如何改善汽車(chē)門(mén)蓋經(jīng)涂裝涂膠烘烤后產(chǎn)生 PVC 膠泡的問(wèn)題？

在汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中，車(chē)門(mén)等開(kāi)閉件為了防腐和美觀的需要，需要進(jìn)行涂膠。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于包邊壓力、折邊膠位置、內(nèi)板切邊長(zhǎng)度、涂裝密封膠質(zhì)量和烘烤溫度等因素影響，會(huì)間接造成涂裝密封膠烘烤后表面形成氣泡，如圖 1所示，稱(chēng)之為 PVC膠泡。由于影響因素較多，工藝過(guò)程穩(wěn)定性控制困難，很難徹底消除，往往反復(fù)發(fā)生，是汽車(chē)廠工藝控制的難題。

 

該文從膠泡產(chǎn)生的原因展開(kāi)分析，研究膠泡產(chǎn)生的各項(xiàng)因素，建立膠泡問(wèn)題的控制方法，通過(guò)相關(guān)工藝參數(shù)調(diào)整，減少膠泡產(chǎn)生的頻率。

 

汽車(chē)門(mén)蓋類(lèi)零件一般采用包邊工藝，如圖 2 所示，通過(guò)包邊或滾邊方式將門(mén)蓋外板折彎壓實(shí)，為了防止門(mén)蓋內(nèi)外板攢動(dòng)，會(huì)在內(nèi)板和外板結(jié)合部位涂折邊膠。涂裝電泳后，在外板和內(nèi)板的結(jié)合部位涂 PVC密封膠，以防腐和保證美觀。

 

如圖 2 所示，門(mén)蓋包邊結(jié)構(gòu)中的包邊面與內(nèi)板之間存在間隙 ，內(nèi)含空氣。涂裝前處理和電泳過(guò)程中，水和電泳液滲入到包邊間隙，一般情況經(jīng)過(guò)電泳烘烤，液體能夠氣化排除，由于間隙過(guò)大或不均勻，可能殘留部分液體或PVC 膠中含有揮發(fā)性液體，當(dāng)再烘烤時(shí)液體受熱氣化膨脹產(chǎn)生氣泡，也可能是包邊間隙內(nèi)的空氣膨脹，將密封膠頂起，產(chǎn)生氣泡?？梢酝ㄟ^(guò)控制折邊膠的位置、折邊膠的多少、內(nèi)板切邊的長(zhǎng)度、包邊的壓力等方式控制包邊間隙，保證工藝穩(wěn)定性。但是，焊裝包邊面品質(zhì)量也是一個(gè)比較難以控制的因素，包邊面品質(zhì)量和包邊的角度、包邊軌跡、包邊壓力息息相關(guān)，所有通過(guò)控制包邊的參數(shù)解決膠泡問(wèn)題時(shí)，需要兼顧包邊面品質(zhì)量。這就給膠泡問(wèn)題的解決增加了難度。

針對(duì)外板包邊面與內(nèi)板之間存在水和空氣問(wèn)題，有兩種解決思路。一是留出排氣通道，使加熱膨脹的水蒸氣和空氣從排氣通道及時(shí)排除，避免腔體內(nèi)氣壓升高，思路 1

如圖 3 所示。二是折邊膠完全填實(shí)內(nèi)板與外板搭接的上下面，阻斷電泳液滲入包邊間隙內(nèi)，形成無(wú)空腔的環(huán)境，思路 2 如圖 3 所示。下面我們沿著上述 2 種思路進(jìn)行原因分析和措施優(yōu)化。

按照思路 1 的方法，膠泡產(chǎn)生的原因主要是折邊膠涂膠位置、膠量不當(dāng)，將包邊結(jié)構(gòu)中的排氣通道堵塞。當(dāng)對(duì)涂

 

完 PVC膠的車(chē)身進(jìn)行烘烤時(shí)，有以下 2種情況會(huì)導(dǎo)致 PVC膠表面出現(xiàn)氣泡。

 

1、空氣膨脹

 

空腔內(nèi)受熱膨脹的空氣，因受排氣通道阻塞的影響無(wú)法順利排出，將沿著內(nèi)、外板非涂膠貼合面的縫隙進(jìn)入 PVC膠的下面，隨著烘烤時(shí)間的加長(zhǎng)和車(chē)身溫度的升高，使得進(jìn)入 PVC膠下面氣體的體積不斷膨脹、氣壓不斷升高，最終使得 PVC膠表面出現(xiàn)氣泡。

 

根據(jù)查理定律，一定質(zhì)量的氣體在體積不變時(shí)，溫度升高（或降低）1℃，壓強(qiáng)的增加量（或減小量）等于它在 0℃時(shí)壓強(qiáng)的 1/273。一定質(zhì)量的氣體在體積不變時(shí)，它的壓強(qiáng)跟熱力學(xué)溫度成正比。如果氣體壓強(qiáng)用 p 表示，熱力學(xué)溫度用 T表示，查理定律可用以下公式表示 p1/p2 =T1/T2。涂裝 PVC膠烘烤溫度在 130℃ ~140℃，按照常溫 25℃，在130℃的環(huán)境下空腔內(nèi)的空氣壓力將較常溫提升 1.35倍。

 

 

 

根據(jù)上述影響因素分析，為了確保形成排氣通道，從涂膠位置、涂膠直徑均勻性、斷膠口進(jìn)行優(yōu)化。

 

首先，折邊膠位置優(yōu)化 ：控制涂膠位置距離外板翻邊面一定的距離，確保內(nèi)外板壓合后被擠壓的折邊膠不會(huì)溢出至排氣通道，同時(shí)涂膠膠型分為螺旋膠和直線膠，螺旋膠的膠量相對(duì)直線膠多，因此在設(shè)定邊距的時(shí)候需距離增大。以螺旋膠為例，一般設(shè)定折邊膠距離外板翻邊（7±1）mm為宜，改善案例如圖 4所示。

 

圖 4 涂膠位置優(yōu)化(螺旋狀膠型)

 

其次，涂膠直徑優(yōu)化 :通過(guò)調(diào)整機(jī)器人軌跡和速 度，避免涂膠起點(diǎn)和收尾點(diǎn)由于膠槍的壓力發(fā)生突變， 形成堆積現(xiàn)象。膠堆積處內(nèi)外板壓合后折邊膠會(huì)堵塞排 氣通道，形成密閉腔體?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整機(jī)器人涂膠速度 和涂膠設(shè)備壓力參數(shù)控制出膠速度。涂膠直徑優(yōu)化如圖 5 所示。

 

再次，局部斷膠:涂膠直徑、位置同時(shí)受過(guò)程因素影響，如氣溫、折邊膠黏稠度、設(shè)備等諸多不穩(wěn)定因素影響，為 此適當(dāng)增加一些斷膠口以便空氣順利排出，特別是通過(guò)調(diào) 整涂膠位置和涂膠量的情況無(wú)法徹底解決的部位，可以適 當(dāng)考慮折邊膠斷膠，或在容易起膠泡的尖角部位不涂 PVC 膠，如圖 5 所示。為了分析原因和判斷優(yōu)化的結(jié)果，可以 將包邊后的門(mén)總成外板邊緣 R 角打磨切開(kāi)檢查排氣通道是 否堵塞。

 

最后，涂裝溫度控制 :從膠泡形成的原因可以知，膠 泡是因?yàn)榘呴g隙殘留液體水分或形成封閉空腔，受熱水 分氣化或空氣膨脹形成。因此提高電泳漆烘烤過(guò)程的溫度 和時(shí)間，可使門(mén)蓋包邊鈑金內(nèi)的水分得到充分揮，降低門(mén) 蓋在車(chē)身涂 PVC 膠前的水分。同時(shí)，在 PVC 膠烘烤過(guò)程 中，采用低溫烘烤，降低空腔內(nèi)的氣體壓力和 PVC 膠內(nèi)揮 發(fā)氣體揮發(fā)速度。

通過(guò)對(duì)比 2 個(gè)不同工藝涂裝廠烘烤溫度條件下的結(jié)果，對(duì) 于采用同一套涂膠軌跡的機(jī)蓋和右前門(mén)進(jìn)行驗(yàn)證，烘烤溫 度對(duì)膠泡形成可以起到調(diào)節(jié)和優(yōu)化的作用。不同涂裝的烘 烤溫度對(duì)比見(jiàn)表 2。

 

 

從表 2 我們可以發(fā)現(xiàn)涂裝二廠電泳烘干溫度高于涂裝 一廠，同時(shí)涂裝二廠的膠烘干、中涂閃干溫度和時(shí)間都低 于涂裝一廠，按照查理定律和水蒸氣溫度與壓力的關(guān)系表得知，涂裝二廠出來(lái)的車(chē)身門(mén)蓋膠泡會(huì)低于涂裝一廠產(chǎn)生 的車(chē)身門(mén)蓋膠泡，實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 3。

 

因此，我們可以在條件允許的條件下，適當(dāng)提高電泳 烘干的溫度，延長(zhǎng)電泳烘干的時(shí)間，在保證油漆質(zhì)量的前 提下，降低油漆烘干的溫度。但是，考慮到烘干溫度和時(shí) 間對(duì)油漆質(zhì)量以及能耗的影響，可以調(diào)節(jié)的范圍有限。

 

除了以上因素，我們還需要考慮門(mén)蓋內(nèi)板切邊與外板 翻邊距離以及包邊壓力的影響，一般情況下我們需要保證 2 mm~3 mm 的間隙，間隙過(guò)大，包邊后內(nèi)外板的包邊間隙 過(guò)大，前處理和電泳液體容易進(jìn)入，不易烘干，產(chǎn)生膠泡 概率增加。如果間隙過(guò)小，內(nèi)板和外板容易干涉，影響門(mén) 蓋裝配尺寸。間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響包邊的質(zhì)量。同時(shí) 包邊壓力過(guò)小，也會(huì)造成包邊后內(nèi)外板間隙過(guò)大，但如果 包邊壓力過(guò)大，又會(huì)影響包邊面品質(zhì)量。一般情況下，我們優(yōu)先調(diào)試焊裝包邊質(zhì)量，可以在保證包邊質(zhì)量的前提下， 小心謹(jǐn)慎地增加包邊壓力，但包邊壓力的調(diào)節(jié)不作為解決 膠泡問(wèn)題的主要措施，因?yàn)榘厜毫?duì)門(mén)蓋包邊質(zhì)量影響 比較敏感，增加包邊壓力，系統(tǒng)穩(wěn)定性不好，影響包邊設(shè) 備的使用壽命。