涂裝車身門蓋膠泡的成因及對策

段 琳

（江鈴控股有限公司涂裝廠，江西 南昌 330200）

0 引言

為滿足制造業環保要求，當前汽車主流涂裝生產工藝線是水性3C1B涂裝生產線，生產工藝如下：前處理—電泳—電泳烘干—打膠—膠預烘干—打磨—擦凈—噴中涂—中涂閃干—內噴色漆—外噴色漆—色漆閃干—內噴清漆—外噴清漆—面漆烘干—精修掃尾—注蠟—轉總裝；3C1B工藝取消了中涂烘烤工藝，減少了大部分中涂烘烤設備投資和中涂打磨擦凈人工的投入，降低了烘烤能耗，使涂裝生產線更加緊湊，減少了VOC的排放，但同時也對沖壓板材的外觀、焊接門包邊的工藝的要求更嚴格。

該文主要討論主流的3C1B生產線的車身門蓋膠泡原因分析及解決措施；汽車車身五門一蓋膠泡已成為大多數涂裝生產線主要返修問題，影響生產線節拍，主要從車身五門一蓋密封膠烘烤后膠泡的問題，從焊裝包邊工藝、折邊膠、涂裝密封膠等分析膠泡成因，提出解決措施及驗證效果。

1 現狀調查

1.1 膠泡的定義

一般膠泡的定義，涂覆在五門一蓋鈑金包邊縫隙處的焊縫PVC膠，經過烘烤受熱膨脹造成焊縫膠起泡，即為“膠泡”，影響膠線美觀，如圖1所示。

圖1 膠泡

1.2 膠泡現狀調查

膠泡產生的工位在膠預干后、面漆烘干后，因在濕膠狀態下無膠泡缺陷，所以膠泡缺陷是困擾涂裝一次交付合格率的主要因素；為滿足客戶對外觀的需求，膠泡缺陷必須修補，但是烘烤后的膠泡缺陷，修補痕跡明顯，無法滿足涂裝車身的工藝質量要求。

通過運用8D質量工具，從膠泡產生原因進行分析，聯合焊接工藝、膠供應商、涂裝工藝對分析出來的原因，逐項解決，減少烘干后的修補工序，提升整體膠線美觀程度，并可以提升涂裝一次交付合格率，節省能耗。以車型1為例，統計9臺車身膠泡數量現狀，見表1。

表1 膠泡數量統計表

2 原因分析

2.1 膠泡產生的機理

五門一蓋密封膠涉及的主要工序有門外板涂折邊膠、門蓋包邊、涂裝前處理、涂裝電泳、電泳烘干、打膠、膠預烘干、打磨、擦凈、噴漆、漆面裝飾，從膠泡問題的逆向進行分析；先拆解產生膠泡的鈑金折邊，再逐步分析原因，制定改進措施并驗證。

通過對含有膠泡的車型1的五門一蓋折邊進行拆解，產生膠泡的位置，均出現了無黑色折邊膠的空隙（方塊區域是無黑色折邊膠，橢圓形區域是膠泡所在位置），如圖2所示。

圖2 折邊拆解圖片

無黑色這邊叫區域的位置，就會存在空隙，空隙中就會存有空氣，在涂裝涂完焊縫密封膠后，五門一蓋周邊鈑金包邊均被密封膠覆蓋，經過膠烘烤后，空隙中的空氣受熱膨脹，無通道排出，受熱的空氣就會從還未完全固化的焊縫密封膠上拱出，從而使密封膠出現膠泡。

為驗證以上推測，對車型1的引擎蓋后端的鈑金包邊進行拆解分析，引擎蓋后端的包邊設計，兩側有排液孔和滴水包邊，拆解后，鈑金包邊也存在部分區域無黑色折邊膠，但引擎蓋后端的膠從未出現膠泡，通過以上對比，膠泡產生的原因是折邊內的空氣，在烘烤過程中膨脹，膨脹的空氣從未完全固化的焊縫密封膠拱出，產生了膠泡缺陷，要解決膠泡問題，可以從消除折邊空隙和改變包邊結構兩個方向進行分析，以下先從五門一蓋折邊空隙產生的原因入手。

2.2 焊裝五門一蓋折邊空隙產生原因

五門一蓋折邊涉及的工序主要有五門一蓋內外板沖壓—門蓋外板涂折邊膠—門蓋內外板機器人滾邊—擦膠—安裝在焊裝車身上，小組分析以上工序，沖壓成型磨具不平整、門機器人滾邊壓力不足、門機器人滾邊壓力不均勻、黑色折邊膠涂敷位置不合適，均會在門滾邊過程中出現空隙[1]，圖3展示了完整的折邊膠涂敷工藝和不合格的涂敷工藝。

圖3 門折邊膠涂敷工藝

前文分析了產生間隙的原因，以下通過減少五門一蓋包邊間隙，來驗證改進措施的有效性。

2.3 減少門蓋包邊間隙的解決措施驗證

2.3.1 通過試驗驗證、經驗總結

門包邊間隙＜0.1mm的控制范圍，可以減少五門一蓋包邊間隙；焊裝工藝通過調整包邊機器人軌跡、壓力、滾輪角度，使五門一蓋折邊（造型圓弧面除外）間隙＜0.1mm，并使用間隙尺確認。

2.3.2 黑色折邊膠直徑、黑色折邊膠涂膠位置確認

五門一蓋外板涂黑色折邊膠主要相關因素[1]：操作人員、涂膠膠槍、涂膠壓力、黑色折邊膠材料、涂膠槍嘴直徑、涂膠機器人涂膠槍嘴角度，以上均會影響黑色折邊膠直徑、膠的位置等，通過焊接工藝逐項調整影響因素，使用五門一蓋，單獨進涂裝生產線進行驗證，涂機器人涂折邊膠、包邊、打焊縫密封膠、烘烤及拆解，經過多輪驗證，總結出適合車型1的折邊膠尺寸如下。前門：φ4mm～6mm， 后門：φ3mm～5mm，引擎蓋、尾門：φ4mm～6mm，折邊膠位置（據邊緣處）：四門：4mm～7mm，引擎蓋、尾門：5mm～7mm。

2.3.3 焊裝門折邊間隙改進措施綜合效果驗證

應用五門一蓋包邊間隙＜0.1mm、折邊膠直徑如下。前門：φ4mm～6mm， 后門：φ3mm～5mm，引擎蓋、尾門：φ4mm～6mm，折邊膠位置（據邊緣處）：四門：4mm～7mm 、引擎蓋、尾門：5mm～7mm，這些改進后的數據，對車型1進行膠泡統計，統計表2如下，單臺平均膠泡個數下降率80%，單臺膠泡個數平均4.7個/臺，膠泡直徑均在1mm～3mm，直徑也降低了50%。

表2 改善后膠泡數量統計表

2.4 改進門包邊結構

對比引擎蓋后端鈑金包邊結構設計，后端預留出漏液孔，可讓折邊間隙的空氣，在焊縫密封膠烘烤過程中，有排氣的通道，避免間隙空氣把鈑金這邊上的焊縫密封膠拱出膠泡缺陷。

參考汽車市場上的普遍的門蓋包邊設計，為保證8年30萬km無銹蝕質量要求，四門及尾門與雨水有直接接觸，所以四門及尾門的鈑金包邊設計基本不會采用保留漏液孔的設計，該方案經過小組討論放棄。

2.5 改進涂裝焊縫密封膠涂膠工藝

為避免五門一蓋鈑金折邊間隙的空氣，受熱膨脹，產生膠泡缺陷，小組同時做了改進涂裝焊縫密封膠涂膠的工藝，在擠膠前，先用焊縫密封膠對易出現膠泡的折邊位置進行刮膠處理，用博世電吹風80℃×2min吹到表干，再按照正常涂裝工藝，擠焊縫密封膠、膠烘干、打磨、噴中涂、噴色漆、噴清漆、面漆烘干。驗證結果：鈑金折邊位置仍會出現膠泡，膠泡概率下降10%，仍不能解決缺陷，此種工藝不可行，小組討論放棄。

2.6 改進涂裝焊縫密封膠涂膠參數

小組通過改變涂裝焊縫密封膠膠槍的涂膠壓力、涂膠槍嘴的直徑，以改變焊縫密封膠的寬度、厚度，膠槍的涂膠壓力從5bar提升到8bar，涂膠槍嘴直徑從8mm×0.3mm提升到9mm×0.6mm。

驗證結果：參數改變前后，膠泡產生的概率無明顯變化，但密封膠量增加，成本增加，小組討論放棄。

3 膠泡修補措施探討

因膠泡產生的機理是五門一蓋包邊過程中產生間隙，在烘烤過程中，空氣受熱膨脹，把附著在折邊上的膠頂起，形成膠泡，過程中影響的因素除了受到控制的五門一蓋折邊間隙、黑色折邊膠直徑、黑色折邊膠打膠位置三個因素，但黑色折邊膠材料的黏度、冬夏季溫度、操作人員搬動內外板扣合，均是產生五門一蓋折邊間隙的因素，所以即使找出了膠泡產生機理及驗證了解決措施，仍需要探討出修補膠泡的方法。

通過修補傷膠、殘膠及修補油漆方面考量，并同時兼顧膠線美觀及客戶使用時無脫落、無銹蝕，共分析討論出修補膠泡的方法，修補膠泡通用的方法有3種，面漆烘干后修膠泡和膠預烘烤后修膠泡，下面就以上三種方法修補方法進行分類探討。

3.1 膠預烘烤后用自干膠修膠泡

膠預烘烤后修膠泡的工序是：用美工刀割掉膠泡突出部位→補自干膠或普通密封膠→用博世電吹風80℃×5min吹到表干→用800#砂紙打磨平整→噴中涂漆→噴色漆→噴清漆→面漆烘爐140℃×20min烘干。

修補膠泡外觀效果可以接受，但客戶在使用車輛的過程中，開關門及修補膠老化，均會存在修補膠泡的位置的膠有脫落的風險，另外修一個或連續膠泡的時間是20min，無法滿足現有2min節拍的要求，因此該修補膠泡的方法不可行，須評估其他修補工藝。

3.2 面漆噴涂烘干后修膠泡

面漆噴涂烘干后修膠泡的工序是用美工刀割掉膠泡突出部位→補自干膠或原子灰→用博世電風120℃*10min表干→800#砂紙打磨平整→噴同色修補色漆→噴修補清漆→烤燈120℃*10min烘干。

修補膠泡外觀效果良好，但客戶在使用車輛的過程中，存在開關門、修補膠以及原子灰老化的情況，修補膠泡位置的膠有脫落的風險，即使在離線工位修補，修補時間也超過30min，不滿足要求，因此種膠泡修補的方法不可行，須評估其他修補工藝。

3.3 膠預烘烤后用電烙鐵修膠泡

膠預烘烤后用電烙鐵修膠泡的工序是：用電烙鐵放在膠泡200℃×2s～3s→膠泡軟化后抹平→再用800#砂紙打磨→噴中涂→噴色漆→噴清漆→面漆烘爐140℃×20min烘干。

膠泡修補外觀效果良好，同時在修補過程中未使用自干膠或者原子灰，不存在客戶使用過程中，修補材料老化脫落的風險，另修補一個膠泡時間在1min以內，完全滿足節拍2min要求，該修補膠泡的方法可行，具體修補過程，如圖4所示。

圖4 電絡鐵軟化膠泡打磨后的效果

4 結語

3C1B 水性漆工藝普遍應用于涂裝行業，低能耗、低VOC排放、低人員配置等優勢明顯，在工藝使用過程中，對焊接折邊工藝涂膠一致性、包邊間隙一致性等均提出了更高的要求。這就需要對現場控制方法進行分析，并逐步改變，滿足生產過程管理需求，使工藝過程控制區域更加合理。通過分析膠泡產生的原因，對焊裝折邊包邊間隙、折邊膠直徑、涂布位置進行反復實驗，有效降低了膠泡產生的概率，并根據生產節拍、膠線美觀程度探索出適合生產線節拍的修補膠泡的措施，為解決行業中類似的3C1B水性漆生產線的膠泡問題，提供了改進思路以及修補膠泡的方法，提升了生產線的FTT，降低了修補成本、能耗。