面漆车身天窗针孔的原因与对策修改版.doc

面漆车身天窗针孔的原因与对策梁鹏飞四川汽车工业集团有限公司 610100梁勇中国工程物理研究院四川九龙投资集团有限公司 621000【摘要】在一次机器人涂装作业中，面漆烘烤后天窗四周出现了大量的针孔。本文通过实验排查炉温、漆膜厚度、油漆粘度、机器人参数、机器人硬件等措施找出了天窗四周针孔的成因。并提出了解决办法。【关键词】:针孔；天窗；机器人；旋杯Causes and Countermeasures of topcoat body skylight pinholePengfei- Liang1 Sichuan Automobile Industry Group Co., Ltd. Yong- Liang2China Academy of Engineering Physics, Sichuan Kowloon Investment Group Co., Ltd. Abstract:In a robot in the coating, paint baking after a lot of pinhole appear around the skylight. This paper finds out the causes of roof around pinhole through experiment investigation of furnace temperature, film thickness, viscosity of paint, the parameters of robot, the robot hardware etc.And puts forward the solution.Key word：Pinhole; sunroof; robot; rotary cup0 前言众所周知，针孔 1缺陷是在涂层流平和烘干过程中空气气泡或者溶剂蒸汽泡残留于漆层内，漆膜表面形成后，气泡膨胀并溢出透过漆膜，形成四周鼓起，泡中有孔的现象。针孔是涂层的致命质量缺陷之一，其危害主要体现在，非常明显的影响车身外观质量；另外针孔顶部有开孔，会直接严重降低车身的防腐蚀性能，引起车身锈蚀穿孔，涂层脱落等隐患。究其针孔的成因主要有这样几个方面：空气或溶剂未按规定的梯度自然挥发；涂层过厚溶剂挥发不充分；色漆闪干或流平时间不足溶剂挥发不充分；烘烤升温过急涂层表干过快导致溶剂被封闭在漆膜内，受热膨胀。1 喷涂工艺介绍该涂装车间是采用常见的 3C2B 的涂装工艺，采用传统溶剂性油漆，机器人喷涂。中涂线、面漆线主要喷涂工艺流程：Comment lpf1: 同温系笔误，已将同温删除手工喷涂车身内表面中涂机器人喷涂车身外表面中涂（中涂机器人 La1喷涂车身左侧，Ra1 喷涂车身右侧，Ra2 喷涂车身机盖、顶盖、背门）人工喷涂车身内表面色漆机器人喷涂车身外表面色漆（色漆机器人 Lb1喷涂车身左侧第一遍， Rb1 喷涂车身右侧第一遍，Lb2 喷涂车身左侧第二遍，Rb2 喷涂车身左侧第二遍） 人工喷涂车身内表面清漆机器人喷涂车身外表面清漆（清漆机器人 Lc1喷涂车身左侧，Rc1喷涂车身右侧，Lc2 喷涂车身机盖、顶盖、背门）流平双烘道烘烤(14030min)。2问题发生及解决2.1问题发生背景2013年 3月份，涂装车间生产的油漆车身天窗四周出现大量的针孔，造成大量的返工，严重打乱涂装车间乃至整个公司的生产安排。车间立即成立 QC攻关小组，通过现场初步调查，发现针孔只出现在带天窗的车身的天窗四周，不带天窗的车身不出现针孔，该针孔对车型有选择性且位置固定；另外车间共有 6种颜色，6 种颜色该部位都出现针孔，可见该针孔无颜色性选择；根据车身工艺流转记录发现针孔开始出现的时间是下午 15:00左右。另外 QC会议中均无人反映工艺、材料、设备、人员等方面的异常。根据针孔的理论成因和掌握的现场信息开展以下实验进行问题解决。2.2实验2.2.1中涂层、电泳层质量排查前期中涂车身出现过针孔，打磨不到位导致了面漆针孔。借助经验第一时间对带天窗的车身和不带天窗的中涂车身进行整车检查，未发现针孔，车身漆膜质量正常。故排除中涂导致的针孔。另外对天窗部位的电泳漆也进行检查，未发现缺陷。2.2.2烘房温度排查及验证烘房升温过急也是针孔的一大成因，遂对烘房设备进行检查和实验。经过检查发现炉温显示正常，烘烤时间也正常。为了验证烘房温度进行了炉温曲线测定，将测定的炉温曲线和前期的曲线进行比较也无明显异常。测定数据如表 1。表 1：烘房温度测定烘炉号 测定部位 测定时 间 测定结果烘炉 1 天窗 前期 14130min烘炉 1 天窗 针孔时 14030min烘炉 2 天窗 前期 14130min烘炉 2 天窗 针孔时 14230min通过表 1可以看出，1# 烘炉针孔时温度为 140，2#烘炉针孔时温度为 142，温度降低和温度升高均出现了针孔。为了进一步的验证炉温对针孔的影响，进行了炉温大幅度下调的实验，实验方法及结果如表 2。表 2：烘房温度调整实验序号 实验内容 结果1 烘房温度下调到 130 针孔无改善，漆膜不 粘手，硬度不达标2 烘房温度下调到 120 针孔无改善，漆膜轻微粘手，硬度不达标3 烘房温度下调到 110 针孔无改善，漆膜严重粘手，硬度不达标表 2的实验可以看出，炉温不是本次针孔的根本因素，且该方法使漆膜性能不达标，不能采用。2.2.3油漆材料排查涂装油漆材料对涂层的质量也是至关重要的，遂对油漆批次和粘度进行了排查。排查结果如表 3。表 3：油漆材料排查排查项目 排查结果色漆批次 批次相同清漆批次 批次相同色漆粘度 前期 12.4S，针孔期间12.3S（涂 4杯 25）Comment lpf2: 同温系笔误，已将同温删除Comment lpf3: 表示厚度增加Comment lpf4: 表示厚度增加Comment lpf5: 雾副应写成雾幅 ，表示喷出油漆所形成的形状Comment lpf6: cc已经改成mL清漆粘度 前期 27.1S，针孔期间27.5S（涂 4杯 25）表 3数据显示油漆材料确实没有变化点和异常，为了缓解针孔采取以下措施，其效果见表 4。表 4：油漆调整实验油漆调整措施 结果色漆加 2%的慢干助剂 针孔无明显减少，无效果清漆加 1%的慢干助剂 针孔无明显减少，无效果由表 4的实验可知，采取调整油漆的方法，不能解决天窗四周的针孔缺陷。2.2.4涂层厚度排查涂层厚度对针孔也有一定的影响。随即现场采集天窗部位的漆膜厚度数据如表5。表 5：天窗部位漆膜总厚度数据序号膜厚测量内容 测量平均值1 前期车身天 窗部位 130m2 针孔期车身 天窗部位 160m （明显增厚）3 前期车身车 门部位 113m4 针孔期车门 部位 112m在表 5中的数据显示，车门部位的漆膜厚度属正常波动，无异常。但天窗四周的厚度在针孔期间骤增 30m，可见发生明显异常。为了找出厚度异常涂层遂对电泳车身、中涂车身，色漆车身，清漆车身的天窗部位各涂层厚度进行检测。数据如表6。表 6：各涂层漆膜厚度数据序号膜厚测量内容 膜厚标准 测量平均值1电泳车身天窗部位1822m 20m2 中涂车 4055 45m身天窗部位m3色漆车身天窗部位1823m 23m4清漆车身天窗部位3545m78m（明显增厚）通过对各层漆膜厚度的测定发现清漆层厚度明显增加，系典型的异常现象。至此将异常变化锁定在清漆顶喷机 Lc2。2.2.5机器人参数调整对顶喷机导致漆膜厚度增厚的原因进行了分析，涉及到机器人的电压、转速、出漆量、成形空气压常规的因素，以及采用静电分散工装实验。由于机器人喷涂的漆雾离子是带电的，其移动轨迹受电场的影响，电场越高其运动轨迹越接近电场分布线，漆膜越厚。当机器人旋杯转速快时油漆雾化较细小，漆雾离子在达到工件的过程中溶剂挥发较充分，不易出现针孔。出漆量大在单位时间内喷涂到车身上的漆膜就会增厚。成形空气压越大喷涂雾幅越小，喷涂重叠量越低，漆膜厚度也越低，反之。根据以上机器人对针孔的影响因素对清漆顶喷机 Lc2做了如下调整，各因素分开单独调整，其调整内容和结果如表 7。表 7：机器人调整实验序号 调整内容 调整结果1 将电压由 45KV下调到 30KV天窗处膜厚下降2m，针孔无改善2将出漆量有原来的360mL/min下调到320mL/min天窗处膜厚下降5m，针孔无改善3 成形压加大 10%天窗处膜厚下降2m，针孔无改善4 天窗四周增加 天窗处膜厚下降临时静电分散工装8m，针孔无改善通过以上各项的单独调整，对针孔无明显的改善，后将各项同时调整，使得天窗部位的漆膜厚度下降 13m 左右，但是车身顶盖的漆膜厚度也下降到膜厚要求底线，车身光泽下降，而天窗部位的针孔也只有轻微的减少，仍然需返修，同样对生产造成严重的影响。2.2.6 机器人旋杯调整针孔解决问题一度陷入停止的困境，为此笔者再次深入现场不放过任何一个细节问题，仔细调查，现场询问。最终在现场调查时，一个喷漆工反应了一个现象，出现针孔当天 14:00 左右机器人与车顶有过碰撞。针对这一重要发现，立即召集机器人设备操作工进行询问，由于是设备操作工离岗所致，怕受处罚隐蔽实情没有上报。随后对顶喷机器人的旋杯用 10 倍放大镜进行查看，发现旋杯内壁的漆槽被损坏严重，但旋杯无明显的变形。为了验证旋杯对针孔的影响，随即进行了以下实验，见表 8。表 8：旋杯替换实验序号 实验内容 实验结果1 换上新的顶喷旋杯 喷涂天窗部位针孔消失，漆膜正常2 将损坏的旋杯换至 中涂顶喷机喷涂 中涂车身天窗部位出现针孔3将损坏的旋杯换至中涂左侧喷涂机喷涂中涂车身左侧门边出现针孔通过更换新旋杯，天窗针孔问题得到消除，另外通过表 8 可以知道针孔的发生部位是随损坏的旋杯的位置发生同步转移。究其具体的原因发现，被撞的旋杯内部漆槽发生严重破坏，对油漆的雾化造成不良，使得漆雾离子变大，油漆在到达工件表面的过程溶剂挥发不充分，另外加之静电边角效应，使得天窗四周漆膜厚度进一步加厚，加剧了溶剂的挥发不良；天窗部位的漆膜原先已达 130m，其厚度已经临近该厂家油漆的针孔容忍上线。所以旋杯损坏后凸显了这一问题。3 结束语涂装过程不同于焊装较为直观，很多问题发生较隐蔽和原因多样化，涂装这种特殊性往往导致问题解决较为复杂和周期较长。本文通过大量的现场实验和细致的现场排查最终找到了天窗针孔的真正成因：旋杯内壁漆槽损坏会导致油漆雾化不量，漆膜增厚