淺談汽車涂裝3C1B工藝體系及其橘皮改善探索

馬立平 吳鳳剛 （北京汽車股份有限公司,北京10010）
 

摘要：介紹了汽車涂裝3C1B工藝體系，分析了3C1B工藝體系與傳統(tǒng)的3C2B工藝體系的區(qū)別和優(yōu)劣勢，探討了橘皮的定義和檢測方式。并通過相關實驗與數(shù)據(jù)，探究了3C1B工藝體系下橘皮問題的影響因素。

關鍵詞：3C1B；橘皮；影響因素
 

0 引言

     
目前隨著生態(tài)環(huán)境的逐漸惡化，國內(nèi)很多企業(yè)也開始關注和重視環(huán)境保護工作,這對于汽車制造業(yè)的污染排放和所需承擔的環(huán)保責任提出了新的要求, 而作為汽車行業(yè)排放大戶的涂裝專業(yè)，首當其沖，正在做出相應的體系變革，以求能夠更好的節(jié)能減排。當前汽車涂裝行業(yè)已經(jīng)由傳統(tǒng)的C2B工藝體系向緊湊型工藝體系逐漸轉(zhuǎn)變, 緊湊型工藝體系中最主要代表為3C1B工藝體系。
 

1 汽車涂裝3C1B體系

    
3C1B涂裝工藝體系是將傳統(tǒng)的3C2B涂裝工藝體系簡化，將3C2B工藝體系下的中涂打磨、中涂擦凈、中涂烘干等工序被刪除，即為在電泳漆烘干打磨處理后，噴涂填充性和耐久性良好的水性中涂、著色的色漆涂層及耐久性良好的罩光清漆后，三種涂層連續(xù)濕碰濕噴涂后一起烘干的涂裝形式。3C1B工藝體系具體的優(yōu)勢如下：a.成本的優(yōu)勢：一次性設備的投入降低約300萬～500萬，水電氣等能源年度消耗降低約20%左右，人員成本降低約15元/臺；b.環(huán)保的優(yōu)勢：3C2B工藝體系下，溶劑型中涂+溶劑型色漆+溶劑型清漆的VOC排放量約為60g/㎡。而3C1B工藝體系下，溶劑型中涂+水性色漆+溶劑型清漆的VOC排放量約為35g/㎡，水性中涂+水性色漆+溶劑型清漆的VOC排放量約為25g/㎡，由此可見3C1B工藝體系的VOC排放是完全低于歐洲VOC排放標準的 （歐洲VOC排放標準為不高于35g/㎡）。由此可見，3C1B工藝體系由于具備前期設備投資小，后期水電氣能源消耗小、人工成本低、環(huán)保污染小等優(yōu)勢，逐漸受到各汽車企業(yè)青睞。

     
3C1B工藝體系由于刪除了許多工序以及連續(xù)的濕碰濕噴涂，決定了3C1B工藝體系的過程質(zhì)量管控較傳統(tǒng)的3C2B工藝體系更為嚴格，其中涂裝專業(yè)最重要、最常見的質(zhì)量管控項是橘皮。
 

2 3C1B體系橘皮改善探索

2.1 橘皮的定義

     
3C1B工藝體系較傳統(tǒng)的3C2B工藝體系外觀差主要體現(xiàn)的弊病為橘皮，橘皮具體表現(xiàn)為漆膜表面呈現(xiàn)橘子皮狀的目視效果。橘皮作為目前主機廠最常見的弊病，已經(jīng)成為影響客戶對乘用車感官評價的重要因素之一。橘皮是人們都可以目視到的波紋，是不論光澤的高低都可以觀察到的明暗相間的區(qū)域，橘皮的波長在0.1mm～10mm之間。波長可以分為兩種：長波（LW），是人距離車體約2m～ 3m 的距離上能目視到的波動；短波(SW)，是人距離車體約50 cm處可以目視到的波動。

2.2 橘皮的檢測方法

     橘皮的檢測方法可以分為2種。

2.2.1 目視檢測法

     這是從客戶的角度去評價乘用車外觀質(zhì)量的方法，通常人眼距離車體在0.5

～3m之間，通過在漆膜上尋找反射光（一般為雙管或三管熒光燈下），觀察反射光的清晰程度，就可以從感官上評估橘皮的程度。在橘皮嚴重的時候，熒光燈管看起來不清晰，燈管的曲線有不同程度的扭曲；橘皮不嚴重的時候，燈管看起來清晰。

2.2.2 儀器檢測法

     目視檢測法受現(xiàn)場環(huán)境及人的主觀意識影響較大，不能客觀的評價橘皮的狀態(tài)，因此主機廠一般采用橘皮儀進行檢測數(shù)據(jù)，通常監(jiān)測的數(shù)據(jù)為長波（LW），短波（SW），鮮映性（DOI）。其中長波、短波為數(shù)值越小，流平性越好，橘皮越不明顯。鮮映性為數(shù)值越大，流平性越好，橘皮越不明顯。橘皮的測量分為兩個區(qū)域，水平面和垂直面。目前主流車企橘皮數(shù)據(jù)控制在：車體水平面的長波≤10，車體水平面短波≤25，車體垂直面的長波≤15，車體垂直面的短波≤30。通過儀器測量對比，3C1B體系較3C2B體系橘皮效果略差。

3 橘皮影響因素的探索

3.1 底材對橘皮的影響

     車身鋼板的粗糙度及磷化膜電泳涂層的質(zhì)量好壞，直接決定著是否能夠提供給面涂層一個良好的涂層基礎，車身鋼板的粗糙度越小，說明鋼板板材越細膩，油漆層涂覆后表面波紋越小。經(jīng)過沖壓成型、油石打磨后，個別造型部位粗糙度約上升0.1左右，對橘皮影響不大，但要注意焊裝車間的銼刀痕和砂紙打磨印記，會造成粗糙度嚴重上升，影響涂裝外觀質(zhì)量。鋼板的粗糙度入廠檢驗應作為主機廠的一項重要檢驗項目，同時控制沖壓模具的清洗及清潔，可以保證焊裝車間不使用銼刀及粗打磨砂紙?zhí)幚碥嚿?。電泳涂層粗糙度一般要?le;0.3，這樣能收獲到比較優(yōu)良的油漆外觀，所以要不斷的更新和改進電泳涂料，提高電泳涂層質(zhì)量。

3.2 中涂膜厚對橘皮的影響

     為檢驗3C1B工藝體系下中涂膜厚對橘皮的影響，選擇相同粗糙度的電泳板，貼在工裝車上，手工噴涂不同的中涂膜厚，后機器人噴涂同樣的色漆、清漆，烘干后測量短波值。

     中涂膜厚在7～11μm區(qū)間內(nèi)，短波值偏大，到達16μm時，短波出現(xiàn)最小值，隨著膜厚的增加，短波值又逐漸加大，當膜厚達到25μm時，噴涂后出現(xiàn)痱子狀弊病。這是由于中涂膜厚處于偏薄狀態(tài)時，無法成膜，橘皮狀態(tài)明顯。膜厚處于偏厚狀態(tài)時，表面優(yōu)先成膜，漆膜里層的水分沒有揮發(fā)出來，導致流平狀態(tài)不佳，造成橘皮明顯。而中涂膜厚在16～19μm時，短波狀態(tài)較好。

3.3 色漆、清漆對橘皮的影響

     1）減少色漆膜厚、增加清漆膜厚，對橘皮的改善效果明顯，對短波的改善會有很大的幫助。

     2）掌握好色漆的干濕狀態(tài)對橘皮也有很大的影響，最佳狀態(tài)為色漆噴涂后，目視漆膜濕漉漉的有光澤，經(jīng)閃干后，用手觸摸不沾手。

     3）色漆兩道噴涂的比例對橘皮也有影響，在保持色漆噴涂總量一定的前提下，經(jīng)過實驗，第一道色漆噴涂和第二道色漆噴涂比例為6:4時比5:5時的短波值狀態(tài)要好。

3.4 噴漆室濕度對橘皮的影響

     濕度對于水性漆影響較大，通過觀察不同濕度下噴涂的漆膜橘皮數(shù)值來看，濕度的范圍控制是會影響漆膜外觀的。

     當濕度低于65%時短波數(shù)值突然增大。可見噴漆室的環(huán)境對橘皮的影響至關重要，對于金屬漆，建議濕度應高于65%。

3.5 其他因素

     橘皮的影響因素還有：1）涂料的黏度過高，造成涂料的流動性差，油漆噴涂后不能足夠的流平，形成橘皮；2）涂料的稀釋劑選用不當；3）噴涂距離過近或過遠；4）噴漆室風速過大或溫度過高；5）油漆霧化不良；6）清漆靜電噴涂電壓或轉(zhuǎn)速不當；7）晾干時間過短；8）油漆更新慢。

4 結語

     3C1B工藝體系的外觀質(zhì)量相比于傳統(tǒng)的3C2B工藝體系而言，是存在差距的，主要原因有兩點，一是由于3C1B工藝體系的中涂膜厚偏薄，約控制在20 μm以下，而3C2B工藝體系的中涂膜厚達25 ～35 μm，這就導致中涂層對于底材的填充性變差，這也說明了底材對于3C1B工藝體系的外觀有著至關重要的影響。二是因為3C1B工藝體系缺少了一道高溫烘烤工序，這對于底材的填充平滑性缺少了一道保障措施。但這種差距是可以縮小的，我們通過一系列的實驗得出一些改善3C1B外觀質(zhì)量的方法：1）優(yōu)化底材，控制鋼板的粗糙度及電泳的粗糙度，降低砂紙打磨量和減少電泳漆膜弊?。?）中涂膜厚控制在16～19μm之間，膜厚低于或高于這個范圍，都會造成橘皮短波值的增大；3）減少色漆膜厚，增加清漆膜厚，掌控好色漆的流平狀態(tài)，在噴涂總量一定的條件下，控制好色漆第一道噴涂與第二道噴涂的比例為6:4；4）控制噴漆室的濕度大于65%；5）控制好涂料黏度、稀釋劑的質(zhì)量、機器人噴涂參數(shù)、噴漆室溫度及風速、油漆霧化狀態(tài)、漆膜流平時間、油漆更新速度等。

     3C1B體系盡管有著節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點，但外觀質(zhì)量控制要求就要相對嚴格，而對于橘皮來講，在3C1B的緊湊型工藝體系下，會更加的明顯和不好控制，橘皮是一個相對復雜的問題，影響因素多且有的因素相互關聯(lián)和制約，因此要想控制橘皮，就需要運用多種手段和方式，全面綜合考慮多種因素，找到一個平衡點，才能得到良好的外觀質(zhì)量。