車身密封膠膠泡的成因及對(duì)策

李夫 宋爽

（一汽豐田汽車有限公司，長(zhǎng)春 130000）

1 前言

中國(guó)汽車行業(yè)經(jīng)過二十幾年的高速發(fā)展，已經(jīng)從增量市場(chǎng)逐步過渡到存量市場(chǎng)。為了搶占市場(chǎng)，車企之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，客戶對(duì)于汽車品質(zhì)的要求也在逐步提高。汽車外觀已經(jīng)成為消費(fèi)者購(gòu)車時(shí)十分看重方面，而汽車密封膠作為汽車外觀的重要組成部分，越來越受到重視。

汽車密封膠一般分布在前機(jī)艙、四個(gè)車門、尾門的內(nèi)板邊緣、內(nèi)口及流水槽，屬于客戶頻繁感知的區(qū)域，必須保證密封膠的品質(zhì)。在密封膠常見質(zhì)量問題中，密封膠膠泡無(wú)論從違和感、發(fā)生數(shù)量還是修理難度都是處于第一位的。因此，本文對(duì)密封膠膠泡產(chǎn)生原因和解決措施進(jìn)行了闡述和分析。

2 密封膠膠泡的成因

2.1 工廠工藝流程簡(jiǎn)介

某主機(jī)廠涂裝車間的工藝流程為：首先是采用積放式搬送系統(tǒng)的前處理工藝（無(wú)磷）及高泳透力陰極電泳工藝，經(jīng)過電泳（Electrophoresis，ED）烘干爐烘干后，會(huì)在底盤涂布底盤膠（Under Body Coat，UBC）及各個(gè)板縫處涂布密封（Sealer，PVC）膠，之后進(jìn)入密封膠閃干爐。中上涂采用3C1B 水性漆工藝，取消內(nèi)板中涂和中涂干燥爐，在中涂噴涂、色漆噴涂后設(shè)置2 座閃干爐（烘干溫度約為80 ℃）進(jìn)行預(yù)烘干，最后在上涂干燥爐一次烘烤成型。最后，通過檢查及手修等工工序，如圖1 所示。

圖1 涂裝車間工藝布局

2.2 膠泡的產(chǎn)生原因

以左后門密封膠涂布為例（膠泡情況如圖2 所示）介紹相關(guān)聯(lián)的工藝流程如下。

圖2 膠泡破裂

a. 焊裝車間首先在車門外板（圖3）內(nèi)表面使用機(jī)器人涂布折邊膠，然后將內(nèi)板（鐵板2）、外板合在一起，最后由折邊機(jī)器人進(jìn)行滾壓折邊、成型。

圖3 膠泡形成原理

b. 焊裝車間做成白車身后投入涂裝，當(dāng)車體經(jīng)過涂裝車間前處理電泳、電泳干燥爐、電泳檢查、UBC 涂膠后，由密封膠工程在外板、內(nèi)板形成的板縫處涂布密封膠以及修飾（圖3）。

c. 由于折邊膠涂布不均勻形成局部封閉和外板折邊不良導(dǎo)致內(nèi)外板之間空隙過大而形成的空氣腔，在車身進(jìn)入烘干爐加熱時(shí)空氣腔急劇膨脹，在密封膠薄弱處頂起，形成膠泡（圖4），嚴(yán)重時(shí)會(huì)頂破（圖2），空氣體積與溫度呈近似線性關(guān)系，在烘干過程中由室溫20 ℃左右升高到150 ℃左右，體積變大約7 倍，增大的體積壓力基本作用在尚未固化的密封膠上。

圖4 膠泡形成原理

3 膠泡的解析方式

膠泡數(shù)量很少、位置不固定的時(shí)候建議先進(jìn)行觀察，輕易進(jìn)行調(diào)整后可能解決不了問題，同時(shí)引發(fā)新的品質(zhì)問題，當(dāng)膠泡大量發(fā)生或者位置非常固定時(shí)，一般采取以下步驟進(jìn)行問題分析。

3.1 白車身解體

將左后門外板折邊部分掀開，將內(nèi)外板分離，觀察折邊的狀態(tài)、折邊膠的膠痕查找密封膠膠泡形成的路徑。拆開之前，先用壁紙刀將密封膠沿根部刮下（盡量完整），然后貼在內(nèi)板上對(duì)照用，如圖5 所示，對(duì)照對(duì)應(yīng)位置的折邊膠，然后用偏口鉗將外板折邊部分掀開（圖6），將內(nèi)外板分離。

圖5 左后車門解體

圖6 偏口鉗子

通過觀察膠泡正對(duì)以及附近的部位，查看空氣腔的形成的原因：局部折邊膠膠量過大和膠靠近法蘭邊導(dǎo)致空氣腔的形成或者局部折邊膠遠(yuǎn)離法蘭邊形成固定的空氣腔。

3.2 密封膠膠泡斷面分析

選取密封膠涂布軌跡中膠泡及附件，切下斷面在顯微鏡下觀察（精密切割機(jī)加工），一般選擇密封膠膠泡處及其相鄰處（圖7），用精密切割機(jī)加工并制作出截面樣本（圖8）。確認(rèn)裝焊折邊相關(guān)的尺寸是否合格，如圖9、表1 所示。在顯微鏡下測(cè)量折邊的各個(gè)尺寸，如圖10、圖11 所示；觀察膠泡各個(gè)截面里氣腔及折邊的情況。

表1 車門板縫測(cè)量數(shù)據(jù) mm

圖7 斷面選點(diǎn)

圖8 斷面樣品

圖9 裝焊折邊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

圖10 無(wú)膠泡顯微鏡圖片

圖11 有膠泡顯微鏡圖片

通過顯微鏡觀察截面，分析原因?yàn)檎圻厜汉喜睿▓D11）或折邊膠沒有充滿折邊內(nèi)腔。

4 密封膠膠泡的對(duì)策

根據(jù)上面敘述的各項(xiàng)分析方法實(shí)施后，結(jié)合密封膠膠泡形成的原理，可以得出膠泡形成的原因。根據(jù)成因不同，采取的對(duì)策如下。

4.1 板縫調(diào)整

板縫越小，里面的空氣體積越小，車體進(jìn)入干燥爐受熱后空氣膨脹程度越小，膠泡產(chǎn)生的可能性越小。結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通過多次試驗(yàn)得出：板縫≤0.02 mm 時(shí)可以消除膠泡，但并不是板縫>0.2 mm時(shí)一定出現(xiàn)膠泡。

要求裝焊將所有板縫遞減至0.02 mm 存在困難，需要協(xié)商改善。同時(shí)對(duì)設(shè)備參數(shù)優(yōu)化，最終減小板縫。

某車型投產(chǎn)初期，前機(jī)蓋膠泡多發(fā)（2 件/臺(tái)），經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)為局部位置板縫過大（>1 mm），通過折邊機(jī)壓力的調(diào)整，將板縫減少至0.02 mm，膠泡基本消除（圖12）。

圖12 因折邊板縫大導(dǎo)致膠泡示意

4.2 裝焊折邊膠調(diào)整

裝焊車間的折邊膠受到材料粘度、環(huán)境溫度、人工作業(yè)因素影響較大，裝焊折邊膠的膠寬、膠距對(duì)膠泡的產(chǎn)生影響較大。

某車型換季時(shí)膠泡明顯增多。經(jīng)確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)其折邊膠涂膠量相比樣件差異較大，折邊膠工藝受環(huán)境溫度影響大，夏季溫度高，折邊膠粘度下降，吐出量增多；冬季溫度低，折邊膠粘度提高，吐出量減少，進(jìn)而破壞了原本壓合后的狀態(tài)（圖13）。

圖13 折邊膠異常導(dǎo)致膠泡

批量生產(chǎn)時(shí)，膠泡多與折邊膠的變化有關(guān)，折邊膠的膠寬一般為1.5 mm，膠中心到邊緣的距離一般為6.5～7 mm。

針對(duì)折邊膠異常常用的2 種調(diào)整方式如下。

a.折邊膠向遠(yuǎn)離法蘭邊方向調(diào)整（向內(nèi)側(cè)、車門折頁(yè)方向），使折邊內(nèi)部形成聯(lián)通的空腔；

b.折邊膠向外側(cè)調(diào)整，在不溢出的前提下充滿板縫(圖14），消除空腔。

圖14 向外側(cè)調(diào)整折邊膠

折邊膠的調(diào)整會(huì)影響到電泳流掛，需要綜合考慮（圖15）。

圖15 翼子板電泳流掛

4.3 爐溫調(diào)整

首先對(duì)爐溫進(jìn)行測(cè)定，通過減緩升溫速度來減輕膠泡（密封膠閃干爐）。如圖16 所示，調(diào)整爐溫前需要明確所使用的密封膠的彈性曲線，找到材料在烘干過程中的薄弱點(diǎn)。由圖16 可知，該材料在由室溫升溫至75 ℃的升溫階段，彈性持續(xù)降低，如果升溫過快，會(huì)增加膠泡。隨后測(cè)量爐溫曲線，分析升溫段在滿足生產(chǎn)節(jié)拍的前提下是否存在改善空間，再利用廢車身進(jìn)行爐溫調(diào)整試驗(yàn)，試驗(yàn)中探頭粘貼部位推薦為四門兩蓋密封膠涂布軌跡，可以真實(shí)反映膠受熱的情況（圖17）。

圖16 某密封膠材料彈性曲線

圖17 爐溫曲線

如果密封膠閃干爐有多個(gè)區(qū)，可適當(dāng)降低第1個(gè)區(qū)的溫度，使升溫平緩，減弱空氣膨脹對(duì)膠的作用力。經(jīng)過驗(yàn)證，爐溫調(diào)整可減小膠泡的尺寸，無(wú)法改善膠泡數(shù)量。

4.4 增加密封膠膠厚

增加密封膠涂膠厚度可以稍微改善膠泡。考慮到作業(yè)性及成本，一般只在驗(yàn)證膠泡發(fā)生原因時(shí)臨時(shí)采用，不作為最終對(duì)策。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，在保證品質(zhì)的前提下，膠厚增加20%，膠泡數(shù)量不會(huì)減少，膠泡直徑降低約1 mm。

4.5 密封膠材料調(diào)整

4.5.1 減少可塑劑、溶劑

a.由圖17 可知，升溫前段粘度隨著溫度而降低，即使起始粘度稍高，對(duì)膠泡的抑制也沒有太大作用，因此，通過減少可塑劑、溶劑的量來提高粘度效果不佳。

b.由圖17 可知，膠泡在升溫過程中固化前產(chǎn)生的，因此，減少可塑劑、溶劑的含量效果不佳。

4.5.2 A 液/B 液雙組份材料

A 液/B 液雙組份材料涂布后迅速硬化不需要烘干，不會(huì)產(chǎn)生膠泡，但是目前還沒有適配于3C1B體系的產(chǎn)品。

4.5.3 紫外線硬化密封膠

在密封膠出口位置（密封膠作業(yè)完畢修飾完畢）設(shè)置紫外線照射裝置，對(duì)涂布后的密封膠進(jìn)行加熱，快速硬化，避免密封膠在密封膠閃干爐中受熱時(shí)產(chǎn)生膠泡。

A 液/B 液雙組份雙組份材料和紫外線硬化密封膠的方法受制于成本、能源、空間、不適配3C1B體系等原因，沒有大范圍推廣

4.6 最終效果

通過上述對(duì)策，使某車型的密封膠膠泡數(shù)量為投產(chǎn)初期的0.6 件/臺(tái)，5 個(gè)月后降低至0.01 件/臺(tái)，如圖18所示。

圖18 膠泡推移

5 結(jié)束語(yǔ)

為了盡快解決密封膠膠泡問題，要從工程的角度，利用現(xiàn)有的條件盡可能快速解決。首先明確密封膠膠泡的標(biāo)準(zhǔn)：由于膠泡很難完全消除，需要確定合理的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，為解決密封膠膠泡需要，涂裝車間、裝焊車間和品質(zhì)部門聯(lián)協(xié)推進(jìn)，涂裝自身能夠采取的對(duì)策有限；為了從根本上解決膠泡問題，需要從車型設(shè)計(jì)階段將該問題織入，從設(shè)計(jì)角度來應(yīng)對(duì)密封膠膠泡問題。