一次車門鉸鏈電泳異物問題的排查與解決

龔 超，秦正勇

（上汽乘用車福建分公司，福建 寧德 352100）

近年來，隨著汽車工業的快速發展，人們開始越來越重視汽車的質量，對汽車的要求也越來越高，尤其是汽車的防腐性能［1-3］。汽車的防腐性能主要由涂裝工藝來實現，其中電泳工序不僅能為后續的面漆工序提供合格底材，更是在后續的防腐中起最主要作用［4-6］。因此，電泳漆膜的品質好壞將直接影響到汽車的使用壽命。

但在電泳過程中，漆膜難免會產生各種缺陷，如顆粒、粗糙、縮孔、針孔、重溶、流掛、異物附著等［7-8］。這些缺陷需根據不同的情況進行處理，缺陷嚴重時還需將電泳涂層打磨掉才能返修，這對車身的防腐性能有很大影響［9］。本文介紹了一個實際生產過程中出現的車門鉸鏈電泳異物問題，分享該問題的排查過程及解決對策，希望能為汽車涂裝過程中電泳問題的防治與解決提供新思路及借鑒案例。

1 現狀

1.1 問題背景

某涂裝線在日常監控車身電泳質量時發現車門鉸鏈上批量出現異物（如圖1 所示），該異物具有兩個特點：一是與鉸鏈粘附緊密且硬度較高，需用刮刀或打磨機進行清理；二是異物內部為蜂窩狀結構，存在較多空隙。該異物處理過程較為繁雜，平均處理每臺車需費時40 min 以上，嚴重影響到打磨班組的生產節拍進而影響到預期產量的達成。

圖1 車門鉸鏈電泳異物Fig.1 Electrophoretic foreign matter in door hinge

1.2 電泳工藝流程

某涂裝車間前處理電泳使用擺桿運輸設備，電泳烘房為橋式烘房。前處理電泳工藝主要流程如下：白車身→手工預清潔→洪流→預脫脂→脫脂→水洗1→水洗2→水洗3→硅烷→水洗4→水洗5→水洗6→電泳→超濾1→超濾2→超濾3→純水的噴淋→純水浸洗→電泳烘干。

2 原因排查

2.1 分段排查

通過觀察該鉸鏈電泳異物，發現其與平時所見的電泳流痕不同，鉸鏈周圍不僅沒有能產生流痕的間隙，且異物形態與流痕也不相同。為了鎖定異物產生的原因，筆者首先對鉸鏈在各工藝段的狀態進行了大量的跟蹤與排查。

如圖2、圖3所示，通過分段排查的方法，最終在電泳出口工位發現鉸鏈上有絮凝物產生（該物質可完全溶解于電泳溶劑），且該絮凝物經烘房烘烤后形成了與鉸鏈異物相同的缺陷，所以將鉸鏈電泳異物的產生原因鎖定在電泳工藝段。

圖2 車門鉸鏈異物問題分段排查Fig.2 Sectional troubleshooting of foreign matters on door hinge

圖3 車門鉸鏈電泳絮凝物Fig.3 Electrophoretic floc of door hinge

2.2 電泳參數

通過分段排查鎖定了鉸鏈電泳異物是在電泳過程中產生的，筆者先對電泳槽液參數進行了排查。如表1 電泳槽液參數檢測結果所示，各參數均在控制計劃的參數范圍內，未發現明顯異常。

表1 電泳槽液參數檢測結果Tab.1 Test results of electrophoresis bath parameters

筆者接著又對電泳電壓設置值進行了對比。如表2 所示，通過對比各基地電泳施工電壓的最高設定值可以看出，本基地的最高電壓值要高于基地2和基地3而小于基地4，屬于正常水平，無明顯偏高。

表2 各基地電泳最高電壓設定值對比Tab.2 Comparison of the maximum voltage setting value of electrophoresis at each base

通過對電泳槽液參數及電泳最高電壓設定值進行對比和驗證，排除了電泳參數對鉸鏈異物產生的影響。

2.3 鉸鏈單件

除了排查電泳參數外，還委托維修工程師對整流電源設備進行了詳細檢查，也未發現異常情況。考慮到鉸鏈電泳異物是固定出現在四門的鉸鏈上，筆者推測可能是鉸鏈單件方面存在問題。

2.3.1 鉸鏈間隙過大

由于鉸鏈電泳異物出現的位置是固定的，且異物在烘干前為絮凝物，該物質能完全溶解于電泳溶劑中，因此初步推斷該物質為電泳漆析出產生的沉淀物。電泳漆析出的一種可能性是遇到了前處理的脫脂堿液，因此筆者著手排查了鉸鏈間隙聚集大量脫脂堿液的可能性。首先對鉸鏈單件的間隙進行了測試，如圖4 所示，鉸鏈與銷軸間是由襯套填充，經測試發現鉸鏈與襯套、襯套與銷軸間密封性良好無明顯間隙，僅在襯套翻邊過程中會產生一個小缺口，缺口的體積為4.19 mm2×0.48 mm，即0.002 mL。但要形成如圖1 中的電泳異物至少需要0.5 mL 的積液，因此排除了鉸鏈間隙導致電泳異物的可能性。

圖4 車門鉸鏈單件示意圖Fig.4 Schematic diagram of door hinge

2.3.2 鉸鏈材質

為了進一步研究鉸鏈電泳異物問題，對問題鉸鏈進行了解剖分析。如圖5（a）所示，剖開后的鉸鏈內部有明顯燒焦痕跡，其中鉸鏈襯套（圖5（b））已被部分燒毀，而鉸鏈銷軸（圖5（c））上熔融著了一片黑色和黃色的物質。

圖5 問題鉸鏈內部解剖圖Fig.5 Internal anatomy picture of abnormal hinge

由于車間條件有限，決定將問題鉸鏈送往質保中心實驗室進行深度分析。實驗室對襯套銷軸的熔融區域進行了金相檢驗，發現銷軸表面熔融的銅已經滲透到基體內，同時銷軸基體組織鐵素體+珠光體已經發生馬氏體轉變。上述現象說明銷軸和襯套間發生了高溫反應（溫度高于銅的熔點1083 ℃）［10］，高溫導致襯套的銅網（黃色物質）熔化和聚四氟乙烯（黑色物質）碳化以及銷軸材質組織轉變。質保中心實驗室給出的推論是問題鉸鏈上發生了瞬間的大電流放電而導致的高溫反應。

如圖6 所示，鉸鏈的襯套為銅網四氟襯套，主要由銅網和聚四氟乙烯復合而成。其中，銅為導體，可順利通過電流，而聚四氟乙烯是絕緣材料，具備一定的耐壓值。聚四氟乙烯的理論介電強度為17~24 kⅤ/mm，襯套厚度為0.48±0.02 mm，理論耐壓值大于7820 Ⅴ（遠高于電泳施工電壓：310 Ⅴ左右），具有優異的電絕緣性。襯套中的銅網主要起導電作用，而聚四氟乙烯能增強襯套的韌性和耐磨性。

圖6 鉸鏈襯套示意圖Fig.6 Schematic diagram of hinge bushing

2.3.3 根因確認

為了排查鉸鏈電泳產生異物的根本原因，特地委托外購件質保工程師對整個鉸鏈制造過程進行了重點檢查，在檢查中發現襯套中的聚四氟乙烯存在混料現象。聚四氟乙烯本為絕緣材料，具備較高的耐壓值，但混料后的聚四氟乙烯耐壓能力大大降低，在電泳過程中容易發生電擊穿現象。

電泳過程中車身作為陰極（被涂物）發生如化學方程式（1）和（2）所列反應［11］。首先，分布在車身周圍的水分子發生電解產生OH-離子；其次，OH-與陽離子水溶性涂料反應生成不溶性涂膜沉積在車身上。正常情況下，隨著電泳過程中電流緩慢通過車身，涂料慢慢沉積在車身上形成均勻的電泳濕膜。但由于鉸鏈在電泳過程中發生了電擊穿現象，伴隨著瞬間電流急劇增大，使得水分子的電解和涂料的沉積反應加劇，導致鉸鏈周圍的水溶性涂料快速析出并沉積至鉸鏈外表面形成電泳絮凝物，經過電泳烘房烘烤后，最終成為電泳異物。

3 制定措施

針對此次鉸鏈電泳異物問題，并結合異物產生的原因以及生產的實際需求，主要制定了以下措施：

（1）制作鉸鏈的電泳備件，該措施雖然無法徹底解決異物問題，但能大大縮短生產的返修工時；

（2）對混料批次的鉸鏈進行全部隔離，不允許上線，同時讓供應商加急生產新批次鉸鏈；

（3）后續鉸鏈襯套混料檢查成為外購件質保對供應商檢查的一個重點項目。

通過采取以上措施，將混料批次的鉸鏈全部清除并上線新批次鉸鏈，電泳異物問題得到了徹底解決，未再復發。

4 結論

本文簡述了一次車門鉸鏈電泳異物問題的排查和解決過程，首先，通過分段排查的方法將問題的根因鎖定在電泳段；其次，對電泳參數、鉸鏈間隙、鉸鏈材質逐一進行深入排查，最終確定導致此次車門鉸鏈電泳異物的根本原因是鉸鏈襯套混料。經過此次電泳異物問題的解決，得到以下幾點啟示：

（1）對于生產實踐中遇到的一些復雜問題，需要制定科學、合理的排查計劃，并按照計劃逐一排查、驗證，這樣才能快速找到問題的癥結所在，以便對癥下藥，高效解決問題；而對于零配件上出現的問題，不能僅停留在零件表面上，有時需要剝絲抽繭，研究零件的內部構造；

（2）作為涂裝車間的工藝工程師不能僅局限于本領域專業知識的學習和應用，還需要拓展到相關領域，比如多學習焊裝、總裝等領域的專業知識，以便后續多方位、多角度地排查、解決問題；

（3）工廠作為生產基地，其分析檢測資源常常是有限的，工程師在解決某些問題時，不能囿于工廠現有條件及固有思維，要拓展思路，積極尋求外部專業資源的幫助。