杯加杯靜電噴涂汽車橘皮優(yōu)化研究

吳忠喜　劉立東　陳桂林

摘要：本文分別從電泳漆、機(jī)器人噴涂、烘干速率以及面漆材料五個(gè)方面對(duì)汽車橘皮優(yōu)化進(jìn)行闡述。通過實(shí)驗(yàn)表明，電泳材料橘皮越好、機(jī)器人噴涂越均勻、烘干率升溫越緩慢、以及油漆材料流平性越好，車身的橘皮越好，外觀越佳。本論文所闡述的實(shí)驗(yàn)，目的是尋求查找橘皮優(yōu)化的最優(yōu)解決方案，從而實(shí)現(xiàn)橘皮改善，外觀優(yōu)美的目的，望對(duì)后續(xù)工作人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：靜電噴涂;橘皮優(yōu)化;長(zhǎng)波;短波

綜述

隨著汽車智能化，電動(dòng)化的發(fā)展，越來越多的雷達(dá)被安裝在汽車上，隨之而來的是對(duì)涂料的穿透性能和反射性能的要求也越來越高，從而改變目前市面上的汽車涂料體系，最終導(dǎo)致汽車涂裝方法也隨之發(fā)生變化。目前在主流汽車廠中，水性涂料的涂裝大都采用機(jī)器人自動(dòng)空氣噴涂，而作者所在的汽車廠，采用機(jī)器人全自動(dòng)靜電噴涂。相比較空氣噴涂，靜電噴涂具有霧化效果好、上漆率高和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但機(jī)器人結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜，噴涂參數(shù)穩(wěn)定性控制較為困難。本文旨在基于靜電噴涂工藝下，通過對(duì)板材、材料等方面進(jìn)行研究，找出車身最優(yōu)橘皮參數(shù)，從而達(dá)到外觀優(yōu)美的目標(biāo)。

1影響汽車橘皮因素分析

評(píng)價(jià)汽車橘皮的好壞，通常來說有兩種方式。一是通過人眼感受光線在汽車表面的折射程度來判斷，通常人眼感受越差，橘皮效果也越差;二是通過光學(xué)儀器測(cè)量車身表面的長(zhǎng)波（波長(zhǎng)0.6mm及以上）和短波（波長(zhǎng)小于0.6mm）的數(shù)量，來判斷橘皮的好壞，通常長(zhǎng)短波數(shù)量越少，短波與長(zhǎng)波數(shù)量比越接近2，表示橘皮越好。不同的主機(jī)廠對(duì)于長(zhǎng)短波的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，作者所在的汽車廠標(biāo)準(zhǔn)為：10≤水平面短波≤25、長(zhǎng)波≤5;10≤垂直面短波≤30、長(zhǎng)波≤13，以下研究的結(jié)果也是基于該標(biāo)準(zhǔn)完成。

通過研究表明，影響汽車橘皮的主要有汽車板材、油漆材料、電泳工藝、面漆噴涂工藝、環(huán)境等。本文基于車間生產(chǎn)情況，重點(diǎn)對(duì)電泳材料、色漆材料、清漆材料、面漆噴涂工藝、烘干速率進(jìn)行研究，如圖1所示。

2汽車橘皮優(yōu)化實(shí)驗(yàn)及措施

2.1 電泳材料

電泳材料的細(xì)膩程度對(duì)汽車橘皮短波有重大影響。作者所在的工廠電泳漆為某日系品牌，其具有抗縮孔，環(huán)保性好等優(yōu)點(diǎn);但同時(shí)目視效果較差，粗糙度較高。因此，為改善車身橘皮，車間推動(dòng)供應(yīng)商切換新配方的電泳漆，為了驗(yàn)證結(jié)果，我們以抱怨最大的紅色和黑色車身在同等工藝下進(jìn)行試驗(yàn)，新舊電泳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3和圖4所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新配方電泳漆對(duì)電泳車身和面漆車身橘皮，不僅在目視外觀改善明顯;同時(shí)在測(cè)量數(shù)值上，紅色車身短波數(shù)據(jù)平均提高了約3個(gè)單位，黑色車身的短波數(shù)據(jù)提高了約1個(gè)單位，有效的改善了長(zhǎng)短波比例，橘皮效果大為改善。實(shí)驗(yàn)說明，電泳橘皮越好，面漆車身的橘皮效果也就越好

2.2 色漆材料

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，色漆材料對(duì)車身的短波具有較大的影響。一般來說，色漆的潤(rùn)濕性和流平性越好，對(duì)底材的覆蓋越好，橘皮效果也就越好，反之則相反。為了改善橘皮，車間聯(lián)合材料廠家，從材料的配方著手，通過改善樹脂比例和助劑種類，來實(shí)現(xiàn)改善橘皮的效果。以黑色漆為例，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新配方通過改善黑色油漆的樹脂比例和助劑種類，車身短波數(shù)據(jù)平均提高了約2個(gè)單位，有效的改善了長(zhǎng)短波比例，橘皮效果得到一定改善。同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程中，我們還對(duì)白色實(shí)色漆，白色珠光漆，紅色色漆，綠色色漆等進(jìn)行了同類型的實(shí)驗(yàn)，對(duì)橘皮的改善，都起到了一定的效果。

2.3 清漆材料

清漆為車身噴涂工藝中最外面的涂層，對(duì)車身具有抗老化、抗石擊、提光澤的效果。在生產(chǎn)過程橘皮優(yōu)化中發(fā)現(xiàn)，清漆材料主要對(duì)車身的長(zhǎng)波影響較大，清漆材料流平性越好，與色漆的結(jié)合性越好，車身的長(zhǎng)波越短，橘皮效果也就越好。在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，我們從不同廠家的清漆和同一廠家不同配方的清漆兩個(gè)維度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果如圖6和圖7所示：

通過對(duì)比A和B兩個(gè)廠家提供的清漆發(fā)現(xiàn)，在同等工藝條件下，B的清漆長(zhǎng)波比A清漆的長(zhǎng)波低1-2個(gè)單位，橘皮效果較優(yōu)。返溯原因發(fā)現(xiàn)，B的清漆粘度更低，流平性更好。

通過對(duì)B廠家不同配方的清漆實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著新的樹脂優(yōu)化配方的清漆更新率越高，車身平面的長(zhǎng)波數(shù)值越小，車身立面的長(zhǎng)波數(shù)值變化不大，因此新的配方對(duì)改善車身平面橘皮具備一定效果。

2.4 面漆噴涂工藝

如圖8所示，相比較空氣噴涂，杯加杯靜電噴涂能有效的提高色漆的上漆率。但靜電噴涂設(shè)備的復(fù)雜性，也帶來噴涂參數(shù)更復(fù)雜，噴涂的穩(wěn)定性也較難維護(hù)。在實(shí)際的生產(chǎn)中，我們對(duì)工藝參數(shù)和噴涂軌跡兩方面進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到優(yōu)化橘皮的效果。下面簡(jiǎn)要介紹兩個(gè)實(shí)際工作中，對(duì)通過噴涂工藝優(yōu)化來改善橘皮的案例。

2.4.1 通過優(yōu)化前蓋噴涂軌跡，提高噴涂重疊率，改善車身橘皮。

如圖9所示，通過增加前蓋噴涂軌跡，縮短噴涂間距，噴涂重疊率由30%提高至67%，紅色和綠色兩種顏色的前蓋短波橘皮分別增加了1.8和2.2個(gè)單位，橘皮效果得到了改善。結(jié)果表明，仿型之間的重疊率越高，膜厚均一性越好，車身的橘皮效果也就越好。

2.4.2 通過優(yōu)化車門把手軌跡和噴涂參數(shù)，改善車身橘皮。

如圖10所示，對(duì)汽車的車門把手的軌跡進(jìn)行優(yōu)化，首先將噴涂軌跡間距進(jìn)行調(diào)整，利用下方的噴涂軌跡來覆蓋把手區(qū)域;同時(shí)取消了噴涂中斷，改為小流量噴涂，從而保證了噴涂的均勻性，達(dá)到優(yōu)化橘皮效果。

2.4.3 不同車型，其車身結(jié)構(gòu)也不同，因此在實(shí)際工作中，需要根據(jù)車型的差異和噴涂差異，查找橘皮較差的位置，并進(jìn)行優(yōu)化。作者所工作的車間，我們一共優(yōu)化了37個(gè)位置，極大的改善了車身橘皮。

2.5 烘干爐升溫速率

車身噴涂完畢后，汽車進(jìn)入烘干爐進(jìn)行烘烤，為了研究烘干爐升溫速率對(duì)汽車橘皮的影響，我們?cè)O(shè)計(jì)了在車身噴涂條件相同的情況下，不同的升溫一區(qū)時(shí)間和對(duì)應(yīng)的橘皮狀態(tài)實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)表1所示：

3 7??????? 107

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)參數(shù)，由專業(yè)人士對(duì)實(shí)驗(yàn)車身結(jié)果從數(shù)據(jù)測(cè)量和目視外觀進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表2所示：

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，烘干率一區(qū)的升溫時(shí)間越長(zhǎng)，速率越慢，則車身的橘皮越好。在滿足車身烘干條件的情況下，可適當(dāng)延長(zhǎng)烘干率升溫速率，改善車身橘皮。

3結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)證明，靜電噴涂情況下，電泳材料橘皮越好、機(jī)器人噴涂越均勻、烘干率升溫越平穩(wěn)、以及面漆油漆材料流平性越好，車身的橘皮越好，外觀越佳。

4結(jié)束語

汽車橘皮影響因素多，因素之間的互相制約性也較大，大多數(shù)情況下，不是由單一的因素而導(dǎo)致車身橘皮變差，需要研究者從全盤的考慮。本文從實(shí)際出發(fā)，通過對(duì)多因素的研究，期望對(duì)后續(xù)研究者有所幫助。但所承述的結(jié)果可能會(huì)因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)的差異而不同。

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作者簡(jiǎn)介：吳忠喜（1989-），男，碩士研究生，中級(jí)工程師，主要研究汽車防腐及噴涂方向