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0 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，從而降低工藝過程有機化合物VOC的排放量。相對溶劑型油漆，水性漆噴涂條件更為嚴(yán)苛涂料在線coatingol.com。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)場施工應(yīng)用經(jīng)驗，總結(jié)汽車涂裝水性漆噴涂質(zhì)量控制關(guān)鍵點。

1 質(zhì)量控制因素

1.1涂料入口檢測

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)實踐過程中，以下幾個性能對現(xiàn)場施工影響大，需重點關(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，同時直接影響噴幅穩(wěn)定性。不同剪切速率下測量的涂料黏度可反映不同條件下的施工性能，如存儲穩(wěn)定性、涂料的流平性能。實踐過程中，通常在1000-1500s-1區(qū)間選取某一轉(zhuǎn)速監(jiān)測黏度，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，并附上自檢報告。入口監(jiān)測時對數(shù)據(jù)進行復(fù)核。當(dāng)然有條件情況下，色差板最好現(xiàn)場噴涂。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°五個角度。需要注意的是，對于金屬和珠光漆，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）曲線趨勢與匹配時走向一致。某珠光漆色差L相曲線如圖1所示。曲線1為匹配時數(shù)據(jù)；2為批次監(jiān)控數(shù)據(jù)，整體趨勢較好；需特別注意，務(wù)必避免出現(xiàn)曲線3“山峰”型走勢，此種走勢在現(xiàn)場很難調(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)流掛時停止噴涂。烘干后測量出現(xiàn)流掛時的漆膜厚度，作為抗流掛極限。注意噴涂時應(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量板如圖2所示。

圖2 抗流掛極限測量板

1.1.4耐針孔/漆泡極限

針孔/漆泡極限測量方式與抗流掛極限測量方式基本一致，唯一區(qū)別是測量板材無需沖擊圓孔。因針孔或漆泡在烘干后才會出現(xiàn)，梯度噴涂的厚度需要經(jīng)驗積累。為保證實驗成功率，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)，實踐中通常相對穩(wěn)定，在此不再贅述。

1.2 輸漆循環(huán)系統(tǒng)管理

檢測合格的涂料到達現(xiàn)場后，通過輸漆系統(tǒng)供應(yīng)到噴涂機器人，因此輸漆循環(huán)系統(tǒng)的管理非常重要。關(guān)鍵點主要是三方面：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)過程，涂料受到剪切力作用，會對樹脂、鋁粉、云母片產(chǎn)生破壞，從而影響?zhàn)ざ取⑸畹刃阅堋Ｒ虼藬嚢铇筮x用低剪切力的結(jié)構(gòu)設(shè)計；在涂料填充速率滿足機器人要求的情況下，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)，因為不同涂料的填充速率不同。

1.2.3停產(chǎn)特殊控制

長時間停產(chǎn)，涂料長時間得不到更新，剪切力作用和助劑揮發(fā)的影響會逐步顯現(xiàn)。某顏色黏度隨放置時間變化曲線如圖3所示。為降低影響，通常在長時間停產(chǎn)時，可采用間接性啟動循環(huán)泵的方式，如停泵10小時、啟動循環(huán)2小時，以此平衡漆沉積和剪切破壞的影響。再次啟動生產(chǎn)時，特別是停產(chǎn)5天以上，建議強制更新部分涂料，并加入助劑調(diào)整黏度至假期前水平；同時，對管路末端涂料無法循環(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。同時噴房的潔凈度直接影響車身的臟點顆粒數(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，濕度高對涂膜外觀有利；同理，相對濕度一定時，溫度越低越有利。因為溫度低、相對濕度高，水分揮發(fā)慢，涂料會充分流平，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，噴房實際相對濕度會存在差異，雨季偏高，旱季偏低。為降低外界天氣影響，依據(jù)實踐經(jīng)驗，一方面溫濕度設(shè)定在施工窗口中間值；同時可根據(jù)季節(jié)變換噴房新鮮風(fēng)取風(fēng)口位置，如雨季從車間廠房內(nèi)吸取空氣。

車身表面溫度也很關(guān)鍵。特別是冬季，車身溫度會明顯低于噴房設(shè)定溫度，此時極易產(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)測是有效的監(jiān)控手段。針對固定流掛位置，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措施。同時，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閃干時間

水性涂料在進入烘房之前需要保證足夠的閃干時間，以防止針孔、漆泡等漆膜弊病的產(chǎn)生，同時可以增加漆膜的外觀平整度；但不宜保持較長時間，對于金屬或珠光漆來說，長時間的濕膜閃干極易導(dǎo)致漆膜失光。因此，一般涂膜閃干時間控制在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，以下幾個措施在實踐中有效：

(1) 風(fēng)速風(fēng)向控制。依靠循環(huán)風(fēng)過濾系統(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，每天點檢風(fēng)向符合圖紙設(shè)置要求。按周期或壓差更換過濾棉。

(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進入噴房，管控人員進出噴房次數(shù)很關(guān)鍵。可在門上安裝光電傳感器，自動記錄開關(guān)門次數(shù)，形成報表管控。自動降塵。人員進出噴房是無法完全避免的，即使做好穿戴防護，依然難免帶入污染物。建議制作機器人專用噴涂程序，在人員進入后、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 機器人管控

目前主流汽車噴涂線基本采用機器人噴涂的方式。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。因此需同時關(guān)注硬件維護和噴涂參數(shù)設(shè)定。

1.4.1 設(shè)備硬件維護

根據(jù)作者實踐經(jīng)驗，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，重點關(guān)注：旋杯表面無明顯劃痕，旋杯邊緣杯齒完好無損。旋杯的損傷通常來源于拆卸維護過程中磕碰和油漆導(dǎo)致的磨損。人為損傷是可以通過管理避免的，如旋杯拆卸后單個存放，做好防磕碰措施，嚴(yán)格按維護操作步驟執(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，及時更換。

成型空氣環(huán)是必須周期性維護的關(guān)鍵器件。因為長時間噴涂，漆霧會將部分空氣孔堵塞。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，圓形上會產(chǎn)生缺口。若部分堵塞，噴幅大小可能會超出規(guī)定數(shù)值。成型空氣環(huán)維護后，建議安裝到機器人上，先用手去觸摸確認(rèn)每個空氣孔均有空氣吹出；然后做噴幅測試，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)過測試合格的。

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，或者噴涂硬件帶來的波動往往很難完全避免。此時，行之有效的方法之一是通過噴涂參數(shù)的優(yōu)化設(shè)定來彌補。

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)無變化；降級模式后，噴涂缺陷消失。最終通過排查仿形，基本鎖定原因為：設(shè)置噴涂參數(shù)時，空氣流量變化過大，可能導(dǎo)致空氣控制單元（ACU）不能反應(yīng)過來，膜厚隨機偏厚。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)時盡量避免頻繁變換。

圖6 后門窄邊漆泡弊病圖片

通過預(yù)先模擬的方式，提前發(fā)現(xiàn)缺陷。如漆量，可以通過設(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，實際驗證噴涂狀態(tài)，以此提前評估風(fēng)險。對于可優(yōu)化參數(shù)的缺陷，提前優(yōu)化參數(shù)；對于很難繼續(xù)優(yōu)化的缺陷，制作高風(fēng)險缺陷點清單，用檢查的方式來維持噴涂穩(wěn)定性。

2 結(jié) 語

質(zhì)量管控是系統(tǒng)工程，好的結(jié)果來源于好的過程。從涂料、輸漆循環(huán)系統(tǒng)、噴房工藝參數(shù)、機器人、烘房管控五個維度，總結(jié)了水性漆噴涂質(zhì)量控制關(guān)鍵點，并給出行之有效的方法。希望能夠提供些實踐經(jīng)驗，供各位同行參考。

 參考文獻（略）

作者 | 陳桂林，鄭曉旭，尹強

（一汽-大眾汽車有限公司）