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浅谈汽车涂装3C1B工艺体系及其橘皮改善探索

2018-11-26 22:51:54·  来源:现代涂料与涂装
   
介绍了汽车涂装3C1B工艺体系,分析了3C1B工艺体系与传统的3C2B工艺体系的区别和优劣势,探讨了橘皮的定义和检测方式。并通过相关实验与数据,探究了3C1B工艺体系下橘皮问题的影响因素。
马立平 吴凤刚 (北京汽车股份有限公司,北京10010)
 
摘要:介绍了汽车涂装3C1B工艺体系,分析了3C1B工艺体系与传统的3C2B工艺体系的区别和优劣势,探讨了橘皮的定义和检测方式。并通过相关实验与数据,探究了3C1B工艺体系下橘皮问题的影响因素。
关键词:3C1B;橘皮;影响因素
 
0 引言
     
目前随着生态环境的逐渐恶化,国内很多企业也开始关注和重视环境保护工作,这对于汽车制造业的污染排放和所需承担的环保责任提出了新的要求, 而作为汽车行业排放大户的涂装专业,首当其冲,正在做出相应的体系变革,以求能够更好的节能减排。当前汽车涂装行业已经由传统的C2B工艺体系向紧凑型工艺体系逐渐转变, 紧凑型工艺体系中最主要代表为3C1B工艺体系。
 
1 汽车涂装3C1B体系
    
3C1B涂装工艺体系是将传统的3C2B涂装工艺体系简化,将3C2B工艺体系下的中涂打磨、中涂擦净、中涂烘干等工序被删除,即为在电泳漆烘干打磨处理后,喷涂填充性和耐久性良好的水性中涂、着色的色漆涂层及耐久性良好的罩光清漆后,三种涂层连续湿碰湿喷涂后一起烘干的涂装形式。3C1B工艺体系具体的优势如下:a.成本的优势:一次性设备的投入降低约300万~500万,水电气等能源年度消耗降低约20%左右,人员成本降低约15元/台;b.环保的优势:3C2B工艺体系下,溶剂型中涂+溶剂型色漆+溶剂型清漆的VOC排放量约为60g/㎡。而3C1B工艺体系下,溶剂型中涂+水性色漆+溶剂型清漆的VOC排放量约为35g/㎡,水性中涂+水性色漆+溶剂型清漆的VOC排放量约为25g/㎡,由此可见3C1B工艺体系的VOC排放是完全低于欧洲VOC排放标准的 (欧洲VOC排放标准为不高于35g/㎡)。由此可见,3C1B工艺体系由于具备前期设备投资小,后期水电气能源消耗小、人工成本低、环保污染小等优势,逐渐受到各汽车企业青睐。
     
3C1B工艺体系由于删除了许多工序以及连续的湿碰湿喷涂,决定了3C1B工艺体系的过程质量管控较传统的3C2B工艺体系更为严格,其中涂装专业最重要、最常见的质量管控项是橘皮。
 
2 3C1B体系橘皮改善探索
2.1 橘皮的定义
     
3C1B工艺体系较传统的3C2B工艺体系外观差主要体现的弊病为橘皮,橘皮具体表现为漆膜表面呈现橘子皮状的目视效果。橘皮作为目前主机厂最常见的弊病,已经成为影响客户对乘用车感官评价的重要因素之一。橘皮是人们都可以目视到的波纹,是不论光泽的高低都可以观察到的明暗相间的区域,橘皮的波长在0.1mm~10mm之间。波长可以分为两种:长波(LW),是人距离车体约2m~ 3m 的距离上能目视到的波动;短波(SW),是人距离车体约50 cm处可以目视到的波动。

2.2 橘皮的检测方法
     橘皮的检测方法可以分为2种。
2.2.1 目视检测法
     这是从客户的角度去评价乘用车外观质量的方法,通常人眼距离车体在0.5
~3m之间,通过在漆膜上寻找反射光(一般为双管或三管荧光灯下),观察反射光的清晰程度,就可以从感官上评估橘皮的程度。在橘皮严重的时候,荧光灯管看起来不清晰,灯管的曲线有不同程度的扭曲;橘皮不严重的时候,灯管看起来清晰。
2.2.2 仪器检测法
     目视检测法受现场环境及人的主观意识影响较大,不能客观的评价橘皮的状态,因此主机厂一般采用橘皮仪进行检测数据,通常监测的数据为长波(LW),短波(SW),鲜映性(DOI)。其中长波、短波为数值越小,流平性越好,橘皮越不明显。鲜映性为数值越大,流平性越好,橘皮越不明显。橘皮的测量分为两个区域,水平面和垂直面。目前主流车企橘皮数据控制在:车体水平面的长波≤10,车体水平面短波≤25,车体垂直面的长波≤15,车体垂直面的短波≤30。通过仪器测量对比,3C1B体系较3C2B体系橘皮效果略差。
3 橘皮影响因素的探索
3.1 底材对橘皮的影响
     车身钢板的粗糙度及磷化膜电泳涂层的质量好坏,直接决定着是否能够提供给面涂层一个良好的涂层基础,车身钢板的粗糙度越小,说明钢板板材越细腻,油漆层涂覆后表面波纹越小。经过冲压成型、油石打磨后,个别造型部位粗糙度约上升0.1左右,对橘皮影响不大,但要注意焊装车间的锉刀痕和砂纸打磨印记,会造成粗糙度严重上升,影响涂装外观质量。钢板的粗糙度入厂检验应作为主机厂的一项重要检验项目,同时控制冲压模具的清洗及清洁,可以保证焊装车间不使用锉刀及粗打磨砂纸处理车身。电泳涂层粗糙度一般要求≤0.3,这样能收获到比较优良的油漆外观,所以要不断的更新和改进电泳涂料,提高电泳涂层质量。
3.2 中涂膜厚对橘皮的影响
     为检验3C1B工艺体系下中涂膜厚对橘皮的影响,选择相同粗糙度的电泳板,贴在工装车上,手工喷涂不同的中涂膜厚,后机器人喷涂同样的色漆、清漆,烘干后测量短波值。
     中涂膜厚在7~11μm区间内,短波值偏大,到达16μm时,短波出现最小值,随着膜厚的增加,短波值又逐渐加大,当膜厚达到25μm时,喷涂后出现痱子状弊病。这是由于中涂膜厚处于偏薄状态时,无法成膜,橘皮状态明显。膜厚处于偏厚状态时,表面优先成膜,漆膜里层的水分没有挥发出来,导致流平状态不佳,造成橘皮明显。而中涂膜厚在16~19μm时,短波状态较好。
3.3 色漆、清漆对橘皮的影响
     1)减少色漆膜厚、增加清漆膜厚,对橘皮的改善效果明显,对短波的改善会有很大的帮助。
     2)掌握好色漆的干湿状态对橘皮也有很大的影响,最佳状态为色漆喷涂后,目视漆膜湿漉漉的有光泽,经闪干后,用手触摸不沾手。
     3)色漆两道喷涂的比例对橘皮也有影响,在保持色漆喷涂总量一定的前提下,经过实验,第一道色漆喷涂和第二道色漆喷涂比例为6:4时比5:5时的短波值状态要好。
3.4 喷漆室湿度对橘皮的影响
     湿度对于水性漆影响较大,通过观察不同湿度下喷涂的漆膜橘皮数值来看,湿度的范围控制是会影响漆膜外观的。
     当湿度低于65%时短波数值突然增大。可见喷漆室的环境对橘皮的影响至关重要,对于金属漆,建议湿度应高于65%。
3.5 其他因素
     橘皮的影响因素还有:1)涂料的黏度过高,造成涂料的流动性差,油漆喷涂后不能足够的流平,形成橘皮;2)涂料的稀释剂选用不当;3)喷涂距离过近或过远;4)喷漆室风速过大或温度过高;5)油漆雾化不良;6)清漆静电喷涂电压或转速不当;7)晾干时间过短;8)油漆更新慢。
4 结语
     3C1B工艺体系的外观质量相比于传统的3C2B工艺体系而言,是存在差距的,主要原因有两点,一是由于3C1B工艺体系的中涂膜厚偏薄,约控制在20 μm以下,而3C2B工艺体系的中涂膜厚达25 ~35 μm,这就导致中涂层对于底材的填充性变差,这也说明了底材对于3C1B工艺体系的外观有着至关重要的影响。二是因为3C1B工艺体系缺少了一道高温烘烤工序,这对于底材的填充平滑性缺少了一道保障措施。但这种差距是可以缩小的,我们通过一系列的实验得出一些改善3C1B外观质量的方法:1)优化底材,控制钢板的粗糙度及电泳的粗糙度,降低砂纸打磨量和减少电泳漆膜弊病;2)中涂膜厚控制在16~19μm之间,膜厚低于或高于这个范围,都会造成橘皮短波值的增大;3)减少色漆膜厚,增加清漆膜厚,掌控好色漆的流平状态,在喷涂总量一定的条件下,控制好色漆第一道喷涂与第二道喷涂的比例为6:4;4)控制喷漆室的湿度大于65%;5)控制好涂料黏度、稀释剂的质量、机器人喷涂参数、喷漆室温度及风速、油漆雾化状态、漆膜流平时间、油漆更新速度等。
     3C1B体系尽管有着节能、环保等诸多优点,但外观质量控制要求就要相对严格,而对于橘皮来讲,在3C1B的紧凑型工艺体系下,会更加的明显和不好控制,橘皮是一个相对复杂的问题,影响因素多且有的因素相互关联和制约,因此要想控制橘皮,就需要运用多种手段和方式,全面综合考虑多种因素,找到一个平衡点,才能得到良好的外观质量。