng)的流掛積漆問題會(huì)得到改善。具體制定方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，見表2。

驗(yàn)證結(jié)果表明：7月27日，當(dāng)快干稀釋劑添加至15％時(shí)，尖角周邊外觀數(shù)據(jù)明顯變差，長(zhǎng)波數(shù)值出現(xiàn)超出管控范圍的情況，測(cè)試結(jié)果見表3?，F(xiàn)場(chǎng)連續(xù)噴涂驗(yàn)證30套保險(xiǎn)杠，仍有10％左右出現(xiàn)尖角滴漆，沒有達(dá)到理想的改善效果。

3.1.2  添加抗流掛助劑

抗流掛助劑為一種能夠改善流掛性能的小分子化合物，在涂料開發(fā)過程中通常會(huì)少量添加保證良好的抗流掛性能。在施工過程中，可以根據(jù)生產(chǎn)情況適量調(diào)整其比例，以達(dá)到較好的品質(zhì)要求，其含量一般控制在1.5％以內(nèi)。過量添加可能會(huì)導(dǎo)致涂料基本物性和施工作業(yè)性出現(xiàn)異常，因此在添加過程中需要謹(jǐn)慎，并且同時(shí)進(jìn)行涂料性能測(cè)試，確保性能滿足要求。

通過檢測(cè)，當(dāng)前清漆抗流掛助劑實(shí)測(cè)含量為0.5％。在1.5％范圍內(nèi)，做了多組梯度的驗(yàn)證，結(jié)果顯示：當(dāng)繼續(xù)添加0.2％抗流掛助劑即整體抗流掛助劑達(dá)0.7％時(shí)，尖角滴漆得到明顯改善，同時(shí)相關(guān)物性測(cè)試結(jié)果尚在要求范圍內(nèi)。最終對(duì)比確認(rèn)，當(dāng)清漆抗流掛助劑為0.7％時(shí)綜合改善效果最佳。

添加抗流掛助劑作為一種重要方法，可以用來解決尖角滴漆不良。但也存在諸多局限性：首先助劑價(jià)格較高，涂料成本會(huì)提升；同時(shí)助劑與基體材料性能差異較大，容易造成涂料整體性能特別是漆膜外觀的不良，能否尋找合適的助劑以及適當(dāng)?shù)奶砑恿拷o助劑的添加使用帶來了挑戰(zhàn)。

3.2  機(jī)器人噴涂軌跡優(yōu)化

對(duì)于尖角滴漆，從機(jī)器人噴涂軌跡著手，可以進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化。通過對(duì)當(dāng)前噴涂軌跡分析，得出以下優(yōu)化方案并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證：

1）適當(dāng)增加噴涂槍距：將清漆機(jī)器人噴涂槍距向外拉5 cm，尖角滴漆改善不明顯。

2）尖角附近分刷子噴涂：為了盡量減少尖角位油漆噴涂量，考慮將尖角附近分不同刷子進(jìn)行噴涂^[2]，確保越靠近尖角處吐出量降低。驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，尖角滴漆仍無明顯改善，其主要原因在于：尖角區(qū)域面積較小，刷子分段點(diǎn)位置較低，尖角區(qū)域?qū)?yīng)的刷子在很短時(shí)間內(nèi)就已噴涂完畢，吐出量的變化對(duì)其膜厚影響甚小，最終導(dǎo)致滴漆改善不明顯^[3]。

3）針對(duì)2）中刷子分段點(diǎn)偏低，效果不明顯問題，方案3）考慮將分段點(diǎn)位置上移約2 cm，噴涂后發(fā)現(xiàn)滴漆有所改善，但尖角附近的目視外觀數(shù)據(jù)下降明顯，不能滿足外觀要求。

4）尖角處刷子關(guān)閉靜電：尖角處刷子關(guān)閉靜電是為了降低尖角位的上漆率，與方法2）原理基本類似，結(jié)果顯示滴漆改善效果不明顯。

綜上所述，通過調(diào)整優(yōu)化機(jī)器人噴涂軌跡的幾種方案改善效果均不明顯，同時(shí)對(duì)外觀損失較大，未能很好地解決尖角滴漆不良。

3.3  尖角滴漆靜電引流

前述兩種方法：涂料抗流掛性優(yōu)化和機(jī)器人噴涂軌跡優(yōu)化的根本出發(fā)點(diǎn)在于減少尖角位置油漆的噴涂量或者從上端流動(dòng)至尖角處的油漆量。通過驗(yàn)證，改善效果不明顯或者是帶來相應(yīng)的外觀問題。不難發(fā)現(xiàn)，在上述兩種驗(yàn)證方案中，始終存在著一對(duì)矛盾：滴漆的減少與漆膜外觀（主要是橘皮）的惡化是彼此同時(shí)存在的，難以找到合適的平衡點(diǎn)。

如何很好地避開滴漆減少與橘皮惡化的矛盾是解決尖角滴漆不良的最根本最有效方法。設(shè)想若在正常噴涂情況下，將尖角處多余的油漆有效引流至其他部位，這樣既保證良好的外觀品質(zhì)又能確保尖角無滴漆。本部分介紹的靜電引流是指：在尖角附近引入額外的高導(dǎo)電性物體（錫箔紙、鐵絲環(huán)）等，利用靜電吸附和靜電屏蔽效應(yīng)將噴涂中的多余油漆有效轉(zhuǎn)移至錫箔紙和鐵絲環(huán)上，從而避免尖角處多余油漆堆積，又不影響尖角附近外觀品質(zhì)，很好地解決了尖角滴漆的不良。

3.3.1 錫箔紙靜電引流

錫箔紙是一種質(zhì)地很薄、很軟、導(dǎo)電性良好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且耐熱性能良好的導(dǎo)體，價(jià)格也相對(duì)便宜，在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用。

1）錫箔紙靜電引流簡(jiǎn)介：如圖2所示，用導(dǎo)電夾夾取一小片錫箔紙于保險(xiǎn)杠尖角處。錫箔紙的大小無特殊要求，一般與尖角最下端齊平即可，夾取位置可根據(jù)導(dǎo)電夾的線長(zhǎng)和錫箔紙大小適當(dāng)調(diào)整。錫箔紙靜電引流的基本原理為靜電吸附效應(yīng)：錫箔紙導(dǎo)電性好，保險(xiǎn)杠噴涂時(shí)尖角位多余的油漆會(huì)在靜電場(chǎng)作用下往錫箔紙上聚集，從而大大減少往尖角聚集的可能性，有效解決了尖角滴漆的問題。從圖2可以看出：尖角處無可見積漆，錫箔紙上明顯可見一層油漆吸附；同時(shí)尖角附近目視外觀較好，橘皮測(cè)試數(shù)據(jù)仍在管控范圍內(nèi)。連續(xù)過線噴涂30套，均呈現(xiàn)同樣的效果。

                        

2）錫箔紙靜電引流主要優(yōu)勢(shì)：機(jī)器人靜電噴涂時(shí)，需要在上掛區(qū)域用導(dǎo)線和導(dǎo)電夾將保險(xiǎn)杠素材與地面導(dǎo)通，提高靜電噴涂效率。因此，只需要將提前備好的錫箔紙包住保險(xiǎn)杠邊緣，然后用導(dǎo)電夾一起夾住即可，具有很強(qiáng)的可操作性。同時(shí)錫箔紙價(jià)格便宜，且具有很高的耐熱功能，80 ℃烘烤后無有毒氣體產(chǎn)生，對(duì)于成本和環(huán)境都不會(huì)帶來負(fù)面影響。其最大的優(yōu)勢(shì)還在于可以保證機(jī)器人正常過線噴涂，無需對(duì)涂料和噴涂參數(shù)、軌跡進(jìn)行調(diào)整，可以保證良好的外觀，很好地平衡了滴漆減少與外觀惡化之間的矛盾。

3.3.2 鐵絲環(huán)靜電引流

1）鐵絲環(huán)引流簡(jiǎn)介：用一根細(xì)長(zhǎng)鐵絲，一端與工裝上金屬部位連接（可考慮用導(dǎo)電夾夾取連接），另一端折成環(huán)狀，將保險(xiǎn)杠尖角放置于環(huán)中央位置，確保保險(xiǎn)杠不與鐵絲環(huán)直接接觸即可，如圖3所示。

2）引流原理：鐵絲環(huán)解決尖角滴漆主要是運(yùn)用了靜電屏蔽效應(yīng)，由于鐵絲環(huán)屬于良好的金屬導(dǎo)體，當(dāng)其接地時(shí)，將對(duì)處于其中央的保險(xiǎn)杠尖角起到靜電屏蔽作用。基于此，保險(xiǎn)杠噴涂時(shí)油漆將只會(huì)被吸附至鐵絲環(huán)上，而不會(huì)往尖角處聚集，非常有效地解決了尖角的滴漆問題。從圖5中很容易發(fā)現(xiàn)，鐵絲環(huán)上吸附了較多的油漆，而保險(xiǎn)杠尖角處無可見積漆，外觀較好；連續(xù)過線噴涂30套進(jìn)行批量確認(rèn)，尖角無明顯滴漆同時(shí)目視橘皮外觀較好且長(zhǎng)短波測(cè)量數(shù)據(jù)在管控范圍內(nèi)，改善效果顯著。

3）鐵絲環(huán)靜電屏蔽效應(yīng)主要特點(diǎn)：和錫箔紙吸附效應(yīng)類似，采用鐵絲環(huán)靜電屏蔽同樣能夠很好地平衡滴漆減少和橘皮惡化之間的矛盾，無需額外對(duì)涂料、噴涂軌跡參數(shù)等進(jìn)行調(diào)整，在正常噴涂條件下解決了尖角的滴漆不良。和錫箔紙靜電吸附相比，鐵絲環(huán)作業(yè)稍復(fù)雜，且鐵絲環(huán)上油漆需要定期清理，否則會(huì)使靜電屏蔽效應(yīng)降低，滴漆改善效果下降。

4  結(jié)語

保險(xiǎn)杠尖角滴漆不良涉及涂料、機(jī)器人噴涂軌跡、靜電效應(yīng)等多個(gè)方面，且尖角滴漆修復(fù)作業(yè)性差，給生產(chǎn)企業(yè)帶來諸多困擾。本文提出的錫箔紙和鐵絲環(huán)靜電引流效應(yīng)很好地平衡了滴漆減少與橘皮惡化之間的矛盾，為滴漆不良提供了有效解決方案。為了創(chuàng)造美好的汽車生活，滿足廣大消費(fèi)者不斷升級(jí)的外觀需求，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該充分權(quán)衡利弊，不斷尋求更佳的技術(shù)解決方案服務(wù)于高品質(zhì)汽車產(chǎn)品。

 

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