李春艷，曾 平

（廣汽乘用車有限公司，廣東 廣州 511434）

面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，各個(gè)主機(jī)廠不斷提高轎車外觀零件的表面質(zhì)量。同時(shí)，為了降低車身涂裝對(duì)環(huán)境的污染，采用免中涂工藝，這導(dǎo)致涂料對(duì)零件表面形貌的遮蓋能力降低。為改善車身外觀零件的表面質(zhì)量，車身鋼板外觀、涂裝工藝及涂料均需作出相應(yīng)的優(yōu)化[1]。為了滿足車身外觀零件的表面質(zhì)量以及采用免中涂涂裝工藝，車身鋼板粗糙度已由0.6～1.6 μm，降低到0.6～1.3 μm[2]。這樣的變化，使車身外板鋼板的制造難度增大、成材率降低、成本增加。

1 面涂不良

某新車型在第二階段試制初期，出現(xiàn)了前后門外板面涂橘皮缺陷，如圖1 所示。該車型在免中涂涂裝產(chǎn)線與其他車型共線生產(chǎn)，并采用1K 清漆和粗糙度為0.6～1.3 μm 的鋼板。排查面涂關(guān)鍵參數(shù)鮮映性、長(zhǎng)波及短波發(fā)現(xiàn)，僅長(zhǎng)波數(shù)據(jù)不達(dá)標(biāo)，如表1 所示。面涂長(zhǎng)波和短波數(shù)據(jù)超過(guò)一定值后，就會(huì)出現(xiàn)面涂橘皮缺陷。改善橘皮缺陷，需要降低面涂長(zhǎng)波和短波數(shù)值。其他工序過(guò)程參數(shù)排查時(shí)，發(fā)現(xiàn)電泳粗糙度也存在不達(dá)標(biāo)，如表1所示。電泳粗糙主要影響短波，但短波可以疊加在長(zhǎng)波上，加重橘皮缺陷。在免中涂產(chǎn)線，長(zhǎng)波的主要影響因素是清漆[3]，包含清漆涂料和清漆噴涂工藝。而車身電泳后粗糙度的主要影響因素是鋼板外觀及電泳。考慮到電泳工序的涂料和工藝是共線車型共用，優(yōu)化后會(huì)影響其他車型，不能優(yōu)化。因此，從鋼板外觀、清漆涂料及清漆噴涂工藝等三個(gè)方面開(kāi)展優(yōu)化工作。

圖1 橘皮缺陷圖

表1 兩階段面涂長(zhǎng)波和電泳粗糙度數(shù)據(jù)

2 鋼板外觀優(yōu)化

2.1 鋼板外觀分析

第一階段試制使用鋼板（簡(jiǎn)稱：第一階段鋼板）和第二階段試制使用鋼板（簡(jiǎn)稱：第二階段鋼板）均為連續(xù)熱鍍鋅鐵合金鍍層烘烤硬化鋼板HC220BD+ZF，分別由G 鋼廠和A 鋼廠供貨。

運(yùn)用掃描電鏡觀察第一階段鋼板和第二階段鋼板表面形態(tài)和鍍層相構(gòu)成，如圖2 所示。由圖2可見(jiàn)，兩個(gè)階段鋼板材料表面鍍層形態(tài)和相構(gòu)成相近。

圖2 鋼板鍍層表面形態(tài)及相結(jié)構(gòu)

運(yùn)用粗糙度儀及波紋度儀測(cè)量第一階段鋼板和第二階段鋼板的粗糙度和波紋度，如表2 所示?？梢?jiàn)，第二階段鋼板粗糙度和波紋度明顯高于第一階段鋼板。結(jié)合表1 得出鋼板粗糙度和波紋度越小，電泳粗糙度越小。鍍鋅鋼板粗糙度是復(fù)制光整工序光整工作輥的粗糙度。根據(jù)鋼廠制造經(jīng)驗(yàn)，鍍鋅鋼板粗糙度是光整工作輥粗糙度70%左右即光整輥粗糙度70%左右復(fù)制給鍍鋅鋼板。因此，通過(guò)控制光整工作輥的粗糙度即可以控制鍍鋅鋼板粗糙度。波紋度是由軋輥的形狀誤差及軋機(jī)振動(dòng)造成的鋼板周期性波浪型偏差[4]。在汽車鋼板制造中，精確控制波紋度的方法不明確。因此，重點(diǎn)優(yōu)化鋼板粗糙度。

表2 鋼板外觀參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2 光整工作輥粗糙度優(yōu)化

為了獲得低粗糙度的鍍鋅鋼板，必須降低光整工作輥的粗糙度。

大部分光整工作輥粗糙度是通過(guò)砂輪磨輥+電火花毛化技術(shù)獲得的。生產(chǎn)外板鋼板的新光整工作輥粗糙度，一般為1.8 μm 左右。為了加工小粗糙度輥?zhàn)樱娀鸹娏骶鸵?。這會(huì)導(dǎo)致電極與輥?zhàn)又g的距離變小，當(dāng)距離變小到一定數(shù)值時(shí)，電極擦傷的可能性比較大。另外，當(dāng)電流減小到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)砂輪打磨缺陷殘留的問(wèn)題。經(jīng)多輪優(yōu)化，在保證生產(chǎn)安全、加工質(zhì)量穩(wěn)定及成本可控的情況下，新光整工作輥?zhàn)钚〈植诙葹?.4 μm±0.1 μm。這樣可以獲得粗糙度為1.0 μm 左右鋼板。采用這樣的工藝，鋼板粗糙度也沒(méi)有達(dá)到G 鋼廠水平。

光整工作輥粗糙度，隨著輥?zhàn)庸ぷ鲿r(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)降低。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)順序多輪優(yōu)化及驗(yàn)證，生產(chǎn)2 000～2 500 t 鋼板后，光整工作輥粗糙度可以降低0.1 μm。粗糙度為1.4 μm 新光整工作輥，生產(chǎn)4 000～5 000 t 鋼板后，再生產(chǎn)的鋼板粗糙度在0.8～0.9 μm。因此，通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)順序，可以獲得更低粗糙度的光整工作輥。但隨著光整工作輥工作時(shí)間的延長(zhǎng)，輥?zhàn)颖砻鏁?huì)被劃傷、壓傷、粘污物等，這就會(huì)帶來(lái)鋼板表面質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

因此，綜合上述兩種降低光整工作輥粗糙度的方法，降低光整工作輥粗糙度都是有限的，同時(shí)不同程度地帶來(lái)制造成本的增加。

2.3 鋼板粗糙度優(yōu)化

經(jīng)過(guò)A 鋼廠兩輪光整工作輥粗糙度的優(yōu)化，鋼板粗糙度由1.264 μm 降低到0.8～1.0 μm，如表3 和表4 所示。鋼板粗糙度降低，前后門外板電泳粗糙度和面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)均隨之降低。鋼板粗糙度由1.264 μm 降低到1.0～1.1 μm 時(shí)，電泳粗糙度和面涂長(zhǎng)波均顯著降低；當(dāng)鋼板粗糙度進(jìn)一步降低到0.8～1.0 μm 時(shí)，電泳粗糙度降低顯著，但面涂長(zhǎng)波降低程度變緩。說(shuō)明，鋼板粗糙與電泳粗糙度密切相關(guān)，鋼板粗糙度由1.264 μm 降低到1.0～1.1 μm 時(shí)，鋼板粗糙度的降低可顯著改善面涂橘皮缺陷，而鋼板粗糙度到降低1.0 μm 以下時(shí)，鋼板粗糙度對(duì)面涂橘皮缺陷影響小。

表3 前門外板鋼板粗糙度優(yōu)化后電泳粗糙度和面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)

表4 后門外板鋼板粗糙度優(yōu)化后電泳粗糙度和面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)鋼板粗糙度改善，前門外板電泳粗糙度和面涂長(zhǎng)波達(dá)到基準(zhǔn)要求，后門外板電泳粗糙度及面涂漆長(zhǎng)波均未達(dá)到基準(zhǔn)要求。但A 鋼廠受生產(chǎn)設(shè)備限制，其鋼板粗糙度僅可批量達(dá)到0.8～1.0 μm。若需進(jìn)一步降低，鋼板的制造成本大幅上升，并無(wú)法工業(yè)化供貨。因此，為消除面涂橘皮缺陷，鋼板粗糙度控制目標(biāo)為0.8～1.0 μm。

3 清漆涂料優(yōu)化

2 K 清漆較1 K 清漆具有優(yōu)異的目視效果，其長(zhǎng)波數(shù)據(jù)可以下降4 個(gè)單位[5]。因此，基于鋼板粗糙為0.8～1.0 μm，開(kāi)展2 K 清漆和1 K 清漆的實(shí)車面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)對(duì)比。對(duì)比結(jié)果，如表5 所示?？梢?jiàn)，2 K 清漆可以改善面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)，但面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)降低幅度不大，沒(méi)有達(dá)到4 個(gè)單位。這可能與涂裝工藝參數(shù)有關(guān)系。從數(shù)據(jù)上看，前門外板面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)均值可以達(dá)到2 K 清漆基準(zhǔn)要求，后門外板依然超出基準(zhǔn)要求。

表5 2 K 清漆和1 K 清漆面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)對(duì)比

4 清漆噴涂工藝優(yōu)化

清漆層是實(shí)現(xiàn)保護(hù)性和裝飾性的重要涂層，其對(duì)整體涂層的耐候性和鮮映性、豐滿度等外觀指標(biāo)至關(guān)重要。一般清漆層越厚長(zhǎng)波數(shù)值越小，面漆外觀效果也越好[6]。因此，基于鋼板粗糙度和涂料優(yōu)化，對(duì)清漆噴涂工藝進(jìn)行優(yōu)化，期望達(dá)到增加清漆膜厚降低長(zhǎng)波數(shù)據(jù)的目的。優(yōu)化結(jié)果如表6 所示。清漆噴涂流量提高5%～11%并噴涂時(shí)間增加6.4%后，前門外板面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)達(dá)到基準(zhǔn)要求并獲得進(jìn)一步改善，后門外板面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)有局部點(diǎn)位超出基準(zhǔn)要求?？紤]到繼續(xù)增加噴涂時(shí)間，對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍影響大，因此，進(jìn)一步提高清漆噴涂流量驗(yàn)證。清漆噴涂流量進(jìn)一步提高后，前后門外板面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)進(jìn)一步改善，均達(dá)到2 K清漆基準(zhǔn)要求，并消除橘皮缺陷，如圖3 所示。為保證外觀質(zhì)量及控制成本，清漆涂裝工藝優(yōu)化目標(biāo)為清漆流量提高10%～15%、噴涂時(shí)間增加6.4%。

表6 涂裝工藝優(yōu)化及面涂長(zhǎng)波數(shù)據(jù)

圖3 消除橘皮缺陷圖

5 結(jié)束語(yǔ)

該車型車身外觀橘皮缺陷雖然發(fā)生在試制階段，但驗(yàn)證和優(yōu)化過(guò)程均在現(xiàn)有涂裝線上進(jìn)行，因現(xiàn)有涂裝線是多車型共用，驗(yàn)證和優(yōu)化的前提條件是不能影響其它車型的生產(chǎn)，所以就導(dǎo)致不能對(duì)所有的影響因素進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)鋼板的外觀參數(shù)（表面粗糙度）、清漆及清漆噴涂工藝參數(shù)的優(yōu)化證明：1）將鋼板粗糙度由1.264 μm 降低到0.8～1.0 μm、清漆噴涂流量提高10%～15%、鏈速降低6.4%即噴涂時(shí)間增加，對(duì)改善車身外觀橘皮作用貢獻(xiàn)度較大；2）清漆由1 K 變?yōu)? K，對(duì)改善車身外觀橘皮有一定作用，但是貢獻(xiàn)度較小。