淺談D柱PVC開裂問題及對策分析

王輝 賈帥鋒 沈伏龍

摘 要：文章針對汽車后D柱區域PVC密封膠開裂問題，從膠品性能、換膠過程、膠品殘留厚度、烘烤工藝、車身結構等方面簡單探討了PVC密封膠開裂的類型、原因，并制定相應的改善對策，為其它汽車制造廠提供經驗方向。

關鍵詞：D柱;PVC開裂;改善對策

中圖分類號：U445 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）20-148-03

Abstract： In this paper， aiming at the problem of PVC sealant cracking in the rear D pillar area of the automobile， the types and causes of PVC sealant cracking are briefly discussed from the aspects of sealant product performance， sealant replace -ment process， residual thickness of the sealant product， baking process and white body structure， and the corresponding improvement measures are formulated to provide experience for other automobile manufacturers.

Keywords： D pillar; PVC cracking; Improvement measures

CLC NO.： U445 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）20-148-03

1 引言

PVC密封膠，一種將PVC樹脂做為主要成份的，配合以填料、顏料和稀釋劑等組份組合在一起的高分子混合聚合物，中文名稱聚氯乙烯密封膠，英文名稱poly vinyl chloride sealant，是全世界汽車行業中用量最廣泛的通用密封膠之一，主要得益于PVC優良的物理機械性能，相同體積情況下重量較低，生產技術成熟且成本較低，與各種體系的涂料生產施工配套性優良的特點，故而在汽車主機廠中是一種非常重要的原材料之一。PVC密封膠能夠給汽車車身提供優良的性能保障，比如降低整車的噪聲，提升整車的抗石擊性能，提升整車的隔熱保溫功能，在某些部位還保證了整車的防腐性能，并提升車身美觀性能，從而提升客戶的駕乘感和舒適度，增加客戶滿意度，提升市場競爭力，故PVC密封膠施工后的狀態至關重要，不可有外觀不良、起泡及開裂等不良現象。本文就某主機廠發生的PVC密封膠開裂問題進行簡單探討分析，以規避類似問題的復發并給其它主機廠提供經驗，減少PVC密封膠開裂問題返修造成的人工及物料成本浪費。

2 PVC密封工藝流程簡介

某主機廠涂裝車間車身簡單工藝流程為白車身——前處理——電泳——打磨——PVC密封——面漆——修飾——總裝，PVC密封為一個獨立的生產線體，密封部位包括電泳車身需密封的各個鈑金縫和鈑金包邊如車身前門、后門折邊包邊及前后艙門的折邊包邊，主要生產作業方式有自動涂膠密封和手動涂膠密封，主要作業工具為機器人高壓噴涂和高壓打膠槍。車身兩側的四個門及前蓋和后背門一般采用高壓打膠槍作業，膠條截面形狀為扁平狀橢圓弧膠條（俗稱扁膠條）和圓柱形膠條（俗稱圓膠條），打膠作業后一次成型，不用進行修飾，具有良好的外觀及密封性能，車身鈑金縫打膠后為保證裝配需求及外觀需求，一般會進行后續的刷膠或者刮膠操作步驟，經歷修正滿足密封及外觀要求之后，PVC密封膠密封后的車身過烘干爐進行烘烤干燥。

該主機廠的PVC密封膠烘烤工藝為2道烘烤，簡單描述為車身經PVC密封膠密封后經歷第一道烘干爐（PVC烘干爐）烘烤，簡稱為預烘烤，然后車身噴涂面漆之后整體進行第二道烘干爐（面漆烘干爐）的烘烤，此時PVC密封膠達到了完全干燥的程度。預烘烤主要作用是為面漆的施工提供便利條件，避免施工時損壞PVC密封膠成品膠條，面漆烘干爐為PVC密封膠達到完全干燥固化目的的主烘干爐，所以PVC密封膠達到完全干燥的溫度時間窗口需要滿足車身油漆達到完全干燥時的溫度時間窗口要求。

3 PVC開裂原因分析

在涂裝車間日常生產過程中，某日修飾線體開始出現某車型D柱位置PVC密封膠呈現不同程度的開裂問題，故障比例從開始的10%左右升高至80%作業，位置相對固定，主要現象為沿固定鈑金縫位置PVC密封膠及表面油漆出現裂紋，裂紋長度不一致，且在產各顏色都有此不良狀況發生，以白色車身故障現象最明顯，給修飾線體帶來額外的返修工作量，不僅造成主機廠生產節拍的下降，而且還造成人工及材料成本的浪費。故障現象如圖1、圖2所示。故此問題急需盡快解決并控制。結合該主機廠油漆車身的生產工藝流程、PVC密封膠的作業過程及主要原料使用情況，本文主要從密封膠來料產品性能穩定性、供膠系統換膠過程、作業后膠品厚度、烘烤工藝穩定性和白車身結構方面進行分析PVC密封膠施工后開裂的原因，從而在根本上進行控制。

3.1 膠品性能

該主機廠使用的PVC密封膠為國際通用大品牌的密封膠，通過調研并積極溝通廠家確認PVC密封膠廠家生產狀態穩定;查看不同批次PVC密封膠的來料檢驗報告，各項重要指標值滿足技術協議相關要求，且無較大偏差;查看現場PVC密封膠生產日期，全部在有效期內且距離失效日期在3個月以上，屬于新品密封膠，排除產品臨進保質期期限和過期風險;抽查產品包裝狀態，包裝桶目視無明顯變形，排除包裝原因引起的產品變質。此外從理論上分析，如果PVC密封膠產品本身出現質量問題，則車身所有涂覆PVC密封膠的位置均應該有不同程度的開裂現象出現，故障問題不會出現在D柱固定位置。與PVC密封膠廠家進行溝通，提高PVC密封膠的各項性能后進行實車作業驗證，D柱開裂現象依然存在，且故障比例無明顯下降，故綜合各種原因，排除PVC密封膠膠品本身性能變化引起D柱PVC密封膠開裂故障現象。

3.2 烘烤工藝

車身經PVC密封膠密封后，烘烤路線為PVC烘干爐——面漆——面漆烘干爐，烘干時間分別為20分鐘和25分鐘。首先進行PVC烘干爐爐溫穩定性測試驗證，通過分不同時段進行PVC烘干爐爐溫烘烤曲線測定，發現爐溫升溫速度穩定，保溫時間穩定，與設定值波動偏差滿足工藝要求，且PVC密封膠開裂故障發生前1個月內追溯PVC烘干爐爐溫設定值無變化，同時觀測車身正常過線生產過程，在PVC烘干爐出口觀察車身D柱PVC密封膠表面狀態，未發現開裂現象，從而排除PVC烘干爐爐溫波動引起的車身D柱PVC密封膠開裂現象。

車身經面漆烘干爐烘烤之后，在出口明顯可看到D柱位置PVC密封膠出現不同程度的開裂現象，可鎖定密封膠開裂故障發生在面漆烘干爐烘烤過程，排除車身出烘干爐后轉運過程造成的D柱PVC密封膠開裂。查面漆烘干爐爐溫運行記錄可知，面漆烘干爐爐溫設定值未進行更改，通過測試面漆烘干爐爐溫曲線發現，其升溫速度符合要求，保溫階段的溫度波動區間滿足工藝要求，故排除面漆烘干爐爐溫波動或超溫引起的車身D柱PVC密封膠開裂。

為驗證是否是PVC密封膠廠家進行配方調整導致密封膠在面漆烘干爐爐溫條件下易發生開裂現象，模擬車身D柱結構形態進行了PVC密封膠的烘烤性能實驗驗證，同步進行耐高溫性能驗證。實驗方法是取若干塊電泳板材，按D柱結構形態進行鈑金縫焊接，然后按照車身D柱位置作業方式進行打膠、刮膠作業，保持與車身作業結果整體一致（實驗編號為“樣板”），同時用電泳板進行打扁膠條作業（實驗編號為“平板”），驗證不同膠條厚度條件下，膠品的耐高溫烘烤性能。實驗結果如下表1所示，實驗示例圖片如圖3所示。

從表1實驗結果可以看出，無論是模擬樣板還是平板，PVC密封膠表面均無明顯開裂現象現象發生，從圖3可以看出，PVC密封膠經過高溫烘烤之后，密封膠也未發生明顯開裂現象，故判定膠品耐高溫烘烤性能無問題。從前述結論可以判斷，車身D柱PVC密封膠開裂現象與烘烤工藝沒有直接因果關系。

3.3 密封膠輸送過程

PVC密封膠的輸送方式為密封膠桶——供膠泵——增壓裝置——輸送管路——槍站。整個輸送系統為封閉設計，唯一能接觸到外界空氣的只有密封膠桶在進行更換的過程。通過現場調研，密封膠桶更換過程不存在包裝打開之后長時間暴漏現象，換膠之后通過供膠泵排氣管路進行了充分排氣，在槍站連續擠動膠槍，密封膠出膠狀態連續，無異響現象，排查槍站及供膠泵上各壓力表能夠正常調節壓力，供膠設備無異常，且從理論分析，若密封膠輸送過程有異常，則車身涂密封膠部位應出現無規則的開裂現象。綜上所述，密封膠輸送過程無異常，排除此項為造成D柱PVC密封膠開裂的原因。

3.4 涂膠厚度

車身D柱PVC密封膠作業方式為沿鈑金縫打膠后進行刮膠，保證外觀面順暢。為驗證是否是因鈑金縫處密封膠厚度不一致導致開裂現象發生，生產線進行50臺份車身驗證，將D柱鈑金縫密封膠刮膠后膠厚度增加，車身過面漆烘干爐后開裂現象未明顯下降，故排除涂膠厚度異常造成D柱PVC密封膠開裂的原因。

3.5 白車身結構

車身D柱PVC密封膠開裂全部發生在上端，通過排查該車型D柱PVC密封膠開裂的車身與不開裂的車身結構差異，對比發現，D柱位置都有一個焊點以增加此處鈑金縫強度，通過測量鈑金縫間隙及焊點位置發現，D柱鈑金縫拼接間隙不一致，間隙差值在1.5mm到3mm之間不等，焊點焊接位置距離頂端高度也不一致，距離偏差值2mm到7mm之

間不等，根據調查結果進行分別驗證。

間隙不一致問題：白車身進行拼接之后，對D柱鈑金縫進行人工干預，減小此處間隙，控制車身D柱鈑金縫間隙差值在1mm以內，驗證車身在涂裝車間正常過線，觀察面漆烘干爐之后車身發現，D柱PVC密封膠開裂現象故障比例有下降，故障比例從80%下降到60%左右，但未根本解決此問題。

焊點高度不一致問題：通過觀察D柱PVC密封膠無開裂的車身發現焊點位置相對靠上，故進行D柱焊點上移驗證。白車身D柱焊點上移7mm進行焊接，驗證車身在涂裝車間正常過線，觀察面漆烘干爐之后車身發現，D柱PVC密封膠無開裂現象，故障發生率為0。根據驗證結果，進行小批量驗證，結果D柱PVC密封膠開裂現象消失，證明措施有效。

通過白車身結構優化驗證可以推論得知，引起D柱PVC密封膠開裂的主要原因是車身D柱鈑金縫在受熱過程發生變形釋放應力未進行充分吸收，雖有焊點增強結構，但焊點位置不合理導致應力吸收不充分。通過鈑金縫間隙的優化減小及焊點位置的優化，D柱PVC密封膠開裂問題得到解決和控制。

4 結論

本文以某主機廠實際制造問題為切入點，從密封膠產品性能、輸送系統、烘烤工藝過程、涂膠厚度和白車身結構5個方面探討了引起車身D柱PVC密封膠開裂問題的原因，并針對各項可能原因進行展開分析，排除非影響因素，從而確定該主機廠D柱PVC密封膠開裂的主要原因為D柱焊點位置及鈑金縫間隙不合理導致，通過優化已徹底解決問題。

PVC開裂問題是各主機廠常見的制造問題，修復此缺陷引起極大的人工及物料成本浪費，通過本文的簡單探討分析，匯總PVC開裂問題分析思路，以期為其它主機廠提供經驗方向。

參考文獻

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