汽车保险杠涂装生产线喷涂出现尖角滴漆的原因及解决方案

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汽车保险杠涂装生产线喷涂出现尖角滴漆的原因及解决方案

[来源:汽车保险杠涂装生产线][作者:尖角滴漆][日期:20-06-10][热度:]

   汽车保险杠是整车必备零部件,担负着保护驾乘人员安全的重要使命,同时也对整车外观起到装饰和点缀作用,在制造过程中成为关注焦点之一。然而,在保险杠静电喷涂加工过程中经常出现缺漆、流挂、缩孔、色差等一系列不良,给产品外观质量甚至整车装配带来困扰。其中,有一类不良归因于保险杠自身结构,当保险杠存在锐利的尖角结构时容易出现尖角滴漆的问题。

   1、尖角滴漆的形成原因

 尖角滴漆是指保险杠静电喷涂烘烤后,在尖角处有油漆的集聚,并形成漆滴的现象。

滴漆不良的出现,主要有以下几个方面原因:

 1)产品结构与喷涂姿态:保险杠存在较为锐利的尖角结构,且在喷涂过程中通常采取鞍马式喷涂,尖角自然朝下放置。若尖角与地面垂直或接近垂直,油漆会在重力作用下逐渐往尖角处聚集,最终形成一颗漆滴。

 2)喷涂轨迹:机器人喷涂轨迹若存在叠枪率高,勾边位置不合理、枪距过近等缺陷时易造成滴漆;同时喷涂吐出量设置过高等同样可能造成尖角滴漆。

 3)涂料自身性质:若涂料在开发过程中,自身抗流挂性较差;或者某些颜色漆膜喷涂较厚,在喷涂过程中同样易于出现尖角滴漆。

不难发现,尖角滴漆出现的本质原因在于保险杠本身的结构,当存在尖角结构且喷涂过程中与地面成垂直或者近垂直摆放时,尖角滴漆现象易于发生。

   2、尖角滴漆不良的解决方案

根据产生尖角滴漆的主要原因,要想改善或者消除尖角滴漆,根本上就是要减少油漆往尖角处的流动,保证尖角处无多余油漆聚集,同时确保尖角处外观满足要求。通过仔细研究和大量的现场试验发现,尖角滴漆不良主要可以从以下几个方面进行解决。1)涂料自身抗流挂性优化;2)机器人喷涂轨迹优化;3)外加导体静电引流。

  2.1 涂料自身抗流挂性优化

抗流挂性优化一般从改善流挂极限、适量添加快干稀释剂、提升涂料黏度、添加抗流挂助剂等几个方面着手流挂极限和黏度均已在要求范围内,计划对添加快干清漆稀释剂和抗流挂助剂2种措施进行现场验证。

 2.1.1 添加清漆快干稀释剂

夏季通常采用慢干稀释剂,为了解决尖角滴漆,现计划添加适量快干稀释剂进行验证。快干稀释剂的添加,不会对清漆黏度造成影响,主要原理是让清漆喷涂流平过程中能更快挥发,残留在保险杠上的溶剂减少,相应的流挂积漆问题会得到改善。

 2.1.2 添加抗流挂助剂

抗流挂助剂为一种能够改善流挂性能的小分子化合物,在涂料开发过程中通常会少量添加保证良好的抗流挂性能。在施工过程中,可以根据生产情况适量调整其比例,以达到较好的品质要求,其含量一般控制在1.5%以内。过量添加可能会导致涂料基本物性和施工作业性出现异常,因此在添加过程中需要谨慎,并且同时进行涂料性能测试,确保性能满足要求。添加抗流挂助剂作为一种重要方法,可以用来解决尖角滴漆不良。但也存在诸多局限性:首先助剂价格较高,涂料成本会提升;同时助剂与基体材料性能差异较大,容易造成涂料整体性能特别是漆膜外观的不良,能否寻找合适的助剂以及适当的添加量给助剂的添加使用带来了挑战。

  2.2 机器人喷涂轨迹优化

对于尖角滴漆,从机器人喷涂轨迹着手,可以进行相应调整和优化。通过对当前喷涂轨迹分析,得出以下优化方案并进行现场验证:

 1)适当增加喷涂枪距:将清漆机器人喷涂枪距向外拉5 cm,尖角滴漆改善不明显。

 2)尖角附近分刷子喷涂:为了尽量减少尖角位油漆喷涂量,考虑将尖角附近分不同刷子进行喷涂,确保越靠近尖角处吐出量降低。验证发现,尖角滴漆仍无明显改善,其主要原因在于:尖角区域面积较小,刷子分段点位置较低,尖角区域对应的刷子在很短时间内就已喷涂完毕,吐出量的变化对其膜厚影响甚小,最终导致滴漆改善不明显。

 3)针对2)中刷子分段点偏低,效果不明显问题,方案3)考虑将分段点位置上移约2cm,喷涂后发现滴漆有所改善,但尖角附近的目视外观数据下降明显,不能满足外观要求。

 4)尖角处刷子关闭静电:尖角处刷子关闭静电是为了降低尖角位的上漆率,与方法2)原理基本类似,结果显示滴漆改善效果不明显。

综上所述,通过调整优化机器人喷涂轨迹的几种方案改善效果均不明显,同时对外观损失较大,未能很好地解决尖角滴漆不良。

  2.3 尖角滴漆静电引流

 前述两种方法:涂料抗流挂性优化和机器人喷涂轨迹优化的根本出发点在于减少尖角位置油漆的喷涂量或者从上端流动至尖角处的油漆量。通过验证,改善效果不明显或者是带来相应的外观问题。不难发现,在上述两种验证方案中,始终存在着一对矛盾:滴漆的减少与漆膜外观(主要是橘皮)的恶化是彼此同时存在的,难以找到合适的平衡点。

 如何很好地避开滴漆减少与橘皮恶化的矛盾是解决尖角滴漆不良的最根本最有效方法。设想若在正常喷涂情况下,将尖角处多余的油漆有效引流至其他部位,这样既保证良好的外观品质又能确保尖角无滴漆。本部分介绍的静电引流是指:在尖角附近引入额外的高导电性物体(锡箔纸、铁丝环)等,利用静电吸附和静电屏蔽效应将喷涂中的多余油漆有效转移至锡箔纸和铁丝环上,从而避免尖角处多余油漆堆积,又不影响尖角附近外观品质,很好地解决了尖角滴漆的不良。

  2.3.1 锡箔纸静电引流

 锡箔纸是一种质地很薄、很软、导电性良好、化学性质稳定且耐热性能良好的导体,价格也相对便宜,在工业生产和生活中得到广泛应用。

 1)锡箔纸静电引流简介:如图2所示,用导电夹夹取一小片锡箔纸于保险杠尖角处。锡箔纸的大小无特殊要求,一般与尖角最下端齐平即可,夹取位置可根据导电夹的线长和锡箔纸大小适当调整。锡箔纸静电引流的基本原理为静电吸附效应:锡箔纸导电性好,保险杠喷涂时尖角位多余的油漆会在静电场作用下往锡箔纸上聚集,从而大大减少往尖角聚集的可能性,有效解决了尖角滴漆的问题。从图2可以看出:尖角处无可见积漆,锡箔纸上明显可见一层油漆吸附;同时尖角附近目视外观较好,橘皮测试数据仍在管控范围内。连续过线喷涂30套,均呈现同样的效果。

 2)锡箔纸静电引流主要优势:机器人静电喷涂时,需要在上挂区域用导线和导电夹将保险杠素材与地面导通,提高静电喷涂效率。因此,只需要将提前备好的锡箔纸包住保险杠边缘,然后用导电夹一起夹住即可,具有很强的可操作性。同时锡箔纸价格便宜,且具有很高的耐热功能,80 ℃烘烤后无有毒气体产生,对于成本和环境都不会带来负面影响。其最大的优势还在于可以保证机器人正常过线喷涂,无需对涂料和喷涂参数、轨迹进行调整,可以保证良好的外观,很好地平衡了滴漆减少与外观恶化之间的矛盾。

  2.3.2、铁丝环静电引流

 1)铁丝环引流简介:用一根细长铁丝,一端与工装上金属部位连接(可考虑用导电夹夹取连接),另一端折成环状,将保险杠尖角放置于环中央位置,确保保险杠不与铁丝环直接接触即可,如图3所示。

 2)引流原理:铁丝环解决尖角滴漆主要是运用了静电屏蔽效应,由于铁丝环属于良好的金属导体,当其接地时,将对处于其中央的保险杠尖角起到静电屏蔽作用。基于此,保险杠喷涂时油漆将只会被吸附至铁丝环上,而不会往尖角处聚集,非常有效地解决了尖角的滴漆问题。从图5中很容易发现,铁丝环上吸附了较多的油漆,而保险杠尖角处无可见积漆,外观较好;连续过线喷涂30套进行批量确认,尖角无明显滴漆同时目视橘皮外观较好且长短波测量数据在管控范围内,改善效果显著。

 3)铁丝环静电屏蔽效应主要特点:和锡箔纸吸附效应类似,采用铁丝环静电屏蔽同样能够很好地平衡滴漆减少和橘皮恶化之间的矛盾,无需额外对涂料、喷涂轨迹参数等进行调整,在正常喷涂条件下解决了尖角的滴漆不良。和锡箔纸静电吸附相比,铁丝环作业稍复杂,且铁丝环上油漆需要定期清理,否则会使静电屏蔽效应降低,滴漆改善效果下降。

  3、结语

保险杠尖角滴漆不良涉及涂料、机器人喷涂轨迹、静电效应等多个方面,且尖角滴漆修复作业性差,给生产企业带来诸多困扰。本文提出的锡箔纸和铁丝环静电引流效应很好地平衡了滴漆减少与橘皮恶化之间的矛盾,为滴漆不良提供了有效解决方案。为了创造美好的汽车生活,满足广大消费者不断升级的外观需求,在实际生产中应该充分权衡利弊,不断寻求更佳的技术解决方案服务于高品质汽车产品。

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