淺談電泳顆粒的預防與解決措施

李 剛 （長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000）

0 引言

隨著陰極電泳漆的廣泛應用，電泳車身的品質成為各主機廠關注的焦點，電泳漆膜缺陷中電泳顆粒與電泳流痕占到總缺陷的80 %以上。本研究主要探討如何從焊裝工序對涂裝電泳顆粒進行預防控制，及對已產生的電泳顆粒，如何加以解決。

1 電泳車身顆粒檢測方法

車身電泳顆粒為日常保潔監控項目之一，涂裝車間根據監控結果開展日常保潔重點工作。目前我司電泳車身顆粒目標指數為10個。檢測方法I：由于生產節拍限制等因素，選樣時并未對每臺車身的全部顆粒進行選取，而是隨機抽取18臺電泳車身（保證具備完整3臺車數據），在車身外表面選取顆粒，分析車身顆粒缺陷類型及數量；檢測方法II：將電泳車身離線進行整車取樣，共檢測3臺份數據，分析車身顆粒缺陷類型及數量。

2 車身電泳顆粒種類及外觀

車身電泳顆粒主要分為焊球、焊渣、纖維、黑膠、漆渣及水垢等，其中焊球、焊渣、黑膠、漆渣及水垢等在車身上的外觀相似（類似球狀突起）；纖維的外觀為條狀結構。具體目視外觀如圖1所示，為區分各類顆粒的具體數量，車間保潔使用顯微鏡對車身顆粒進行檢驗，幾種電泳漆膜缺陷的顯微外觀如圖2所示。

圖1 車身電泳顆粒外觀圖示Figure 1 Appearance diagram of body electrophoretic particles

圖2 電泳車身缺陷微觀圖示Figure 2 Microscopic diagram of electrophoretic body defects

3 顆粒檢測結果對比分析

3.1 檢測方式Ⅰ的結果分析

3.1.1 車身實際顆粒指數及占比分析

表1為6月份、7月份、8月份月度檢測數據。

表1 各類顆粒占比分布表Table 1 Distribution table of the proportion of various particles

圖3為4月份、6月份、7月份電泳車身顆粒指數均值及各類顆粒所占比例。

圖3 顆粒指數均值Figure 3 Average particle index

經分析，電泳車身實際顆粒指數為13.34個，超出目標值（10個），其中焊渣、焊球、纖維三者所占比例之和超過85 %，為電泳車身顆粒的主要來源。

3.1.2 車身各部位顆粒分布分析

車身各部位顆粒見表2及圖4。

表2 車身各部位顆粒數Table 2 Number of particles in each part of the body

圖4 車身電泳顆粒分布及占比圖示Figure 4 Figure of distribution and percentage of body electrophoresis particles

由表2、圖4分析可知，保潔檢驗人員在選取車身顆粒時為隨機選取，不能真實反映所采車身各部位顆粒實際情況。

3.2 檢測方式Ⅱ結果分析

取樣方式：整車取樣；驗證車型：H6車型。

3.2.1 車身實際顆粒指數及占比分析

各類顆粒占比分布表見表3。

表3 各類顆粒占比分布表Table 3 Distribution table of the proportion of various particles

圖5為1、2、3號驗證車身電泳顆粒均值及所占比例圖示。

圖5 顆粒指數均值Figure 5 Average particle index

分析表3、圖5可知，電泳車身實際顆粒指數為29.3個，超出目標值（10個），其中焊渣、焊球、纖維三者所占比例之和達到89 %，為電泳車身顆粒的主要來源。

3.2.2 車身各部位顆粒分布分析

車身各部位顆粒分布及占比見表4和圖6。

表4 車身各部位顆粒數Table 4 Number of particles in each part of the body

圖6為1、2、3號驗證車身電泳顆粒均值及占比圖示。

圖6 車身電泳顆粒分布及占比Figure 6 Distribution and percentage of body electrophoresis particles

由表4、圖6可知，車身機蓋部位電泳顆粒占比最大，占顆粒總數的45 %，車身左右兩側立面顆粒分布均勻。

3.2.3 車身各部位顆粒分析

車身各部位顆粒種類及個數見表5。

表5 車身各部位顆粒種類及個數Table 5 Type and number of particles in each part of the body

焊球、焊渣、纖維、黑膠、漆渣的分布圖示如圖7所示。

圖7 各類顆粒的分布圖示Figure 7 Distribution diagram of various types of particles

分析表5、圖7可知，平面中焊渣、焊球為主要顆粒物。側面的顆粒以黑膠為主。

4 兩種顆粒數檢測方法的結果對比

（1） 兩種檢測方式對顆粒種類及所占比例的分析結果是一致的，即焊渣、焊球、纖維三者為電泳車身顆粒的主要來源，三者所占比例超過顆粒總數的85 %，涂裝需對白車身鐵粉含量（焊渣、焊球）加大監控力度，提高白車身的質量；

（2） 檢測方式Ⅰ為隨機取樣，不能真實反映車身各部位實際顆粒數量及所占比例；

（3） 檢測方式Ⅱ的結果表明：①車身平面顆粒所占比例最高，車身兩側顆粒分布情況類似；②車身平面顆粒種類最多，黑膠主要分布于車身左側。

5 涂裝顆粒產生的機理

電泳顆粒示意圖見圖8。

圖8 電泳顆粒示意圖（黑點代表顆粒）Figure 8 Schematic diagram of electrophoresis particles（the black dots represent the particles）

根據顆粒產生的機理，電泳顆粒需要靠增強前處理線體的除渣能力以及電泳工位的層流速度來解決，具體方案如下：

（1） 在前處理線體各個輔槽內增加5~10根磁棒（磁力1萬Gs即可），增強吸附鐵粉的能力。

（2） 洪流熱水洗、預脫脂、脫脂、水洗1、水洗2工位增加尼龍單絲過濾袋的清洗頻率，一般過濾器壓差超過0.2 MPa立即清洗，為了提高過濾效率，可利用備用濾袋進行替換。

（3） 增大洪流熱水洗、預脫脂、脫脂工位紙袋過濾機的過濾流量，每個工位過濾流量需大于30 m3/h。

（4） 增大電泳之前純水洗工位的過濾袋精度，一般使用5 um過濾袋。

（5） 針對電泳平面顆粒較多的問題，可提高電泳槽電泳層流的流速來改善，一般要求流速＞ 0.4 m/s，層流管壓力一般需大于0.2 MPa，此時對平面顆粒有明顯改善。

6 焊裝工序保證白車身的潔凈度

根據顆粒的分析結果，焊裝污染源主要有以下4個方面：（1）焊接過程產生飛濺，形成焊渣、焊球；（2）焊接飛濺至白車身外觀表面上需打磨，產生鐵粉、鐵屑；（3）白車身用膠，包括點焊結構膠、點焊密封膠、折邊膠、減震膨脹膠等在經過前處理高溫、高濕線體后部分脫落，粘附在車身上，產生外觀不良品；（4）制件本身攜帶大量油污、顆粒。

為了保證焊裝白車身進入涂裝前的潔凈度，采取以下步驟：（1）用抹布擦拭焊裝白車身，減少車身攜帶的鐵粉、鐵屑；（2）針對地板等擦不到的部位用壓縮空氣吹掃；（3）針對擦不到、吹不到的部位，采用吸塵器吸附焊渣、焊球；（4）在涂裝前，擦除白車身上裸露的膠。通過以上步驟，可以滿足白車身鐵粉含量＜ 2.5 g/臺的要求，但焊渣、焊球仍然占電泳顆粒的74 %以上，下面針對如何減少白車身焊接過程中焊接飛濺產生焊渣、焊球進行研究。

6.1 焊接飛濺的產生機理

在熔核形成過程中，熔融金屬沖出塑性區，即發生飛濺，部分飛濺金屬液在冷卻為固態結晶前未飛離制件，在板材上冷卻固化，產生毛刺，如圖9。

如圖9 焊接飛濺原理圖Figure 9 Schematic diagram of welding spatter

6.2 焊接飛濺的主要影響因素及對策

焊接飛濺的主要影響因素見表6。

表6 焊接飛濺的主要影響因素Table 6 The main influencing factors of welding spatter

因素1：鈑金制件搭接狀態不穩定引起的焊接飛濺。

實施措施：通過保證制件單件精度，焊接工位夾具精度（主定位面0.1 mm以內，輔助定位面0.2 mm以內）；降低制件搭接間隙，間隙波動控制在0~1 mm范圍，消除飛濺。

因素2：焊鉗電極臂對中度差引起的飛濺，現場電極臂錯位2 mm，且通電路徑為4 mm（圖10）。

實施措施：確認焊鉗電極對中度≤0.5 mm，保證電極通電路徑在6~8 mm的端面

圖10 電極臂對中度對比Figure 10 Contrast of electrode arm to moderate

因素3：焊鉗與制件貼合狀態差造成飛濺，現場飛濺焊點焊鉗與制件角度為97°（圖11）。

圖11 焊鉗與制件貼合狀態差Figure 11 Poor bonding state between the electrode holder and the part

實施措施：確認焊鉗與制件之間的垂直度，應滿足90°±5°的要求。

因素4：電極帽端面不平整引起焊接飛濺（圖12）。

圖12 電極帽端面不平整Figure 12 Uneven end face of electrode cap

實施措施：確認焊鉗與修磨刀片夾角在±5°偏差內（圖13），保證修磨后電極端面貼合符合標準（6~6.5 mm）。

圖13焊鉗與修模器角度Figure 13 Angle of the electrode holder and the mold repairer

因素5：焊點與搭接邊距離過近（3 mm）引起的焊接飛濺（圖14）。

圖14 焊點調整前后對比圖Figure 14 Comparison chart before and after welding spot adjustment

實施措施：保證焊點與搭接邊緣的距離≥5 mm，確保形成完整的塑形環，避免焊接飛濺的發生。

通過焊裝采取以上防飛濺措施，以側圍為例，飛濺率由63.5 %減少至10.8 %，減少了毛刺、焊渣和焊球的產生，同時焊裝面品打磨人員由2人減少至1人，實現了品質與成本的雙重收益。

6.3 規范涂膠作業避免涂膠外溢減少膠渣

以門蓋折邊膠為例：涂膠直徑與膠距根據相應部位的翻邊高度來決定，最終實現包邊空腔全部覆蓋折邊膠為最優狀態，斷面示意圖如圖15所示。根據經驗，涂膠直徑2 mm，翻邊高度6 mm，涂膠距離8 mm為最佳狀態。涂膠溫度設定45 ℃。根據外板翻邊高度的變化改變膠距。針對瀝液孔位置折邊膠外露的部分需要進行擦除，避免在經過前處理時外漏的膠散落在槽液中，最終粘附在車身表面產生缺陷。

通過焊裝調整焊接飛濺，規范涂膠狀態，涂裝增加除渣能力后，白車身鐵粉含量由2.3 g/臺減少至2.0 g/臺；電泳車身顆粒數由13.34個/臺減少至 8.9個/臺。

圖15 包邊涂膠斷面圖Figure 15 Edge coating section diagram

7 結語

汽車涂裝電泳打磨作業是不增值的，是對焊裝問題的彌補，對于這種問題一定要從前序來尋求問題真因，避免放過問題的根源，避重就輕。當然涂裝前處理除渣也是不可忽略的，除渣效果的好壞直接影響最終電泳車身的品質。焊裝和涂裝之間需要緊密配合才能交付合格的電泳車身，最終提高整車的品質。