0 引言
在汽车涂装工艺中,电泳涂层是最重要的涂层,它对保证涂料的防腐性能起到至关重要的作用。电泳缩孔是一种常见的涂装缺陷,有些缩孔的凹坑深至板材,后续需打磨处理,对涂层的防腐性能产生较大影响。
近年来,各大车企都致力于异地建厂,以实现产能提升和降本的双重目的中国化工网okmart.com。为此,也就出现了为防止冲压单件或板材长途运输时生锈而进行特殊处理的现象。板材上的防锈油等在长途运输过程中不断积聚,导致后续清洗困难,从而对涂装车间预处理电泳工序产生较大影响。
加之低产能的异地工厂,车身车间多采用滚边工艺,涂装车间电泳烘房结构一般也相对简单(多采取两段式烘房)。车身滚边工艺的滚边均匀性一般较折边工艺差,滚边内的油品难以去除,且容易积聚槽液;为满足烘干要求,两段式电泳烘房的一区温度相对较高,升温速度相对较快,引起爆沸从而出现严重的电泳缩孔等问题。
下面将结合国内极具代表性的某汽车厂实际遇到的电泳缩孔问题进行剖析,对新建涂装车间电泳缩孔问题的解决思路进行梳理,希望对广大涂装车间有一定的借鉴和指导意义。
1 投槽后电泳缩孔情况
根据缩孔的严重程度进行分类统计,其中A 类缩孔为较严重的露底大缩孔,需打磨至板材才能消除,详见图1a ;B 类缩孔为小缩孔,不需打磨至板材,详见图1b。左侧图片为同轴光线下的显微镜照片,右侧图片为分散光线下的显微镜照片。
电泳缩孔示意图
图2 为某汽车厂涂装车间电泳投槽后的电泳缩孔情况。在车身踏脚板及门板下部缩孔现象较严重,呈喷射状分布,缩孔中心大多有棕色污染源。
投槽后电泳缩孔状况统计图
由图2 可见:电泳投槽后缩孔问题严重,调试初期缩孔平均约为400 个/ 车,单台缩孔打磨工时约为200 min,单台消耗水砂纸、高效清洁布等一般辅料约为20 元;且打磨完成后,出现较多打磨露底情况,需补喷双组分修补漆,对涂料防腐性能造成很大影响,无法保证正常批量生产。
2 问题分析解决过程
2.1 原因分析及排查
从人、机、料、法、环5 个方面对可能引起电泳缩孔的原因进行分析。通过一系列现场及实验室分析逐一排查,最终将主要原因锁定在3 个方面:烘房链条及轴承油品、电泳烘房升温速度过快、冲压单件油品积聚,详见图3。
电泳缩孔原因分析
2.2 烘房链条及轴承油品检测
对添加到烘房链条及轴承上的所有油品进行缩孔检测,检测结果均合格。对设备出厂前预涂的油品进行缩孔检测,发现烘房输送滚轮内预涂的油品缩孔检测不合格。因此,要求设备厂家立即更换油品缩孔检测不合格的滚轮,同时对该油品可能污染到的区域进行深度清洁,尽可能减少残留油品的影响。烘房滚轮更换前后的缩孔情况见图4。
烘房滚轮更换前后的电泳缩孔情况
由图4 可见:更换烘房滚轮后,缩孔情况有所改善。优化前电泳缩孔平均每台325 个,优化后平均每台250 个,优化率约为23%。故建议新涂装车间在设备安装前,需对设备厂家预涂油品严格把关,确保缩孔检测合格。
2.3 烘房升温速度优化
该涂装车间电泳烘房为两段式烘房,分别为升温区和保温区。为达到漆膜烘干要求,升温区的温度必定明显高于多段式烘房,从而导致车身滚边缝隙内的油水混合物迅速沸腾,爆沸至车身表面形成缩孔缺陷。
为解决电泳缩孔问题,对电泳烘房升温速度进行优化,实施在电泳烘房入口对电泳车身进行预烘烤的功能,从而使车身滚边里的油水混合物尽可能在沸腾之前蒸干,减少爆沸。
烘房升温速度优化方案:优化前,电泳车身到达烘房入口升降机滚床后,在低位处等待,直至获取烘房入口滚床空位信号后才能进入高位;电泳烘房入口升降机与烘房入口滚床交接速度为20 m/min,烘房入口滚床与烘干双链交接速度为1.12 m/min,节距5 500 mm ;烘房温度设置为:一区185℃,二区190℃,工件有效加热时间为39 min。
优化后,电泳车身到达烘房入口升降机滚床后,直接升至高位处等待(延长预烘烤时间,但升降机电机需更换为耐高温电机);电泳烘房入口升降机与烘房入口滚床交接速度改为1.4 m/min(延长预烘烤时间),烘房入口滚床与烘干双链交接速度为1.2 m/min,节距为6 900 mm ;
烘房温度设置为:一区185℃,二区192℃,工件有效加热时间39 min,生产节拍保持不变。此优化方案使车身在慢速进入过渡滚床过程中达到预烘烤效果,最终实现同等烘干效果。烘房优化方案详见图5。
烘房优化前后方案
烘房升温速度优化前后缩孔情况见图6。
烘房升温速度优化前后电泳缩孔情况
由图6 可见:电泳烘房升温速度优化后,缩孔情况明显改善。优化前电泳缩孔平均每台250 个,优化后稳定跟踪阶段电泳缩孔平均每台39 个,优化率约为84%。故对于两段式烘房,如何在保证漆膜烘干的前提下,在烘房入口实现对电泳车身的预烘烤功能,对于减少因爆沸导致的电泳缩孔问题效果显著。
为进一步验证烘房升温速度对电泳缩孔的影响,再次将电泳烘房恢复至调整前的方案,并用两台调试车进行验证,缩孔情况为A 类平均39 个,B 类平均127 个。结果再次验证在烘房入口对电泳车身预烘烤,能有效减少因爆沸引起的电泳缩孔。
2.4 冲压单件油品
冲压单件是指已完成冲压但未进行车身拼接的单个零件。试验中该汽车厂没有单独的冲压车间,冲压单件采用其它工厂供应的零件,存在长途运输的情况。
2.4.1 冲压单件油品缩孔检测
收集冲压单件上的防锈油、冲压油等,通过现场快速缩孔检测及实验室缩孔检测,结果均合格,这表明用于车身零件的油品本身是合格的。
2.4.2 冲压单件油品擦除试验
冲压单件在长途运输过程中,零件表面的冲压油、防锈油等逐渐聚集到零件下端,导致零件下端油品积聚,且油品在聚集过程中逐渐固化形成油脂印(图7)。
冲压单件边缘处油品积聚情况
试验中该厂车身车间采用滚边工艺,相对折边工艺,滚边的均匀性较差,滚边内油品难以去除,且容易积聚槽液。涂装工艺中脱脂工序的主要目的是去除车身表面的油污,但对于某些严重的油脂印,尤其是油品积聚的车身滚边边缘区域,部分油污难以通过脱脂完全去除。
在工件进入电泳烘房烘干过程中,滚边区域内的油水混合物在高温状态下爆沸喷射至车身表面,该油水混合物与电泳漆不相容,它们成为缩孔中心,造成漆膜烘干初期的展平不均匀而产生火山口状的凹坑,较严重的直径约为3 mm,且深至钢板。为此,对缩孔爆出区域进行擦油处理,重点在滚边前对冲压单件边缘容易造成油品积聚及爆出的区域进行擦油,冲压单件擦油前后的缩孔情况见图8。
图8 表明:擦油处理后电泳缩孔状态得到明显改善。擦油处理前电泳缩孔平均每台39 个,擦油处理后平均每台10 个,达到生产可控范围。
冲压单件擦油前后电泳缩孔情况
3 措施实施后缩孔情况
上述3 条措施实施后,电泳缩孔情况明显好转,改善前电泳缩孔约为325 个/ 车,改善后缩孔数量持续稳定在10 个以下(图9),优化率高于95%。只有措施实施后,单台打磨工时节约197 min,单台辅料费用节约19.5 元。
措施实施后电泳缩孔情况
4 结语
针对低产能,且存在零件长途运输的汽车厂出现的电泳缩孔问题,给出了分析排查思路及具体解决方法:
(1) 对烘房链条及轴承油品(包含设备厂家预涂的油品)进行100% 缩孔检测,更换可能导致缩孔的油品;
(2) 烘房链速优化,延长一区预烘烤时间,减少滚边内爆沸产生的缩孔。试验表明:烘房升温速度优化是解决爆沸引起电泳缩孔问题的有效措施;
(3) 冲压单件滚边前进行擦油,滚边处油品积聚是电泳缩孔的源头。
上述3 条措施同步实施后,缩孔问题得到有效解决,优化率高于95% ;电泳缩孔问题的解决,对于减少辅料消耗及节约工时效果显著,单台节约工时约197 min,单台节约辅料费用约19.5 元。
张 莹1,秦和平1,周 杰2(1. 上汽大众(新疆)汽车有限公司,新疆乌鲁木齐 830000 ;2. 上汽大众汽车有限公司,上海 201805)