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(jī)理及原因，通過對(duì)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(jì)要求建議，對(duì)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(duì)簡單、設(shè)備投資少和靈活度高等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地應(yīng)用于汽車整車舉升門的設(shè)計(jì)。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(shì)，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(duì)某車型的兩片式舉升門電泳流痕問題進(jìn)行充分的分析和驗(yàn)證，進(jìn)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(jī)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(jìn)入高溫烘房將電泳漆烤干。此時(shí)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(jìn)行打磨，返工以消除缺陷，對(duì)涂裝車間造成較大的材料和人力浪費(fèi)。如何實(shí)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(biāo)。通過研究可知，解決電泳流痕比較有效的方法是從設(shè)計(jì)端出發(fā)，通過設(shè)計(jì)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(jī)理

兩片式舉升門電泳流痕形成機(jī)理可從兩片式舉升門的結(jié)構(gòu)特征入手進(jìn)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?yàn)橐后w表面張力在細(xì)小縫隙中產(chǎn)生毛細(xì)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(dāng)兩片式舉升門進(jìn)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(jìn)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(xì)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(yán)重，通過調(diào)整車身膠的位置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)某車型兩片式舉升門電泳流痕問題展開調(diào)查，現(xiàn)場(chǎng)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(fèi)較多的人工，對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍影響較大，是現(xiàn)場(chǎng)急需解決的問題。對(duì)缺陷發(fā)生比例、嚴(yán)重程度等作進(jìn)一步數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(duì)現(xiàn)狀進(jìn)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(jī)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?yàn)殁k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(xì)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(chǎng)實(shí)圖

表1 某車型兩片式舉升門電泳流痕統(tǒng)計(jì)

打磨班次位置缺陷名稱過線數(shù)量/臺(tái)缺陷車數(shù)量/臺(tái)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(yán)重 C2舉升門牌照框下緣電泳流痕988687.7%狀態(tài)嚴(yán)重

2 解決方案與驗(yàn)證

2.1 解決方案

針對(duì)電泳流痕問題，常見的有效解決方案有以下三種：1）適當(dāng)調(diào)整烘烤參數(shù)：該方法是延長烘房升溫段的升溫時(shí)間，有效防止縫隙中的液體殘留爆沸流出。該方法對(duì)涂裝車間電泳烘房的設(shè)計(jì)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(jìn)效果不明顯，同時(shí)調(diào)整烘烤參數(shù)會(huì)影響整條線上的所有車型，應(yīng)用時(shí)需綜合考慮其對(duì)其他車型的影響。2）利用機(jī)械吹掃裝置：該方法是通過機(jī)械吹掃裝置，在車身進(jìn)入烘房前端加裝風(fēng)機(jī)，對(duì)容易形成積液的位置進(jìn)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(duì)于方便吹掃區(qū)域，采用該方法會(huì)有較好的改進(jìn)效果，而對(duì)于吹掃不可達(dá)的區(qū)域，采用該方法改進(jìn)效果一般。3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化：該方法是通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮小鈑金夾縫間隙區(qū)域，進(jìn)而減少縫隙中的液體殘留，達(dá)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(dá)的區(qū)域，因此不采用吹掃法。同時(shí)調(diào)整烘烤參數(shù)影響面較廣，一般不輕易采用。因此，針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(jì)來改善電泳流痕。具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)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(hào)產(chǎn)生原因?qū)Σ吣繕?biāo) 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(yàn)證

兩片式舉升門電泳流痕解決方案的第一步驗(yàn)證結(jié)果如圖3所示，共驗(yàn)證150輛車，驗(yàn)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(yàn)證車出現(xiàn)車身膠溢出的現(xiàn)象。

圖3 驗(yàn)證結(jié)果

表3 車身膠涂膠方式改進(jìn)后的電泳流痕統(tǒng)計(jì)表

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

2.3 優(yōu)化方案再驗(yàn)證

為解決車身膠溢出問題，對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行改進(jìn)和再驗(yàn)證，對(duì)車身膠距離縫隙邊緣的偏移量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，共驗(yàn)證150輛車，具體的調(diào)整方法如表4所示。由驗(yàn)證結(jié)果可知：1）當(dāng)偏移量為13 mm時(shí)，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?yàn)檐嚿砟z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(fēng)險(xiǎn)，不利于油漆涂膠；2）當(dāng)偏移量為15 mm時(shí)，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(dāng)偏移量為17 mm時(shí)，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(yuǎn)時(shí)，間隙區(qū)域相對(duì)較大，容易產(chǎn)生液體殘留，進(jìn)而導(dǎo)致電泳流痕。

表4 車身膠涂膠偏移量驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)表

參數(shù)名稱參數(shù)值 方法1方法2方法3 驗(yàn)證數(shù)量/臺(tái)505050 電泳流痕數(shù)量/臺(tái)028 電泳流痕發(fā)生率/%0416 車身膠溢出數(shù)量/臺(tái)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(gè)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(duì)后道工序影響較小。經(jīng)過驗(yàn)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(dǎo)中。對(duì)本案例進(jìn)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?yàn)殁k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(jìn)方案添加到設(shè)計(jì)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(jìn)行跟蹤。偏移量的設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證車狀態(tài)如圖4所示。

圖4 偏移量設(shè)計(jì)及驗(yàn)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(duì)兩片式舉升門的電泳流痕問題進(jìn)行充分的理論研究與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)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(dǎo)致液體殘留，因此，在設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)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(jì)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(jìn)和優(yōu)化要盡可能于項(xiàng)目前期提出，因?yàn)楹笃谔岢鰰?huì)增加修模費(fèi)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(fèi)用，采用優(yōu)化車身膠設(shè)計(jì)的方案費(fèi)用較少。5）在解決電泳流痕時(shí)，需要充分考慮采用的改進(jìn)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(jì)偏移量較小時(shí)，雖然能解決電泳流痕問題，卻會(huì)導(dǎo)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(shí)需要全面分析，盡可能選擇最符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的解決方案。

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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?yàn)檎囉推峁に?，E-mail:Weiya_Chen@saic-gm.com。