陳威涯

兩片式舉升門電泳流痕的形成原因與解決方案

陳威涯

（上汽通用汽車有限公司，上海 200120）

兩片式舉升門容易在兩片鈑金焊接縫處形成電泳流痕，影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，增加后道工序人工打磨成本。文章分析了兩片式舉升門電泳流痕形成的機理及原因，通過對兩片式舉升門電泳流痕問題的總結(jié)分析，提出了兩片式舉升門的設(shè)計要求建議，對解決相關(guān)電泳流痕問題提供了可供參考的方案。

兩片式舉升門；電泳流痕；車身膠；高溫烘烤

通過焊接方式將兩片鈑金連接在一起的舉升門稱為兩片式舉升門，因其工藝相對簡單、設(shè)備投資少和靈活度高等優(yōu)點，越來越多地應(yīng)用于汽車整車舉升門的設(shè)計。兩片式舉升門可以有效增加舉升門外形的多樣性，其本身沖壓成型難度低，成型成本也比單片式舉升門低。盡管兩片式舉升門相比于單片式舉升門擁有諸多優(yōu)勢，但兩片式舉升門容易在兩片鈑金焊接縫處形成電泳流痕，影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，增加后道工序人工打磨成本[1-4]。本文對某車型的兩片式舉升門電泳流痕問題進行充分的分析和驗證，進而提供了解決兩片式舉升門電泳流痕的有效方案。

1 電泳流痕形成機理及原因

1.1 電泳流痕簡介

電泳流痕是指產(chǎn)生于整車涂裝工藝過程中的一種表面質(zhì)量缺陷，一般產(chǎn)生于電泳烘房烘烤之后，整車經(jīng)過電泳、后道多次的沖洗和瀝水后需要進入高溫烘房將電泳漆烤干。此時若有液體殘留在鈑金夾縫或車體內(nèi)腔中，在經(jīng)過高溫烘烤后，這些液體升溫爆沸噴出在整車表面形成流痕。液體殘留容易產(chǎn)生于四門兩蓋的折邊處、后流水槽的鈑金搭接縫處以及側(cè)圍內(nèi)外鈑金搭接縫處等，因此，這些位置經(jīng)常發(fā)生電泳流痕。電泳流痕一旦產(chǎn)生，一般需要后道工序?qū)ζ溥M行打磨，返工以消除缺陷，對涂裝車間造成較大的材料和人力浪費。如何實現(xiàn)有效減少電泳流痕和改善電泳漆膜的表面質(zhì)量是油漆工藝環(huán)節(jié)目標。通過研究可知，解決電泳流痕比較有效的方法是從設(shè)計端出發(fā)，通過設(shè)計調(diào)整避免液體殘留在鈑金縫處[5-7]。

1.2 電泳留痕形成機理

兩片式舉升門電泳流痕形成機理可從兩片式舉升門的結(jié)構(gòu)特征入手進行研究。兩片式舉升門在經(jīng)過電泳、沖洗、瀝干等工序后，容易在兩片鈑金的夾縫處形成液體殘留，如圖1所示。夾縫中容易殘留液體的原因為液體表面張力在細小縫隙中產(chǎn)生毛細作用，使得縫隙中的液體得以克服自身重力而留在縫隙中，無法充分瀝干。由于縫隙中有液體殘留，當兩片式舉升門進入烘房后，隨著外部溫度不斷升高，殘留液體溫度也不斷地上升，進而轉(zhuǎn)入不穩(wěn)定的狀態(tài)。該狀態(tài)下原本穩(wěn)定的毛細作用被破壞，殘留液體從縫隙中流出，并最終在客戶可視的表面區(qū)域形成電泳流痕。一般情況下，鈑金間隙越長，即上下鈑金的重疊區(qū)域越大，產(chǎn)生的電泳流痕越嚴重，通過調(diào)整車身膠的位置可以實現(xiàn)對間隙長短的控制。

圖1 兩片式舉升門截面圖

1.3 電泳留痕形成原因

對現(xiàn)場某車型兩片式舉升門電泳流痕問題展開調(diào)查，現(xiàn)場如圖2所示。電泳流痕產(chǎn)生于牌照框下緣區(qū)域，影響范圍較大，后道打磨需要浪費較多的人工，對生產(chǎn)節(jié)拍影響較大，是現(xiàn)場急需解決的問題。對缺陷發(fā)生比例、嚴重程度等作進一步數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1所示，不同班次出現(xiàn)缺陷的位置以及缺陷車的占比基本一致。對現(xiàn)狀進行研究后發(fā)現(xiàn)，兩片式舉升門牌照框下緣的電泳流痕是由舉升門上/下片鈑金搭接縫中的液體殘留流出后滴落產(chǎn)生。根據(jù)兩片式舉升門電泳流痕形成機理，電泳流痕的形成與間隙的長短相關(guān)，因此，該舉升門電泳流痕的主要原因為鈑金搭接縫間隙較長、電泳后間隙積液較多，積液經(jīng)高溫烘烤后，毛細效應(yīng)失效，積液從縫隙中流出滴落在牌照框下緣產(chǎn)生電泳流痕。

圖2 兩片式舉升門現(xiàn)場實圖

表1 某車型兩片式舉升門電泳流痕統(tǒng)計

打磨班次位置缺陷名稱過線數(shù)量/臺缺陷車數(shù)量/臺缺陷占比備注 C1舉升門牌照框下緣電泳流痕1059085.7%狀態(tài)嚴重 C2舉升門牌照框下緣電泳流痕988687.7%狀態(tài)嚴重

2 解決方案與驗證

2.1 解決方案

針對電泳流痕問題，常見的有效解決方案有以下三種：1）適當調(diào)整烘烤參數(shù)：該方法是延長烘房升溫段的升溫時間，有效防止縫隙中的液體殘留爆沸流出。該方法對涂裝車間電泳烘房的設(shè)計要求較高，一般情況下，電泳烘房的調(diào)整窗口較小，采用該方法的改進效果不明顯，同時調(diào)整烘烤參數(shù)會影響整條線上的所有車型，應(yīng)用時需綜合考慮其對其他車型的影響。2）利用機械吹掃裝置：該方法是通過機械吹掃裝置，在車身進入烘房前端加裝風機，對容易形成積液的位置進行吹掃，在烘烤前將積液吹出，避免積液在烘烤過程中爆沸流出。對于方便吹掃區(qū)域，采用該方法會有較好的改進效果，而對于吹掃不可達的區(qū)域，采用該方法改進效果一般。3）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化：該方法是通過優(yōu)化設(shè)計，縮小鈑金夾縫間隙區(qū)域，進而減少縫隙中的液體殘留，達到改善電泳流痕的目的。

兩片式舉升門搭接縫位置特殊，屬于吹掃不可達的區(qū)域，因此不采用吹掃法。同時調(diào)整烘烤參數(shù)影響面較廣，一般不輕易采用。因此，針對生產(chǎn)現(xiàn)場某車型兩片式舉升門電泳流痕問題，建議通過優(yōu)化設(shè)計來改善電泳流痕。具體的優(yōu)化設(shè)計改進內(nèi)容如表2所示，解決措施分為兩步：第一步，將車身膠由原本的直線涂膠改成沿著扇形搭接縫涂膠；第二步，將車身膠距離縫隙邊緣的偏移量調(diào)整為15 mm。

表2 解決方案的具體內(nèi)容

序號產(chǎn)生原因?qū)Σ吣繕?1鈑金搭接縫間隙較大車身膠沿搭接縫方向涂膠減小搭接縫間隙 2鈑金搭接縫間隙較大調(diào)整車身膠距離縫隙位置減小搭接縫間隙

2.2 方案驗證

兩片式舉升門電泳流痕解決方案的第一步驗證結(jié)果如圖3所示，共驗證150輛車，驗證結(jié)果如表3所示。車身膠涂膠方式改成沿扇形鈑金縫涂膠后，可兜液的間隙區(qū)域顯著減少，電泳流痕狀態(tài)有明顯的改善，但部分驗證車出現(xiàn)車身膠溢出的現(xiàn)象。

圖3 驗證結(jié)果

表3 車身膠涂膠方式改進后的電泳流痕統(tǒng)計表

參數(shù)名稱參數(shù)值 第一周第二周第三周平均 驗證數(shù)量/臺50505050 電泳流痕數(shù)量/臺3.04.03.03.3 發(fā)生率/%6.08.06.06.7

2.3 優(yōu)化方案再驗證

為解決車身膠溢出問題，對優(yōu)化方案進行改進和再驗證，對車身膠距離縫隙邊緣的偏移量進行適當調(diào)整，共驗證150輛車，具體的調(diào)整方法如表4所示。由驗證結(jié)果可知：1）當偏移量為13 mm時，電泳流痕的發(fā)生率為0，但車身膠溢出的發(fā)生率為24%。這是因為車身膠離鈑金縫隙邊緣較近，車身膠受熱膨脹后容易溢出，溢出的車身膠存在影響油漆膠密封性能的風險，不利于油漆涂膠；2）當偏移量為15 mm時，電泳流痕的發(fā)生率為4%，且流痕狀態(tài)輕微，車身膠溢出的發(fā)生率較低（2%），車身膠溢出狀態(tài)輕微；3）當偏移量為17 mm時，電泳流痕的發(fā)生率較高（16%），車身膠溢出率為0，原因是車身膠離縫隙邊緣較遠時，間隙區(qū)域相對較大，容易產(chǎn)生液體殘留，進而導致電泳流痕。

表4 車身膠涂膠偏移量驗證統(tǒng)計表

參數(shù)名稱參數(shù)值 方法1方法2方法3 驗證數(shù)量/臺505050 電泳流痕數(shù)量/臺028 電泳流痕發(fā)生率/%0416 車身膠溢出數(shù)量/臺1210 車身膠溢出發(fā)生率/%2420

注：方法1的偏移量為13 mm；方法2的偏移量為15mm；方法3的偏移量為17mm。

綜上所述，將車身膠鈑金縫隙邊緣的偏移量設(shè)置為15 mm是一個比較合適的數(shù)值，在該偏移量下，電泳流痕發(fā)生率以及車身膠溢出發(fā)生率都比較低，且狀態(tài)輕微，對后道工序影響較小。經(jīng)過驗證，將此處車身膠偏移15 mm的工藝參數(shù)輸入至焊裝車間，并體現(xiàn)在其相關(guān)打膠工位的操作指導中。對本案例進行失效模式和影響分析，其潛在失效模式為電泳漆膜上有流痕缺陷；潛在的失效后果為影響電泳質(zhì)量、增加電泳打磨量；潛在的失效原因為鈑金間隙縫兜液；措施為調(diào)整車身膠與鈑金縫邊緣的距離。建議將該案例和改進方案添加到設(shè)計失效模式和影響分析（Design Failure Mode and Effects Analysis, DFMEA）、工藝失效模式和影響分析（Process Failure Mode and Effects Analysis, PFMEA）進行跟蹤。偏移量的設(shè)計以及驗證車狀態(tài)如圖4所示。

圖4 偏移量設(shè)計及驗證車狀態(tài)

3 結(jié)論

電泳流痕問題一直以來都是困擾涂裝車間的主要問題之一，有效解決電泳流痕問題需要具體問題具體分析。本文針對兩片式舉升門的電泳流痕問題進行充分的理論研究與現(xiàn)場驗證，得出了有效解決兩片式舉升門電泳流痕問題的方法，具體建議為1）直線搭接縫比扇形面搭接縫更不易導致液體殘留，因此，在設(shè)計環(huán)節(jié)建議將兩片式舉升門上/下片鈑金的搭接縫設(shè)計成直線搭接縫。2）搭接縫中的車身膠釋放需要沿著鈑金搭接邊緣方向進行釋放來減少液體殘留。3）車身膠與鈑金搭接邊緣的偏移量需設(shè)計為15 mm，該數(shù)值下兩片式舉升門的外觀質(zhì)量狀態(tài)最優(yōu)。4）結(jié)構(gòu)改進和優(yōu)化要盡可能于項目前期提出，因為后期提出會增加修模費用，在本文案例中，相比直接修改扇形面的搭接所需的修模費用，采用優(yōu)化車身膠設(shè)計的方案費用較少。5）在解決電泳流痕時，需要充分考慮采用的改進方法可能帶來的二次影響，此次兩片式舉升門的電泳流痕問題解決方案為設(shè)計偏移量較小時，雖然能解決電泳流痕問題，卻會導致車身膠溢出，因此，需要綜合考量?？傊?，涂裝工程師在解決電泳流痕問題時需要全面分析，盡可能選擇最符合現(xiàn)場實際的解決方案。

[1] 周忠長.淺談緊湊型SUV 車發(fā)蓋電泳二次流痕的成因與解決[J].制造與工藝,2021(2):148-150.

[2] 何彬,肖其弘.轎車電泳二次流痕缺陷分析與對策[J].中國涂料,2013(11):55-59.

[3] 肖俊,蘇素波.淺析車門包邊電泳二次流痕問題解決措施[J].現(xiàn)代涂裝,2020(6):50-54.

[4] 魏正璽,蔣朝福,秦小強.淺談車身電泳流痕問題的解決[J].上海涂料,2017(2):20-23.

[5] 劉元劭.淺析涂裝過程中的電泳流痕成因及解決措施[J].制造與工藝,2020(16):115-116.

[6] 李梁,王磊.車身電泳流痕產(chǎn)生原因分析與防治[J].涂料工業(yè),2020,50(4):76-80.

[7] 張濤,王俊杰,李剛.車身電泳二次流掛及水痕的原因分析及解決措施[C]//2013中國汽車工程學會涂裝技術(shù)分會學術(shù)年會.北京:中國汽車工程學會涂裝技術(shù)分會,2013:178-181.

Formation Reason and Solution of Electrophoretic Flow Marks of Two-piece Lifting Gate

CHEN Weiya

( SAIC General Motors Company Limited, Shanghai 200120, China )

The two-piece lifting gate is easy to form electrophoretic flow marks at the welding joints of two sheet metal pieces, which affects the appearance quality of the product and increases the cost of manual grinding in the following process. This paper analyzes the mechanism and reasons of electrophoresis flow marks of two-piece lifting gate, and proposes the design requirements of the two-piece lifting gate through the summary analysis of the problem of electrophoretic flow marks, which provides a reference scheme to solve the problem of electrophoretic flow marks.

Two-piece lifting gate; Electrophoretic flow marks; Body sealer; High bake

U445.58+5

A

1671-7988(2023)17-134-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.017.024

陳威涯（1991－），男，碩士，工程師，研究方向為整車油漆工藝，E-mail:Weiya_Chen@saic-gm.com。