淺談汽車保險(xiǎn)杠噴涂工藝調(diào)試

0 引言

保險(xiǎn)杠是汽車上重要的塑料件，隨著汽車的大面積普及，消費(fèi)者對(duì)保險(xiǎn)杠的要求也越來(lái)越高，不僅要求顏色絢麗，更要求與車身顏色完全一致，這就對(duì)噴涂工藝提出了更高的要求。

汽車保險(xiǎn)杠所用材料為塑料，目前占主流的是PP（改性聚丙烯）材料。由于塑料的不導(dǎo)電性、材質(zhì)軟、不耐高溫等特性，其涂裝工藝與車身涂裝相比有其特殊性，本文在調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)塑料件噴漆調(diào)試工藝進(jìn)行了系統(tǒng)性說(shuō)明。

1 噴漆工藝流程

與車身噴漆工藝一樣，保險(xiǎn)杠噴漆工藝也有3C2B和3C1B之分，筆者所在工廠使用3C1B工藝，工藝流程如下：

前處理→水分烘干→火焰處理→底漆噴涂→流平→色漆噴涂→流平→清漆噴涂→流平→烘干→下件拋光

1.1   油漆

與車身所用油漆種類一樣，保險(xiǎn)杠所用油漆也分水性漆和溶劑型漆。水性漆，受限于成本高、施工工藝難度大及耐候性不佳等因素，目前并沒(méi)有被廣泛使用，主要還是應(yīng)用溶劑型漆（3C2B或3C1B）。筆者所在工廠采用溶劑型3C1B工藝。

由于塑料件不耐高溫，所用油漆需為低溫烘干型，烘干溫度需低于90 ℃。通常使用溶劑型1K底漆和1K色漆，2K溶劑型低溫清漆。

由于塑料件是絕緣體，為提高油漆利用率，需使用可導(dǎo)電的底漆。可導(dǎo)電的底漆噴涂時(shí)使用空氣噴涂，底漆將保險(xiǎn)杠和支具連接形成導(dǎo)電體，后續(xù)色漆和清漆噴涂時(shí)即可使用靜電噴涂，以提高油漆利用漆并提高金屬漆的噴涂效果。對(duì)于底漆的導(dǎo)電性，一般要求底漆電阻<0.3 MΩ。

油漆的黏度越高，其霧化效果越差，不利于噴涂效率的提高，通?？扇?/span>13~20 s（DIN4#/ 23℃）。

1.2   火焰處理

塑料的表面張力低于金屬，屬于低表面能物質(zhì)，故不利于涂膜的附著。為增強(qiáng)塑料件的附著力或釋放塑料件內(nèi)應(yīng)力需采取火焰處理、提前烘烤、在塑料件表面用溶劑擦拭以去除內(nèi)應(yīng)力等措施，這些表面處理的方法如選用適當(dāng)會(huì)大大提高塑料件的施工性能。

塑料對(duì)涂料的附著力差，是因?yàn)樗芰戏肿訕O性小、結(jié)晶度大、表面張力低、浸潤(rùn)性差、表面光滑，直接噴涂油漆容易導(dǎo)致漆膜脫落等質(zhì)量缺陷。使用機(jī)器人等離子火焰處理工藝，以1 000~2 800 ℃的高溫丙烷或天然氣火焰快速接觸工件表面，可以使塑料件表層分子局部氧化以改善其表面的浸潤(rùn)性和附著性。火焰處理的另一功能是可以消除塑料表面的毛刺，提高噴涂合格率。

火焰處理的效果如何，需要使用達(dá)因藥水進(jìn)行檢測(cè)。將不同濃度的達(dá)因藥水涂抹在經(jīng)火焰處理后的保險(xiǎn)杠表面，若藥水在3 s內(nèi)保持均勻，說(shuō)明處理后的表面張力好于對(duì)應(yīng)濃度藥水的表面張力，若藥水收縮成液滴，則表面張力低于此濃度藥水的表面張力。一般來(lái)講，保險(xiǎn)杠表面張力介于濃度為38%~44%的達(dá)因藥水的表面張力時(shí)即可。如果火焰處理過(guò)度，保險(xiǎn)杠表面張力過(guò)大，容易造成漆膜流掛。需要注意的是，火焰處理20 min后，保險(xiǎn)杠表面張力會(huì)逐漸恢復(fù)，因此，需在20 min內(nèi)進(jìn)行噴涂。

1.3   工藝條件

噴漆環(huán)境：溫度要求（23±2）℃，相對(duì)濕度要求（65±5）%。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，北方秋冬季節(jié)夜間溫度低，噴漆室溫度不易控制，夜間生產(chǎn)時(shí)可將清漆流量降低3%左右，可有效避免流掛等缺陷產(chǎn)生同時(shí)可保證生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行。

流平時(shí)間：底漆、色漆噴涂后需保證7~10 min的流平時(shí)間，以保證油漆充分流平和閃干。清漆后需保證10~15 min的流平時(shí)間，充足的流平時(shí)間不僅可以保證良好的外觀效果，還可以避免痱子等缺陷的產(chǎn)生。如流平時(shí)間不足，可以通過(guò)調(diào)整油漆中快干溶劑的加入量以調(diào)整漆膜閃干效果。

烘干溫度：塑料件不耐高溫，烘干溫度一般需要<90 ℃。烘干條件為80℃/30 min或85℃/25 min，升溫速度小于7 ℃/min較好。

風(fēng)速：需保證風(fēng)速大于0.3 m/s，否則過(guò)噴漆霧不易控制，容易污染已噴涂部位。

2 噴涂調(diào)試

2.1   仿形注意事項(xiàng)

保險(xiǎn)杠噴涂，由于靜電效應(yīng)來(lái)自底漆的導(dǎo)電性，靜電效應(yīng)不如車身噴涂，因此噴涂槍距（旋杯與保險(xiǎn)杠表面間的距離）比車身噴涂稍小，一般為175-200 mm。噴涂間距（噴涂行間距）可為60~100mm，一般為80 mm。

噴涂速度一般為400~800 mm/s。

噴涂順序可分從下至上和從上至下2種。從仿形編制上考慮，前者更容易且更常規(guī)一點(diǎn)，但如果噴漆室風(fēng)速控制不好，則噴涂上部時(shí)，漆霧會(huì)落至已噴涂的下部，形成漆膜缺陷。從這一點(diǎn)考慮，噴涂順序采用從上至下時(shí)效果更好。

由于保險(xiǎn)杠材質(zhì)較軟，安裝在支具上后，形狀會(huì)有變化。因此靠三維模型制作的離線仿形無(wú)法直接用到現(xiàn)場(chǎng)，需要現(xiàn)場(chǎng)示教，逐點(diǎn)校正。需要注意的是，保險(xiǎn)杠左/右側(cè)的仿形無(wú)法直接鏡像，仿形時(shí)一定要注意左/右側(cè)軌跡的對(duì)稱性，同時(shí)由于難以保證噴涂角度完全對(duì)稱，噴涂刷子號(hào)要分開(kāi)設(shè)置，以上兩點(diǎn)便于噴涂參數(shù)的調(diào)整以達(dá)到一致的外觀質(zhì)量。

2.2   噴涂參數(shù)

關(guān)于噴涂參數(shù)，首先要了解噴涂機(jī)器人配置。

噴漆機(jī)器人可使用壁掛式或底座式均可，具體使用何種方式可根據(jù)噴房寬度及保險(xiǎn)杠支具形態(tài)來(lái)確定。

噴漆工藝配置方式如表1所列。

表1 噴涂工藝配置

配置1：目前絕大部分保險(xiǎn)杠生產(chǎn)工廠均使用此種工藝配置，其優(yōu)點(diǎn)是：BC第1道靜電旋杯噴涂可保證較高的上漆率，并可保證漆膜均勻，主要作用是提高膜厚；第2道使用空氣噴槍，主要作用是使用高速空氣流來(lái)調(diào)整金屬漆中的鋁粉排列，便于漆膜明度調(diào)整，同時(shí)由于噴幅可靈活設(shè)置，便于邊角及凹槽部位的上漆。CC第1道噴涂使用空氣噴槍，主要作用是保證邊角及凹槽部位的上漆，同時(shí)大面上淺噴一層清漆；第2道使用靜電旋杯，即要保證大面噴涂，提高上漆率，保證膜厚達(dá)到要求，提高膜厚，提高外觀效果。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，CC第1道和第1道噴涂膜厚比例為3∶7或4∶6時(shí)，效果最好。此工藝對(duì)桔皮的改善效果很好，有利于改善外觀效果。

配置2：使用此配置的前提條件是，機(jī)器人霧化器配置雙成形空氣環(huán)且可使噴幅呈螺旋形（有利于邊角和凹槽部位的上漆），此配置的優(yōu)點(diǎn)是上漆率高，漆膜均勻，缺點(diǎn)是金屬漆中的鋁粉排列不易控制，明度調(diào)整困難。如果BC第2道配置8 bar壓縮空氣，則會(huì)有利于金屬漆明度的調(diào)整。

筆者所在工廠使用配置2，旋杯口徑為59 mm，使用雙成型空氣，內(nèi)環(huán)為斜孔，控制噴幅成螺旋狀，有利于復(fù)雜面噴涂，噴涂力度大，屬硬噴涂，有利于控制鋁粉排列；外環(huán)為直孔，控制噴幅大小，噴涂力度小，屬軟噴涂。常用噴涂參數(shù)如表2所示

表2 噴涂參數(shù)范圍

金屬漆噴涂時(shí)，色漆第1道使用軟噴涂，以提高膜厚為主，第2道使用硬噴涂，以改善鋁粉排列，調(diào)整明度為主。膜厚比例以7∶3或6∶4為佳。

2.3  膜厚

對(duì)于3C1B噴涂工藝，常規(guī)的膜厚要求見(jiàn)表3所列。

表3 膜厚要求

膜厚測(cè)試仍以貼板測(cè)試為主，但要注意：由于保險(xiǎn)杠本身沒(méi)有導(dǎo)電性，底漆使用空氣噴涂（無(wú)靜電），膜厚測(cè)試直接貼板即可。但色漆和清漆測(cè)試時(shí)就需要保證導(dǎo)電性，在保險(xiǎn)杠表面貼板，將測(cè)試板需要測(cè)量膜厚的部位用膠帶遮住，噴涂完底漆后再揭掉，然后噴涂色漆或清漆，烘干后可測(cè)試膜厚。由于無(wú)法保證測(cè)試板表面的導(dǎo)電性與帶底漆的保險(xiǎn)杠完全一致，此方法只可用于初步膜厚測(cè)試。精確的膜厚數(shù)據(jù)要通過(guò)將保險(xiǎn)杠剪成小片，然后用顯微鏡觀察并測(cè)量涂層的精確膜厚。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，這兩種測(cè)試方法的膜厚數(shù)據(jù)差別<10%。

2.4  色差控制

保險(xiǎn)杠噴涂調(diào)試的最大難點(diǎn)就是顏色控制，由于保險(xiǎn)杠顏色需要與車身匹配，在陽(yáng)光下目視顏色無(wú)差別，顏色調(diào)試才算成功。

對(duì)于素色漆（白色、黑色、紅色等），基本上顏色只隨膜厚變化而有所變化，顏色調(diào)整相對(duì)容易，正常情況下只需保證膜厚達(dá)標(biāo)且均勻即可。如果膜厚已達(dá)標(biāo)，而顏色仍有偏差，說(shuō)明油漆本身顏色不正，需要由油漆廠家根據(jù)色差測(cè)試結(jié)果在油漆中加入需要的色漿以對(duì)顏色進(jìn)調(diào)地整。

對(duì)于金屬漆(金色、銀色等)，由于其中的鋁粉排列會(huì)引起隨角異色效應(yīng)，顏色調(diào)整難度較大，不僅涉及色相的調(diào)整，明度調(diào)整更是關(guān)鍵。關(guān)于色相（a值、b值）調(diào)整，如同素色漆一樣，需要保證膜厚并適當(dāng)在油漆中加入色漿來(lái)進(jìn)行調(diào)整。關(guān)于明度（L值）調(diào)整，需做以下說(shuō)明。

圖1為多角度測(cè)量所使用的角度，15°、25°為近鏡面反射角，其鏡面反射色主要受金屬片或珠光粉顏料的定向排列影響。45°為直視角，是目視樣板的最佳角度，受鋁粉珠光粉排列與著色顏料的雙重影響。75°和110°為側(cè)視角，受著色顏料影響最大。

噴涂工藝不同，金屬漆中鋁粉排列會(huì)有很大差別，圖2和3是兩種典型的排列方式，

圖2中鋁粉趨于橫向排列，各角度均有反射，效果較好。色漆漆膜噴得干一點(diǎn)，第2道噴涂時(shí)空氣力度大一點(diǎn)，有利于鋁粉趨于橫向排列。色漆第2道使用空氣噴槍，效果會(huì)更好。

圖3中鋁粉豎向排列，小角度由于反射受阻，L值偏低發(fā)暗。色漆第2道使用旋杯噴涂時(shí)，由于受旋轉(zhuǎn)力及靜電影響，鋁粉傾向豎直排列，L值調(diào)整難度較大，噴漆調(diào)試時(shí)需要多做測(cè)試。

根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)及與油漆廠家交流，噴涂參數(shù)對(duì)濕膜狀態(tài)及L值的影響趨勢(shì)見(jiàn)表4。噴漆調(diào)試時(shí)可以根據(jù)多角度測(cè)量原理及表4所示趨勢(shì)對(duì)L值進(jìn)行調(diào)整。

表4  噴涂參數(shù)對(duì)濕膜狀態(tài)及L值的影響

另外，在色漆中加入白漿或樹(shù)脂也會(huì)對(duì)L值產(chǎn)生影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，加入白漿后，會(huì)增大著色顏料對(duì)光線的反射，L值小角度會(huì)降低，大角度上升；加入樹(shù)脂后，樹(shù)脂包裹鋁粉使其趨向于橫向排列，L值小角度上升，大角度降低。

關(guān)于色差控制范圍，不同的汽車主機(jī)廠有不同的控制要求，但通常都在表5所示范圍內(nèi)。

表5 色差控制范圍

3 主要質(zhì)量缺陷

調(diào)試過(guò)程中常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷有以下幾種：

1）  流掛：這是最常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷，主要通過(guò)調(diào)整噴涂流量并輔以成型空氣的調(diào)整來(lái)解決。

2）  橘皮：保險(xiǎn)杠對(duì)桔皮的要求并不如車身嚴(yán)格，評(píng)判以目視為主，數(shù)據(jù)為輔。改善主要通過(guò)調(diào)整清漆噴涂參數(shù)及清漆兩道噴涂比例來(lái)實(shí)現(xiàn)，清漆第1道薄一點(diǎn)，第2道厚一點(diǎn)，對(duì)橘皮效果較好。另外，在保證色漆無(wú)流掛的前提下，適當(dāng)降低色漆黏度，改善色漆流平效果，對(duì)橘皮的改善效果非常好。

3）  失光：主要原因是色漆層噴涂過(guò)濕，清漆覆蓋后在烘干時(shí)，色漆中的溶劑上溢進(jìn)入清漆層，造成失光現(xiàn)象。調(diào)整色漆中快干/慢干溶劑的加入量是解決失光的最有效方法，同時(shí)，通過(guò)噴涂參數(shù)的調(diào)整以改善漆膜干濕效果也是常用方法。

4）  疵點(diǎn)：常見(jiàn)于金屬漆，主要是因鋁粉報(bào)團(tuán)造成。通過(guò)在色漆中添加強(qiáng)溶劑以提高鋁粉溶解性或在色漆中加入特定樹(shù)脂（直接加5%~10%的清漆即可）以包裹鋁粉，可以有效解決鋁粉報(bào)團(tuán)現(xiàn)象的出象，同時(shí)，適當(dāng)提高旋杯轉(zhuǎn)速也是輔助方法。

5）  鋁粉冒尖：主要是豎向排列的鋁粉過(guò)多造成，將色漆噴涂得濕一點(diǎn)、增加成型空氣力度或降低噴涂電壓均有利于鋁粉的橫向排列，可以解決此問(wèn)題。

6）  發(fā)花：在銀色漆噴涂時(shí)尤為明顯，主要解決方法是保證噴涂間距、流量及噴幅的一致性，保證噴涂的均勻性。同時(shí)，在色漆中加入適量的樹(shù)脂（清漆即可），可有效改善鋁粉的排列效果，對(duì)解決發(fā)花效果很好。

7）  起泡：色漆和清漆均噴涂過(guò)厚，烘干時(shí)會(huì)有起泡現(xiàn)出現(xiàn)，調(diào)整色漆和清漆膜厚可解決。

8）  針孔：色漆噴涂過(guò)厚，清漆稍薄，會(huì)出現(xiàn)針孔，調(diào)整色漆膜厚可解決。起泡和針孔的原因基本一致，均是由色漆中溶劑外溢造成，只是由于清漆層的厚度不同而造成現(xiàn)象有所差異。

9）  清漆點(diǎn)：旋杯長(zhǎng)期不清洗時(shí)會(huì)造成清漆霧化不良，噴涂上部時(shí)漆霧落在下部已噴涂表面就會(huì)形成清漆點(diǎn)。徹底清洗旋杯并調(diào)整噴漆室風(fēng)速可解決此問(wèn)題。

10）少漆：保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易造成凹槽、縫隙等局部少漆。仿形調(diào)整時(shí)需要注意這些細(xì)節(jié)部位，并對(duì)噴涂參數(shù)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整。

4  結(jié)語(yǔ)

保險(xiǎn)杠由于其材質(zhì)軟、不導(dǎo)電、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等不同于車身的屬性，其噴漆工藝調(diào)試有顯著不同，難度頗大，尤其是色差控制需要很多次測(cè)試，直到與車身顏色一致。本文對(duì)噴漆調(diào)試的過(guò)程進(jìn)行了祥細(xì)說(shuō)明，寄望對(duì)讀者有所借鑒。