汽車涂裝空腔蠟注蠟工藝技術淺析

劉國濤 （上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司涂裝車間，山東青島 266555）

0 引言

近20年來，中國汽車產業的發展速度飛快，并且穩步上升，目前的產量保持在每年15 %的增長速度。隨著保有量的快速增長，消費者也逐漸開始對汽車服務提出了更高的要求，對汽車的性能、質量也開始理性認識，因此，這就給汽車生產者提出了新的要求，不僅要保持汽車的產量，同時也要保證汽車的性能質量，尤其要注重涂裝防腐方面的工作。

涂裝車間的生產工藝主要集中在兩大區域：第一區域是電泳防腐，主要包括前處理、磷化、水洗、電泳、烘干，主要的功能是防止白車身生銹；第二區域是面漆噴涂，主要包括中涂層、色漆層、清漆層、注蠟等，主要的功能是展示靚麗的外觀和優良的防腐性能。其中，涂裝車間的空腔注蠟工藝作為涂裝最后一道防腐工作在國內外各個汽車生產廠家得到了廣泛應用，如大眾、北京奔馳、捷豹路虎、吉利汽車、華晨寶馬、上汽通用五菱等汽車生產線都采用了空腔注蠟的工藝。

德國大眾于1979年獲得“空腔注蠟工藝”的專利，1981年以后該工藝在世界各大汽車生產線投入使用，廣泛應用于福特、大眾、通用等車型。

初期的空腔蠟為溶劑型蠟，其中的揮發性有機化合物（VOC）的含量大約在30 %左右，對員工的健康以及大氣環境造成不良影響。隨著科技的發展，有機溶劑的添加得到有力的限制，其中的VOC含量也降低至0.4 %，目前比較環保和先進的空腔蠟是水基型蠟。

1 空腔蠟的分類及工藝要求

1.1 空腔蠟的分類

空腔臘的分類見表1。

表1 空腔蠟的分類Table 1 Classification of cavity wax

1.2 溶劑型蠟的工藝特性及貯存條件

1.2.1 工藝特性

（1） 外觀為均勻的細膩淺色膏狀物，無稀稠分層、凝固和異物；

（2） 工藝溫度≥100 ℃，該溫度為空腔蠟的熔點，80 ℃無流掛、無變色；250 ℃為燃點，具有爆炸的可能性；

（3） 旋轉黏度（23 ℃）：100～450 mPa·s；

（4） 流動性（23 ℃）：5～20 cm ；

（5） 滲透性（23 ℃）：≥15 cm ；

（6） 耐冷彎性：-35 ℃，無裂紋、剝離現象；

（7） 耐候性：720 h濕熱和煙霧試驗無生銹腐蝕、吸潮現象等，不影響汽車的清漆涂層、橡膠和塑料部件。

1.2.2 貯存條件

存放在通風、陰涼、干燥、遠離貨源及熱源處，貯存期為18個月，溫度為5～30 ℃。

1.3 水基型蠟的工藝特性及貯存條件

將防銹劑的成膜材料分散在水中，制成水基型蠟，其組成包括防銹劑、礦物油、乳化劑、蠟、水等，水作為其他組分的分散介質，能夠讓各個組分均勻地分散在其中，形成性能穩定的混合物。

1.3.1 工藝特性

（1） 外觀為淺黃色流體狀物，有輕微的氣味；

（2） 固體分為57 %，密度為0.95 g/mL，黏度為65 mPa·s；

（3） 弱堿性，對皮膚、眼睛無刺激作用；

（4） 閃點高于140 ℃，不具有爆炸性；

1.3.2 貯存運輸

運輸需要增加保溫車，25 ℃左右恒溫保存。

2 空腔蠟注蠟的工藝要求

（1） 注蠟位置有嚴格的要求，必須保證蠟膜能夠全部覆蓋工藝的范圍，達到防腐的要求；

（2） 注蠟的流量和時間根據產品車身的特性而定；

（3） 工藝孔要有明確的密封；

（4） 完成注蠟以后，必須檢查密封情況和清潔封口，防止蠟的流淌和污染；

（5） 定期檢查注蠟噴嘴的損耗，注蠟設備的氣壓和運行狀態；

（6） 保持注蠟間的環境清潔，為員工提供優良的工作條件。

3 設備系統的組成

3.1 溶劑型蠟的注蠟輸送系統

圖1 溶劑型注蠟設備Figure 1 The injection equipment of solvent wax

溶劑型空腔蠟的輸送系統示意圖見圖1，其由注蠟儲存罐、攪拌器、注蠟泵、注蠟管路、輸蠟閥、注蠟噴嘴、注蠟槍組成。注蠟泵運行的壓力約為225～675 kg，當注蠟泵處于運行狀態時，罐體內的攪拌器同時啟動，增加蠟的流動性使之能夠均勻貯存，注蠟時液壓泵輸送到注蠟間，蠟經過管路由注蠟槍嘴，在壓縮空氣的推動下，形成扇狀的蠟霧注入車身內腔中，注蠟量由注蠟的時間和流量決定。

3.2 熱熔浸型的空腔注蠟

熱熔浸型蠟的輸送系統與普通溶劑型蠟的輸送系統沒有太大的區別，可以參考溶劑型注蠟設備輸送系統，唯一的區別是注蠟的流量不同。

為了讓蠟能夠有較好的流動性，在車身內腔的表面形成一層優良的蠟膜，需要在車身預熱烘房對車身的表面及腔體進行加熱，注蠟前使車身升溫至設定的溫度。

4 注蠟方式及優缺點分析

注蠟方式分為人工注蠟和自動注蠟。人工注蠟是較為簡單的操作，使用的設備也較為廉價和簡單；自動注蠟設備較復雜，車身在升降架上運行至注蠟槽的上方，升降架下降至固定位置后，固定裝置定位，夾緊車身，為注蠟做好準備。蠟經過管路由噴嘴注入車身內腔中。汽車生產采用哪種注蠟方式，主要基于車型的售價和成本考慮，當前，國內汽車價格低廉的廠家一般都采用人工注蠟的方式。

4.1 人工注蠟的優缺點

（1） 效率低，由于人工注蠟的操作會出現疲勞的問題，效率較低。

（2） 一致性差，人工注蠟受到工人熟練程度、技術水平的影響，難以保證注蠟工藝的一致性。

（3） 環境差，工作環境惡劣，操作者處于有害氣體、噪音的工作環境下，對人體健康造成危害。

（4） 人工管理的成本較高。

4.2 自動化噴蠟的優缺點

（1） 高度的自動化程序；

（2） 工作效率高，提高企業的生產效率；

（3） 整個工藝的生產流程穩定，提高產品的一致性；

（4） 可以執行一些手工測試困難或者不可能進行的測試；

（5） 能夠更好地利用資源，將繁瑣的任務進行自動化操作，并提高準確性；

（6） 有些人工操作無法用機器取代，需要人工判斷的結果，無法用自動化設備；

（7） 實行自動化控制和管理，技術性較強，對工作人員的技術業務素質要求較高，必須要具有一定的文化水平和專業知識，而且經過專門培訓的人員才能勝任。

5 注蠟系統共性問題及措施

5.1 車身表面蠟的“流痕”問題

“流痕”是指空腔蠟加注完成后，多余的蠟通過縫隙或者其他工藝孔流淌出來，增加了擦蠟工人的勞動強度，影響購車者的心情，間接影響汽車的銷售。發生的原因：注蠟的流量太大和時間太長，注蠟量過多，通過流量和時間的關系計算合適用量或者使用蠟塞堵塞工藝孔防止蠟的流淌。另外水基型蠟可以增加紅外加熱系統，加速其干燥固化。

5.2 注蠟槍的堵塞問題

空腔蠟通過輸送系統到達蠟槍后，通過壓縮空氣加壓至槍頭，形成噴霧狀的蠟霧，均勻地噴涂在車身內腔，使用的次數和數量達到一定程度后，蠟霧風干凝固，堵塞出蠟口，所以，一般要求定期清洗槍頭，減少堵塞的問題。

5.3 注蠟頭的損壞問題

注蠟頭與密封頭材料為耐高溫的發泡塑料板，吊具下降，車身注蠟時與注蠟頭直接接觸，注蠟頭承受車身與吊具的質量，積累后注蠟頭表面會出現細小的裂紋，一旦發現裂紋要及時更換。裂紋噴射出來的蠟會吸附在車身表面形成蠟霧，污染車身。

5.4 注蠟管破裂問題

注蠟的波紋管為不銹鋼材質，厚度大約在0.8 mm，在注蠟過程中，注蠟管會經常承壓和拉伸，長時間的拉伸會使注蠟管產生應力集中，從而破裂，破裂處噴射出的蠟會污染環境和車身。

6 工藝提升與探討

結合目前上汽通用五菱青島分公司以及其他工廠注蠟設備的運行經驗，并且總結注蠟過程中出現的問題，新型的溶劑型注蠟設備還有很大的提升空間和優化過程。

第一，人工注蠟通常分為4個槍站，目前這4個槍站的壓力是不同的，壓力與管路的距離有一定的關系，距離遠的壓力損失更大，最終的壓力達不到工藝要求的范圍，所以，應該在遠距離的槍站增加壓力調節設備。

第二，溶劑型蠟不可避免地會對環境造成污染、對人體健康產生影響，所以建議有條件的汽車廠家應該使用水基型蠟，減少VOC對環境的污染，有利于操作者的健康，同時也有利于涂裝的消防設計和生產線布置。空氣污染的治理是生存需要，國家會不斷出臺強硬的環保措施，水性產品的推廣和應用已經非常緊迫和重要。

第三，注蠟間的循環風系統、排風系統結合具體的生產量，需要對過濾網更換周期進行定義，確保生產效率，對注蠟間的地面也要定期清理，防止人員滑倒，避免風險。

7 結語

空腔蠟注蠟工藝作為一項新型的防腐工藝，在電泳漆防腐的基礎上，進一步保證車身空腔位置、焊縫、折邊位置的防腐性能，空腔蠟從最初的溶劑型蠟發展到目前的環保型水基型蠟的使用，取得了巨大的環保效益。涂裝作為汽車生產基地安全要求級別最高的車間，水基型蠟將防銹劑、成膜材料分散在水中，可以消除貯存、運輸、施工的火災危險性，有利于涂裝的消防設計和生產線布置，建議有條件的廠家升級和使用水基型蠟為宜。