淺談電泳流痕綜合治理

2021-01-19 現代塗料與塗裝

0  引 言

電泳流痕是汽車塗裝經常發生的缺陷,為防止對漆膜外觀造成影響,需要對產生電泳流痕的部位進行打磨和修補。這不僅增大了電泳打磨工位的工作量,增加生產成本,而且在打磨過程中對電泳漆膜的破壞還會影響打磨部位的防腐能力,帶來車身早期鏽蝕的隱患。

筆者所在的單位和部門由於前處理電泳線採用擺杆運輸方式,車身電泳流痕點數較多,一直是制約現場生產的瓶頸。同時由於流痕成因複雜,偶然性大,一直以來是塗裝最常見同時也是最難解決的漆膜缺陷之一,很大程度影響車間現場正常生產節拍。

本文筆者通過自身工作經驗主要介紹對車身外板電泳流痕問題分析和解決。

1  電泳流痕簡介

電泳流痕又稱二次流痕、二次流掛,是指車身經電泳後在溼膜狀態下的漆膜表面完全正常,但經烘乾過程中在車身的縫隙結構處積存的電泳漆液流出滴落在車身其他部位,烘乾後剩餘的固體份遺留在車身上從而形成電泳流痕缺陷。即因車身包邊或鈑金搭接等的部位存在縫隙,水性電泳漆對清洗後的鋼板浸潤性較強,當縫隙合適時,在液體表面張力的作用下電泳漆進入後會積存在縫隙內,即使經過電泳後清洗也很難完全清洗,在烘乾過程中急劇升溫時液體表面張力受到破壞甚至出現暴沸,縫隙中的電泳漆液流出而產生流痕,它是影響漆膜質量的重要缺陷之一。

2  電泳流痕常見的發生部位

在塗裝電泳過程中,電泳後車身部分位置殘存電泳漆液是很常見的一種現象,尤其是在車門的折邊區域、車門鉸鏈區域、車門門框區域、前後蓋壓合折邊位置、前後蓋流水槽等區域。所以電泳流痕主要分布在車身四門兩蓋的周圍,如:車門邊框、車門門檻、發動機蓋折邊處、行李箱蓋折邊處,以及發動機蓋和行李箱蓋流水槽等部位。

2.1  車門區域的電泳流痕

車門區域電泳流痕常發於車門門框、車門門檻、車門鉸鏈等位置,列舉如下

2.2  發動機和行李箱蓋區域的電泳流痕

發動機蓋和行李箱蓋區域電泳流痕常發於邊緣折邊、流水槽等位置,列舉如下

3  電泳流痕發生的原因分析

白車身經過前處理電泳後,車身部分結構間隙處或者縫隙處積存電泳漆液,在烘乾過程中滴落出來,烘乾後剩餘的固體份遺留在車身上形成電泳流痕缺陷,影響塗膜外觀。形成電泳流痕的原因很多,主要包括產品設計結構、衝壓工藝、焊裝工藝、塗裝工藝、電泳材料等方面。

3.1  產品設計結構的影響

 在產品設計過程中,如果結構設計不合理也容易造成塗裝電泳流痕的產生。如:車門門框焊接搭接處邊緣在產品設計的時候未考慮塗裝電泳流痕問題,沒有考慮對下圖紅色圓圈所示區域縫隙進行封堵,在塗裝生產期間就容易產生流痕。

3.2  衝壓工藝的影響

一般衝壓磨具和衝壓縫的連結間隙、鋼板邊緣切邊不齊以及接刀口等也會導致塗裝電泳流痕的發生(見圖7)。

3.3  焊裝白車身工藝的影響

焊裝白車身生產過程中,壓合折邊縫隙、焊點位置、膠條的位置、塗膠半徑以及塗膠量等因素都會對塗裝電泳流痕的發生產生影響。

3.3.1  折邊縫隙影響

機器人對四門兩蓋壓合的軌跡優化不足,導致壓合折邊之後出現折邊間隙過大或者過小,進而使得電泳後車身在瀝水過程中瀝水不良,折邊縫隙積存一定量的電泳殘液,在後續烘乾過程中流出形成電泳流痕。

3.3.2   焊點的位置不良的影響

焊點位置不良會讓電泳液體殘留在位置不良的焊點之間,當溫度升高的時候,殘留的液體會流出來形成電泳流痕缺陷。

車身焊點與邊緣距離會對電泳流痕的產生有影響,如果焊點位置緊貼邊緣避免邊緣縫隙的產生能夠有效避免電泳流痕,如果焊點位置距離邊緣較遠容易產生縫隙,從而容易產生塗裝電泳流痕。

3.3.3  膠條的位置、塗膠半徑以及塗膠量的影響

膠條的位置、塗膠半徑以及塗膠量可能會導致電泳流痕。膠條的位置須保證折邊邊壓力不會使膠條外溢,同時也要保證電泳液不會浸入其中(理想狀態)。塗膠量過少,可能使折邊處間隙增大,導致電泳殘液不易排出而殘留,從而在烘烤過程中產生電泳流痕。由圖10可見,內外板折邊時當膠條位置靠外或塗膠量少多,使得折邊間隙過大,導致上部的電泳液無法順利排走,烘烤過程中電泳殘液噴出形成電泳流痕。

3.4  塗裝工藝的影響

塗裝工藝對電泳流痕的產生也會有較大影響,影響電泳流痕產生的因素主要有固體分含量、電泳後清洗效果、電泳後瀝水效果等。

3.4.1  固體分含量的影響

電泳槽液或UF清洗槽液固體分含量、溶劑含量以及其他槽液成分的影響。槽液固含偏高,溶劑含量偏低或者電泳塗料發生沉降均容易產生電泳流痕。

3.4.2  電泳後清洗效果的影響

塗裝電泳後清洗工位一般設置有噴淋衝洗,可以將電泳車身攜帶的電泳漆液衝洗掉,部分區域可能出現有的噴淋不能衝洗到或者衝洗效果不良,也容易導致後續產生電泳流痕。

3.4.3  瀝水時間的影響

車身進入烘乾爐前工藝瀝水時間不足,車身腔體低位處電泳液積存排液不盡,前後車門內腔積液在烘乾爐內水平行車段流出,導致烘烤過程中出現電泳流痕。

4  電泳流痕解決措施

由於電泳流痕產生原因複雜,不同位置電泳流痕產生的原因也不相同,所以想要治理電泳流痕,就要根據電泳流痕產生的原因多角度、多方面、多領域採取措施綜合進行治理。

4.1  優化產品結構

 A車型車門窗框上部卷邊邊緣縫隙較大,易產生電泳流痕如圖11,對此在不影響車窗框強度和功能的前提下,在卷邊邊緣處增加一個焊點,來消除此處縫隙,進而消除此處電泳流痕。

4.2  焊裝工藝調整

從焊裝領域減少塗裝電泳流痕措施主要有調整折邊縫隙、調整焊點位置、調整折邊壓合膠塗膠量和塗膠位置等。

4.2.1調整焊裝摺邊縫隙

焊裝四門兩蓋在壓合過程中由於壓合軌跡優化不足,壓合後折邊存在較大縫隙,在電泳過程中容易造成集漆,烘乾時易產生電泳流痕。

為此聯合焊裝車間優化壓合軌跡對壓合折邊縫隙進行調整,經過多次調整實驗,將壓合折邊縫隙調整至0.1mm以內,大大減少甚至消除部分位置的電泳流痕。

4.2.2  調整焊點位置

在焊裝工藝的配合下,對焊點位置進行調整如上圖(此位置產品設計的時候未明確規定焊點準確位置)將焊點位置由遠離邊緣處調整至緊貼邊緣,避免縫隙的產生,從而避免了電泳殘液積存和電泳流痕的產生。

4.2.3   調整折邊壓合膠

對於焊裝壓合過程中在壓合折邊處存在縫隙,易於積存電泳漆液進而產生電泳流痕問題,從壓合膠方面考慮,增大壓合膠塗膠量,在壓合過程中使壓合膠儘量填充壓合折邊縫隙,從而減少塗裝電泳流痕。

下圖14所示為車身某部位易產生電泳流痕,改變折邊壓合膠塗膠量前後狀態,左圖為正常塗膠,膠徑為2-3mm,右圖為將壓合膠徑增大2-3倍後的狀態,通過後續跟蹤結果發現將壓合膠膠徑優化後能夠大幅度減少此部位電泳流痕。

4.3  塗裝工藝調整

從塗裝領域減少電泳流痕措施主要有減少電泳後清洗液的固體分含量、加強瀝水、調整優化電泳後噴淋等。

4.3.1  減少電泳後超濾和純水洗槽液固體分含量

因為電泳流痕產生的原因主要是車身縫隙殘留電泳漆液,烘乾過程中滴落車身,烘乾後固體

份留在漆膜表面形成的,所以為了降低電泳流痕首先考慮到的就是減少電泳後清洗工位槽液固體分含量,即降低車身縫隙中殘留的電泳漆液固體分含量。

電泳後清洗工位主要有超濾噴洗、超濾浸洗、純水浸洗和新鮮純水噴洗,降低電泳後清洗工位槽液固體份含量主要就是降低超濾噴洗、超濾浸洗、純水浸洗槽液固體分含量。

從降低超濾噴洗、超濾浸洗、純水浸洗固體份,定期更新超濾液及純水。超濾噴洗、超濾浸洗更新頻次由1月/次提高到1周/次,即每周周末檢修期間對超濾液進行更新,具體操作步驟如下圖示. 

同時,電泳後純水洗更新頻次由1次/周提高到2次/周(除周末正常檢修外,每周三夜班進行更新),並對各槽液固體分含量進行持續跟蹤。 

經過一段時間的努力成功在參數控制方面將超濾噴洗槽液固體分含量控制在0.7%以內,超濾浸洗槽液固體分含量控制在0.6%以內,純水浸洗槽液固體分含量控制在0.03%以內,如上圖15,後續日常工藝維護均以此為標準。

以上結果表明採取相應措施後超濾噴洗、超濾浸洗、電泳純水洗槽液固體分含量均得到有效

降低,經過對比一前一後電泳流痕情況表明以上一系列措施對減輕電泳流痕程度、減少電泳打磨工位打磨工作量有顯著效果(流痕程度都有較大幅度減輕,易於打磨操作處理),但是對於降低電泳流痕數量方面效果不明顯。

4.3.2  電泳瀝水增加壓縮空氣吹淨

塗裝線生產過程中,採用壓縮空氣的吹拭車門電泳流痕部位。用壓縮空氣吹掃相應部位,目的是將瀝液時無法瀝盡的積液吹散,防止積液進入烘房後暴沸形成電泳流痕。

由於A車型車門門框處也容易殘存電泳漆液,經過電泳後瀝水也不能完全瀝盡,待進入烘乾爐進行烘乾時滴落車身門洞處形成較淺的電泳流痕,對此根據此流痕產生的原因在電泳烘乾爐前增加壓縮空氣吹淨設施。為了驗證壓縮空氣吹掃效果,只對車身右邊產生流痕部位進行吹掃,車身左邊同一部位不採用壓縮空氣吹掃。統計對比左右前車門門洞處的電泳流痕結果如表1所示。

表1壓縮空氣吹掃電泳流痕實驗

實驗車身編號

無壓縮空氣吹掃

有壓縮空氣吹掃

左邊電泳流痕發生狀態

右邊電泳流痕發生狀態

1

有電泳流痕

無電泳流痕

2

有電泳流痕

無電泳流痕

3

有電泳流痕(嚴重)

無電泳流痕

4

有電泳流痕

無電泳流痕

5

有電泳流痕

有電泳流痕

6

有電泳流痕(嚴重)

無電泳流痕

7

有電泳流痕(嚴重)

有電泳流痕

8

無電泳流痕

有電泳流痕(輕微)

9

有電泳流痕(嚴重)

無電泳流痕

10

有電泳流痕

無電泳流痕

說明實驗前左右兩側該位置電泳流痕發生頻次一致。

4.3.3  調整電泳後清洗噴淋噴嘴方向及形態

對於某些電泳流痕產生的部位,可以通過調整電泳後清洗工位噴淋噴嘴方向、壓力、流量、噴嘴形態來解決。下面筆者將根據自身經歷介紹幾種調整電泳後清洗工位噴淋噴嘴來消除電泳流痕的案例。

4.3.3.1 調整噴淋噴嘴方向、流量

針對車身某些部位的電泳流痕考慮通過調整電泳後噴淋噴嘴方向、流量來消除,舉例如下

現生產A車型車門底邊常發小流痕,對此調整純水洗後噴淋噴嘴方向,使噴嘴能夠衝洗到此部位,具體情況如下圖19,調整後跟蹤此位置電泳流痕發生頻次由原來的65%降低至35%。

4.3.3.2 優化噴淋噴嘴形態

現生產B車型的發動機蓋內部存在三點較為固定的流痕點,通過現場觀察分析研究,確定此三點流痕產生的原因為電泳後清洗工位噴淋噴嘴衝洗不到此位置,瀝水過程中殘存有部分電泳漆液,烘乾後殘存電泳固體分形成電泳流痕。對此根據現場工藝布局將電泳後純水洗噴淋噴嘴優化為蛇形噴嘴,確保能夠噴洗到產生電泳流痕位置,如圖20,優化後此處電泳流痕發生頻次由80%降低至5%,基本消除。

4.3.4  設計製作導流引流工裝

對於車身部分位置用以上方法無法消除的電泳流痕可以設計製作使用相應導流接漆輔具來解決。

車門門檻出電泳流痕就可以採用導流接漆輔具來進行解決。如下圖19和圖20可明顯看出安裝使用導流引流工裝後對於消除此處流痕效果顯著。後續對此次工作進行了橫向拓展,對別的車型類似問題也進行了拓展運用。

5  結語

電泳漆膜是車身防腐的主要塗層,打磨、修補後的電泳漆膜防腐能力會受到很大影響。電泳流痕問題是汽車塗裝由來已久的頑敵,對於電泳流痕的解決需要系統化深入分析,要求塗裝領域聯合衝壓、焊裝以及產品設計領域共同工作。在產品開發前期應從塗料材料及工藝、衝焊工藝、車身結構設計等多方面、多角度分析,從源頭避免電泳流痕的產生,避免後期產品定義和設備更改以及工藝調整帶來的巨大成本投入和浪費。對於量產以後的車型可以從降低電泳後清洗槽液固體份含量、調整噴淋噴嘴方向和位置、優化瀝水效果、增加壓縮空氣吹掃、增加優化導流引流工裝等方面進行改善。

詳情見《現代塗料與塗裝》2016年第4期


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