陳登閣，苗天浩，范海濤，趙 亮

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000）

0 引言

隨著汽車(chē)在中國(guó)市場(chǎng)的日漸普及，為適應(yīng)市場(chǎng)需求，汽車(chē)產(chǎn)品的更新?lián)Q代加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。面對(duì)日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，如何快速讓產(chǎn)品脫穎而出贏得消費(fèi)者的青睞是各大汽車(chē)廠家面臨的重要課題。

車(chē)身外觀品質(zhì)是消費(fèi)者第一感知的質(zhì)量，是決定消費(fèi)者是否購(gòu)買(mǎi)的重要因素。漆膜桔皮作為評(píng)價(jià)涂裝外觀品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，其包括漆膜長(zhǎng)短波、鮮映性等指標(biāo)，側(cè)面反映整車(chē)的目視效果，而目視效果的好壞將直接影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的第一印象。

漆膜產(chǎn)生桔皮的因素眾多，包括板材原始粗糙度、波紋度、鈑金成型平整度、電泳粗糙度、中間涂層光澤、各油漆層膜厚、油漆材料性能、施工干濕度、流平及烘烤時(shí)間、噴涂方式、噴涂參數(shù)等，影響因素眾多導(dǎo)致其控制難度增大。本研究以某整車(chē)生產(chǎn)基地傳統(tǒng)3C2B工藝下黑色水性金屬漆為例，進(jìn)行桔皮外觀優(yōu)化驗(yàn)證，具有一定的指導(dǎo)意義，供同行參考。

1 中涂施工環(huán)節(jié)的優(yōu)化

中涂在整個(gè)涂裝過(guò)程中起到承上啟下的作用，在保證不產(chǎn)生流漆、痱子等漆膜弊病的前提下，既要實(shí)現(xiàn)對(duì)電泳層的有效覆蓋、填充，起到隔離紫外線的作用，又要求其具有較好的流平效果為后序涂層提供一個(gè)良好的涂層基礎(chǔ)。

本研究為獲得良好的桔皮效果，在中涂施工過(guò)程中重點(diǎn)從提升中涂膜厚、改善噴涂霧化效果及優(yōu)化機(jī)器人噴涂方式3個(gè)方面開(kāi)展提升、優(yōu)化工作。

1.1 中涂膜厚

制作中涂梯度膜厚（25 μm、35 μm、45 μm）試板，放置在車(chē)身同一位置實(shí)施面涂噴涂后測(cè)量長(zhǎng)短波數(shù)據(jù)，結(jié)果見(jiàn)圖1、2。每組膜厚進(jìn)行5個(gè)試板的平行噴涂以保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性。

圖1 中涂膜厚對(duì)面涂后長(zhǎng)波的影響Figure 1 Effect of primer thickness on long wave of topcoat

圖2 中涂膜厚對(duì)面涂后短波的影響Figure 2 Effect of primer thickness on short wave of topcoat

由圖1、2可見(jiàn)，隨著中涂膜厚的增加，面涂后長(zhǎng)短波呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，因此在滿足中涂性能要求的前提下提高中涂膜厚有利于整車(chē)桔皮的控制。受現(xiàn)場(chǎng)節(jié)拍及機(jī)器人數(shù)量限制，最終將車(chē)身中涂膜厚控制在35～40 μm（涂層性能要求25～40 μm）之間。

1.2 噴涂霧化效果

良好的噴涂霧化狀態(tài)下中涂的外觀效果良好，桔皮效果較輕，反之則桔皮加重。機(jī)器人旋杯轉(zhuǎn)速是影響油漆霧化的最大因素之一，轉(zhuǎn)速過(guò)低，油漆霧化不良，導(dǎo)致漆膜粗糙；轉(zhuǎn)速越大，涂料霧化粒徑越小，漆膜平滑性越好，但油漆漆霧損失嚴(yán)重。細(xì)化的油漆霧化過(guò)程中表干快導(dǎo)致熔融效果差，流平后反而無(wú)法達(dá)到較好的外觀效果。同時(shí)較高的噴涂轉(zhuǎn)速會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人軸承及旋杯磨損加劇而影響設(shè)備的使用壽命。圖3～6為梯度轉(zhuǎn)速下（35 000 r/min、45 000 r/min、55 000 r/min）對(duì)中涂長(zhǎng)、短波的影響。降低轉(zhuǎn)速和提升轉(zhuǎn)速兩組驗(yàn)證，是將機(jī)器人噴涂車(chē)身時(shí)轉(zhuǎn)速整體降低或提升，降低轉(zhuǎn)速驗(yàn)證選取前門(mén)棱線以下固定位置測(cè)量3次，提升轉(zhuǎn)速驗(yàn)證選取后門(mén)棱線以下固定位置測(cè)量3次。

圖3 降低轉(zhuǎn)速對(duì)中涂長(zhǎng)波的影響Figure 3 Effect of low cup speed on long wave of primer

圖4 降低轉(zhuǎn)速對(duì)中涂短波的影響Figure 4 Effect of low cup speed on short wave of primer

圖5 提升轉(zhuǎn)速對(duì)中涂長(zhǎng)波的影響Figure 5 Effect of high cup speed on long wave of primer

圖6 提升轉(zhuǎn)速對(duì)中涂短波的影響Figure 6 Effect of high cup speed on short wave of primer

由圖3～6可見(jiàn)，轉(zhuǎn)速過(guò)高或過(guò)低都不利于桔皮的控制，適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速有利于減少桔皮，建議水性中涂機(jī)器人噴涂轉(zhuǎn)速控制在40 000～45 000 r/min，最終車(chē)身中涂層噴涂轉(zhuǎn)速設(shè)定在45 000 r/min。

由于追求高閃度及亮度，目前我司色漆轉(zhuǎn)速普遍設(shè)置在45 000～55 000 r/min，清漆噴涂轉(zhuǎn)速對(duì)外觀的影響經(jīng)過(guò)噴涂驗(yàn)證與中涂結(jié)論一致，最終清漆層機(jī)器人噴涂轉(zhuǎn)速設(shè)定在42 000 r/min。

1.3 機(jī)器人噴涂方式

車(chē)身立面中涂機(jī)器人噴涂順序?yàn)橛缮舷蛳碌姆绞?，噴漆室送風(fēng)方式為上送下排，A區(qū)噴涂后漆霧會(huì)附著在B區(qū)（圖7），導(dǎo)致B區(qū)在噴涂前底面已經(jīng)粗糙不平，進(jìn)而影響上層漆膜的平整性。車(chē)身腰線以上部位為顧客感知的重點(diǎn)部位，將車(chē)身立面噴涂調(diào)整為由下向上噴涂后，可有效提升該部位中涂漆膜的平滑性。

圖7 噴涂方式對(duì)B區(qū)平滑性的影響Figure 7 Effect of spraying way on gliding property

2 色漆施工環(huán)節(jié)的優(yōu)化

色漆主要起到為車(chē)身提供顏色，對(duì)中涂表面進(jìn)行填充的作用。為達(dá)到車(chē)身顏色較高的亮度、閃爍感和質(zhì)感，色漆往往采用機(jī)器人兩站式噴涂，合理的兩站噴涂比例也有助于外觀的提升。色漆噴涂后合適的預(yù)烘干脫水率對(duì)外觀也起到至關(guān)重要的作用。針對(duì)黑色金屬漆外觀的優(yōu)化，主要從調(diào)整色漆機(jī)器人兩站噴涂比例，優(yōu)化預(yù)烘干脫水率兩方面開(kāi)展工作。

2.1 機(jī)器人噴涂比例

色漆流平對(duì)桔皮影響明顯，機(jī)器人外板噴涂為杯加杯兩站設(shè)置，在保證總流量不變的前提下將噴涂比例由兩站噴涂5∶5比例調(diào)整為一站噴涂，提高色漆流平時(shí)間和對(duì)中涂表面的填充效果。表1為機(jī)器人噴涂比例調(diào)整后對(duì)面涂后長(zhǎng)短波的影響。從表1中可以看出，機(jī)器人調(diào)整為一站噴涂后短波無(wú)明顯變化，長(zhǎng)波則明顯下降。

表1 機(jī)器人噴涂比例調(diào)整前后長(zhǎng)短波數(shù)據(jù)對(duì)比Table 1 Long wave and short wave data comparison before and after adjustment of spraying proportion

2.2 預(yù)烘干脫水率

由于采用“濕碰濕”工藝，因此金屬漆的干燥也很重要，在保證其與清漆層有足夠“潤(rùn)濕”的前提下，為避免痱子等漆膜弊病，一般油漆廠家建議預(yù)烘干后脫水率≥85%，表2顯示了不同脫水率下面涂后的長(zhǎng)短波數(shù)據(jù)。從表2中可以看出，隨著脫水率的增加，長(zhǎng)波呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，短波則呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。綜合考慮，將脫水率設(shè)定在85%～88%之間。

表2 預(yù)烘干脫水率的影響Table 2 Effect of dehydration rate

3 清漆施工環(huán)節(jié)的優(yōu)化

清漆層是實(shí)現(xiàn)裝飾性的重要涂層，其對(duì)整體涂層的耐候性、鮮映性和豐滿度等指標(biāo)至關(guān)重要。通?？赏ㄟ^(guò)增加清漆層膜厚，延長(zhǎng)流平時(shí)間（成熟線體流平時(shí)間固定，在此不作介紹）、提升清漆涂料自身流平性來(lái)提升漆膜外觀。

3.1 清漆膜厚

為減少漆膜的長(zhǎng)波桔皮可通過(guò)增加清漆的膜厚來(lái)實(shí)現(xiàn)。表3為通過(guò)噴板驗(yàn)證（試驗(yàn)板垂直放置）不同清漆膜厚對(duì)漆膜長(zhǎng)、短波的影響。從表3中可以看出，隨著清漆膜厚的增加，長(zhǎng)波呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，清漆膜厚對(duì)短波影響較小。且隨著清漆膜厚的增加，漆膜目視飽滿度增加。最終現(xiàn)場(chǎng)清漆膜厚確定在50～55 μm之間（涂層性能要求≥35 μm）。

表3 不同清漆膜厚對(duì)外觀的影響Table 3 Effect of CC thickness on appearance

3.2 清漆流平性

與油漆廠家共同制定方案：通過(guò)添加流平助劑來(lái)提升清漆流平性。表4為添加流平助劑前后車(chē)身長(zhǎng)短波桔皮數(shù)據(jù)對(duì)比。清漆涂料流平性的優(yōu)化需謹(jǐn)慎開(kāi)展，尤其需重點(diǎn)跟蹤確認(rèn)清漆內(nèi)板的流掛情況，及時(shí)開(kāi)展相關(guān)工藝的調(diào)整。

表4 添加流平助劑前后長(zhǎng)短波數(shù)據(jù)對(duì)比Table 4 Comparison of long wave and short wave before and after the addition of leveling additives

4 其它優(yōu)化措施

4.1 各涂層膜厚均勻性

在新車(chē)型各涂層膜厚調(diào)試的初期由于受制于調(diào)試方法或材料膜厚雖然滿足材料性能要求但各涂層膜厚均勻性較差，導(dǎo)致車(chē)身整體桔皮數(shù)據(jù)及目視效果“參差不齊”。此次，在提升各涂層膜厚均勻性上對(duì)以往調(diào)試流程及方法進(jìn)行優(yōu)化（圖8），在滿足中涂膜厚、清漆膜厚的前提下提升各涂層的膜厚均勻性。圖9為車(chē)身各涂層定點(diǎn)千點(diǎn)膜厚測(cè)量工具，以保證各涂層的膜厚均勻性，同時(shí)，調(diào)試時(shí)外板件的引入，也大大減少了調(diào)試用車(chē)數(shù)量，提升了調(diào)試效率。

圖8 中涂膜厚調(diào)試流程優(yōu)化Figure 8 Debugging process optimization of primer thickness

圖9 各涂層定點(diǎn)千點(diǎn)膜厚測(cè)量工具Figure 9 Fixed-point 1000-point film thickness measuring tool for each coating

4.2 內(nèi)板霧漆調(diào)整

車(chē)身內(nèi)外板均采用DURR機(jī)器人噴涂，噴涂工藝為內(nèi)板機(jī)器人噴涂（輸送為GO-STOP形式）+內(nèi)板點(diǎn)檢+外板機(jī)器人噴涂+外板點(diǎn)檢+外板流平+烘干。由于內(nèi)板噴涂到外板噴涂約歷時(shí)100 s。內(nèi)板漆霧在這段時(shí)間內(nèi)閃干，流平效果較差，且漆霧導(dǎo)致外板噴涂前基材表面不平整，在噴涂外板時(shí)影響油漆對(duì)于內(nèi)板漆霧的熔融及外板油漆的流平效果，導(dǎo)致各涂層漆霧部位桔皮嚴(yán)重，因此在內(nèi)板調(diào)試過(guò)程中需通過(guò)軌跡及參數(shù)優(yōu)化減少漆霧。

5 桔皮綜合調(diào)整結(jié)果

經(jīng)過(guò)重新調(diào)整中涂和清漆膜厚、提升各涂層膜厚均勻性、調(diào)整機(jī)器人噴涂霧化效果、色漆噴涂比例優(yōu)化、色漆預(yù)烘干脫水率控制、內(nèi)板漆霧調(diào)節(jié)等各方面綜合調(diào)整后，某SUV車(chē)型黑色金屬漆桔皮數(shù)據(jù)（表5）及目視效果均得到了顯著改善，目視上整體效果良好，整車(chē)漆面飽滿，漆膜均勻，光澤良好。

表5 綜合調(diào)整后某SUV車(chē)型黑色金屬漆外觀桔皮數(shù)據(jù)Table 5 The long wave and short wave of a SUV model black metallic paint after comprehensive adjustment

6 結(jié)語(yǔ)

車(chē)身桔皮的改善是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜和綜合性的過(guò)程，需綜合考慮涂裝各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，除上面介紹的中涂及面涂提升的幾個(gè)措施外還需關(guān)注以下因素：

（1） 板材及電泳粗糙度：為獲得高品質(zhì)的外觀，需考慮從板材開(kāi)始的各個(gè)涂層的表面指標(biāo)，一般要求Ra≤1 μm，電泳后表面粗糙度Ra≤0.3 μm；

（2） 涂料的更新：車(chē)型顏色從調(diào)試到完全批量生產(chǎn)往往需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，油漆投放后由于前期生產(chǎn)量少，涂料更新率低，涂料中的顏料、鋁粉、珠光等成分在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)剪切力作用下性能會(huì)發(fā)生變化，伴隨著色差、流掛等漆膜弊病問(wèn)題，為保證生產(chǎn)而做出的一些臨時(shí)調(diào)整必然會(huì)破壞原有的外觀桔皮質(zhì)量，因此需把握油漆更新率，保證生產(chǎn)穩(wěn)定性；

（3） 噴涂環(huán)境（溫濕度）穩(wěn)定性：噴涂環(huán)境對(duì)于保證漆膜外觀質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，對(duì)水性漆尤為重要，噴房的溫濕度直接影響著漆膜的流平，因此水性涂料施工的溫濕度應(yīng)嚴(yán)格控制在溫度（23±2）℃，濕度（65±5）%范圍內(nèi)；

（4） 烘干爐溫：在滿足油漆固化窗口的前提下，盡可能使升溫平緩。這樣一方面能延長(zhǎng)濕膜的流平時(shí)間，另一方面可避免由于急劇升溫而造成的漆膜針孔等缺陷；

（5） 涂層打磨：電泳或者中涂后對(duì)車(chē)身特殊部位（門(mén)把手下部、翼子板前角等）重新打磨是降低長(zhǎng)短波的有效方法，但需綜合考慮生產(chǎn)節(jié)拍、人員勞動(dòng)強(qiáng)度及車(chē)型產(chǎn)品定位等。