畢超君,華云*,賈鵬鵬,安永強(qiáng)
(長城汽車股份有限公司技術(shù)中心,河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北 保定 071000)
PVC焊縫密封膠起泡問題的解決
畢超君,華云*,賈鵬鵬,安永強(qiáng)
(長城汽車股份有限公司技術(shù)中心,河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北 保定 071000)
分析了汽車五門一蓋PVC焊縫密封膠起泡原因,通過空出R角以形成排氣通道,較好地解決了該問題。指出了相關(guān)注意事項。
汽車;焊縫密封膠;折邊膠;包邊;起泡
隨著汽車由過去的奢侈品發(fā)展為今天的必需品,各大汽車廠為了提高市場占有率,對汽車外觀質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格。對汽車四大工藝而言,涂裝是決定外觀質(zhì)量最關(guān)鍵的一環(huán)。膠泡是涂覆在五門一蓋包邊處的焊縫密封膠進(jìn)行烘烤固化后,其上出現(xiàn)鼓包甚至破裂產(chǎn)生孔洞的現(xiàn)象。它不僅會影響焊縫密封膠的美觀性,而且會降低密封性,嚴(yán)重時存在膠條開裂甚至脫落的風(fēng)險,影響到車身密封質(zhì)量和生產(chǎn)的正常進(jìn)行[1-2],是新車型調(diào)試時影響涂裝提升外觀質(zhì)量的頑固性難題。本文分析了膠泡的成因,詳細(xì)闡述了筆者在某新車型調(diào)試過程中對膠泡問題的解決方法。
膠泡產(chǎn)生的根源是密封膠與包邊縫隙處存在水或空氣,在烘烤固化過程中水或空氣受熱,發(fā)生體積膨脹,導(dǎo)致該位置壓強(qiáng)變大,將密封膠頂出鼓泡甚至開裂,如圖1所示。因包邊另一側(cè)為焊裝涂覆的折邊膠或折邊結(jié)構(gòu)膠,已在電泳烘房中烘烤固化,其固化后強(qiáng)度高,故膠泡會出現(xiàn)在沒有烘烤的焊縫密封膠一側(cè)。
圖1 膠泡產(chǎn)生原因示意圖Figure 1 Schematic diagram showing the reason for blistering
通常焊縫密封膠的標(biāo)準(zhǔn)固化條件為140 °C × 30 min。單位體積的空氣在體積不變的情況下從常溫T1變化到固化溫度T2時,壓強(qiáng)P變化情況如下:
由PV=nRT(其中V為氣體體積,n為物質(zhì)的量,R為理想氣體常數(shù),T為絕對溫度)得P2/P1=T2/T1= (140 + 273.15) / (25 + 273.15) = 1.39(P1和P2分別為常溫和140 °C時的壓強(qiáng))??梢?,單位體積的空氣在體積不變的情況下從25 °C加熱至140 °C時,其壓強(qiáng)是原來的1.39倍。
已知水的摩爾質(zhì)量為18 g/mol,密度為1 g/cm3,理想氣體的摩爾體積為22.4 L/mol。在體積不變的情況下,設(shè)1 cm3常溫(T1)的水轉(zhuǎn)化為水蒸汽并加熱至T2(即140 °C)時的壓強(qiáng)為P3,相對于25 °C空氣的壓強(qiáng)變化倍數(shù)為P3/P1= (n3T2) / (n1T1) = [1/18 × (140 + 273.15)] / [1/(22.4 × 103) × (25 + 273.15)] = 1 724.44(倍)。
通過探討膠泡的成因,可以得出解決膠泡問題的實質(zhì)就是消除焊縫密封膠與內(nèi)外板包邊處的空腔。密封膠與車門包邊形成空腔有2種原因。
2. 1 包邊翹邊而形成空腔
包邊過程中出現(xiàn)包邊貼合不實、翹邊甚至立邊,導(dǎo)致包邊位置存在較大空腔。之后涂覆密封膠,形成空腔,再經(jīng)烘烤出現(xiàn)膠泡,圖2為此類膠泡發(fā)生部位的剖解狀態(tài)。針對這類問題,通過調(diào)試焊裝折邊機(jī)/滾邊機(jī)的包邊壓力、角度等參數(shù),降低翹邊的程度,就可以減小膠泡發(fā)生的概率。
2. 2 折邊膠未填充完全而形成空腔
車門內(nèi)外板包合后,折邊膠涂覆不均,其中有些部位未完全填充,因此該部位的R角及翻折區(qū)域形成空腔,如圖3所示。折邊膠經(jīng)電泳烘烤后已固化,再在中涂烤房烘烤時,空腔內(nèi)空氣體積膨脹,將未固化的焊縫密封膠頂出,形成膠泡。
圖2 翹邊形成的空腔Figure 2 Cavity caused by edge lifting
圖3 折邊膠填充不均形成的空腔Figure 3 Cavity caused by nonuniformity of folded edge adhesive
針對此情況,確保折邊膠能夠完全填充所有R角,使其及翻折區(qū)域無空腔即可解決問題。但在現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn),雖然理論上折邊膠完全填充折邊R角可以解決膠泡問題,但在實際作業(yè)中,由于受到涂覆區(qū)域形面不規(guī)則、壓緊過程中受擠壓力度不一致等因素制約,完全填充且不溢膠的狀態(tài)不易實現(xiàn)。
在分析了現(xiàn)場折邊膠涂覆工藝后,筆者所在團(tuán)隊考慮將R角完全空出以形成連通的空腔,便于烘烤時空氣的順利流動,利用熱空氣往上走的原理,R角內(nèi)的空氣受熱后會上升并且可在內(nèi)板折邊膠涂覆缺口處逸出(見圖4),從而保證空腔內(nèi)氣壓與外界一致,避免某一部位壓強(qiáng)過大而頂出密封膠,形成膠泡。
圖4 氣體流通路徑示意圖Figure 4 Schematic diagram of air flow path
表1列出了以上兩種折邊膠涂覆方案優(yōu)缺點??梢姺桨敢恢猩婕霸黾尤斯ぜ肮の唬黾恿藛闻_成本,同時由于折邊型面多樣,要達(dá)到理想狀態(tài),工藝上很難實現(xiàn);而方案二只需調(diào)整涂覆軌跡即可,操作方便,簡單易行。
表1 折邊膠涂覆方法的比較Table 1 Comparison between coating methods of folded edge adhesive
考慮到折邊膠不僅起密封作用,而且起到防銹作用,在為R角設(shè)計排氣通道時,并沒有用折邊膠填滿折邊外板和內(nèi)板之間的縫隙,存在生銹的隱患。如果車輛在使用過程中有水汽滲入,則會造成生銹。因此,需要控制涂裝焊縫密封膠的質(zhì)量,以保證R角排氣道在折邊膠和焊縫密封膠的保護(hù)下避免水汽進(jìn)入。工藝上對此作出如下要求(見圖5):折邊膠長度超過內(nèi)板R角2 mm以上,保證內(nèi)外板之間無水汽進(jìn)入;另外焊縫密封膠在包邊兩側(cè)長度均達(dá)到2 mm以上,以隔絕外部的水汽。
圖5 折邊膠涂布的注意事項Figure 5 Notice of coating for folded edge adhesive
PVC焊縫密封膠起泡問題受焊裝車間及涂裝車間的共同影響,其復(fù)雜的成因?qū)е陆鉀Q難度大。通過在R角處形成排氣的空腔,在某新車型試制階段成功地將整車膠泡數(shù)量由平均的9個/臺減為零,同時兼顧了整車防銹的要求,有效地解決了困擾涂裝外觀質(zhì)量提升的膠泡難題,也為其他車型的膠泡問題解決提供了思路。值得注意的是,解決膠泡的同時需要兼顧防銹作用,如果內(nèi)外板為非鍍鋅板,從防銹的角度出發(fā),還需要進(jìn)行更深入的研究。
[1] 楊學(xué)巖, 林曉澤. PVC膠產(chǎn)生氣泡的原因及控制措施[J]. 汽車工藝與材料, 2011 (3): 13-16.
[2] 彭文. 汽車涂裝過程中PVC涂料施工工藝簡介[J]. 上海涂料, 2010, 48 (3): 10-12.
[ 編輯:杜娟娟 ]
A solution to blistering of PVC weld adhesive //
BI Chao-jun, HUA Yun*, JIA Peng-peng, AN Yong-qiang
The cause for blistering of PVC weld adhesive on five doors and the engine cover of an automobile was analyzed. The problem can be solved through emptying the R corner to form an exhaust passage. The matters needing attention were pointed out.
automobile; weld adhesive; folded edge adhesive; coated edge; blistering
Great Wall Motor Co., Ltd., Technology Center, Hebei Automotive Engineering Technology Research Center, Baoding 071000, China
TQ639.8
B
1004 – 227X (2017) 10 – 0542 – 03
10.19289/j.1004-227x.2017.10.009
2016–05–08
2016–10–31
畢超君(1990–),男,河北滄州人,本科,從事汽車涂裝工藝設(shè)計工作,研究方向為涂裝同步工程分析、汽車涂裝工藝規(guī)劃。
華云,工程師,(E-mail) hy13832247045@126.com。