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分享-汽車內(nèi)飾零件表面油漆工藝分析及質(zhì)量控制

摘要：汽車內(nèi)飾塑料零件采用表面噴油漆工藝是分享分析當(dāng)今轎車內(nèi)飾設(shè)計中的亮點，也是汽車一種趨勢。通過對汽車內(nèi)飾零件表面油漆工藝進(jìn)行分析，內(nèi)飾鄭州市潤龍涂料有限公司從素材及油漆的零件量控選取、前處理的表面要求、空氣潔凈度要求、油漆工藝流程規(guī)劃、工藝工藝參數(shù)控制及常見缺陷分析等各方面，及質(zhì)找出了該工藝中關(guān)鍵的分享分析影響因素，只有加強對這些特殊特性的汽車監(jiān)控，才能保證穩(wěn)定的內(nèi)飾生產(chǎn)過程，杜絕油漆色差、零件量控開裂及磨損等質(zhì)量問題的表面發(fā)生，從而提高企業(yè)的油漆制造水平及市場競爭力。

隨著轎車的工藝發(fā)展，人們對汽車內(nèi)飾零件的外觀有了更高的要求，各種新工藝和新材料也被廣泛應(yīng)用，內(nèi)飾零件除了用非金屬注塑外，還有真皮包覆、搪塑、TPU發(fā)泡、水轉(zhuǎn)印、模轉(zhuǎn)印、桃木、表面電鍍及表面油漆等各種工藝豐富了內(nèi)飾零件的外觀，滿足人們對汽車內(nèi)飾件高品質(zhì)的質(zhì)感需求。其中內(nèi)飾零件表面油漆工藝應(yīng)用于內(nèi)飾件儀表板出風(fēng)口、裝飾條、方向盤中開關(guān)按鍵、空調(diào)控制頭旋鈕及手球裝飾蓋等飾條和飾蓋類零件，如圖1所示，可以根據(jù)每款車的風(fēng)格造型設(shè)計為黑色、銀色、鋼琴白及鋼琴黑等不同顏色，還有亞光漆和軟觸漆等增加視覺及手感。鄭州市潤龍涂料有限公司本文以手球上飾蓋為例分析內(nèi)飾零件表面油漆的工藝及質(zhì)量控制。

圖1內(nèi)飾油漆類零件示意圖

1.材料

1.1素材
用于飾條的材料通常有PC/ABS、ABS及PP等，TPU發(fā)泡、水轉(zhuǎn)印、模轉(zhuǎn)印、桃木、表面電鍍及表面PC/ABS因其耐熱性好，常被用于太陽直射區(qū)域的零油漆等各種工藝豐富了內(nèi)飾零件的外觀，滿足人們對件，但其成本相對較高;ABS（丙烯腈、丁二烯和苯汽車內(nèi)飾件高品質(zhì)的質(zhì)感需求。乙烯三元共聚物）屬熱塑性樹脂類塑料，具有較高的其中內(nèi)飾零件表面油漆工藝應(yīng)用于內(nèi)飾件儀表板機械強度和良好的加工性能，但其硬度低，耐候和耐出風(fēng)口、裝飾條、方向盤中開關(guān)按鍵、空調(diào)控制頭旋溶劑性差，可通過塑料表面的二次加工來改善，可根鈕及手球裝飾蓋等飾條和飾蓋類零件，如圖1所示，據(jù)不同耐熱級別選用于不同區(qū)域，因其與油漆的親和可以根據(jù)每款車的風(fēng)格造型設(shè)計為黑色、銀色、鋼琴力強，在汽車內(nèi)飾的飾條、飾蓋上廣為應(yīng)用;PP因白及鋼琴黑等不同顏色，還有亞光漆和軟觸漆等增加成本相對低，也會在一些低端車上使用，屬非極性材視覺及手感。本文以手球上飾蓋為例分析內(nèi)飾零件表料，與油漆的親和力差，油漆前需進(jìn)行活化處理，工面油漆的工藝及質(zhì)量控制。藝過程穩(wěn)定性較難控制，因此應(yīng)盡量避免。下面以ABS素材表面油漆為例闡述其前處理及涂裝的一些特殊要求。

1.2油漆
目前汽車內(nèi)飾上用的油漆可分為溶劑型和水性。水性因稀釋劑與固化劑混合后可以使用的時間非常短，必須使用雙組份混合系統(tǒng)進(jìn)行在線混漆，確保充分混合，并不會損害油漆性能，對混漆系統(tǒng)整體要求用防腐材料、精確計量的電子流量計（需對流量計定期進(jìn)行校驗）、供漆泵、噴槍及供漆系統(tǒng)不能與溶劑型涂料共用。如噴涂系統(tǒng)停機10min以上，混合器及后段涂料必須清洗掉，不能再使用，烘烤爐內(nèi)壁要求使用不銹鋼，固化前要求30～60℃/5～6min預(yù)烘，水性涂料對基材表面張力要求高于溶劑性涂料。因此水性油漆零件的施工成本相對較高，目前還是溶劑型的廣為應(yīng)用。根據(jù)油漆固化的類型也可分為熱固型，光固型和自干型等，普通使用熱固型，有些特殊的UV漆是采用光固化，光固型的油漆表面可達(dá)到鏡面效果的高光，也應(yīng)用在一些車上，自干型只在修補漆中使用，在零件批量生產(chǎn)中不使用。目前應(yīng)用較多的還是熱固型，本文以熱固型為例進(jìn)行介紹。

2工藝分析
常規(guī)內(nèi)飾零件噴漆工藝流程，如圖2所示。

常規(guī)內(nèi)飾零件噴漆工藝流程

2.1素材注塑
一個油漆零件外觀質(zhì)量50%由后續(xù)油漆工藝控制，50%由素材注塑工藝決定，可見注塑工序在該零件形成過程中的重要性。當(dāng)A面造型鎖定的情況下就應(yīng)該考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要有利于后續(xù)的注塑和油漆工藝。在進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分利用模流分析，模擬注塑過程，為模具結(jié)構(gòu)的澆口位置、型腔數(shù)量、填充時間、冷卻時間、變形分析、溫度分布及熔接痕位置等設(shè)計提供依據(jù)。所有表面需油漆的注塑件中分型線和熔接痕是最重要的，分型線盡量不要放在可視面，但因造型局限性，又必須放在可視面，會增加后續(xù)的打磨工作量，由于分型線在曲面上，打磨時很難把握尺度，往往造成零件廢品率高。針對素材外觀上問題通常需采用多道打磨，先采用800鉬的砂紙打掉毛刺、飛邊，再用1500鉬的砂紙打光滑熔接線，后續(xù)再用更細(xì)的砂局部修整。打磨往往是零件油漆過程中批量產(chǎn)能不足影響零件外觀的瓶頸工序。模具評審時需評估是否要采用熱流道和順序閥，以減少后續(xù)油漆前處理工作量。零件背面的卡腳通常是易應(yīng)力集中的區(qū)域，處理不好將來易產(chǎn)生油漆開裂的質(zhì)量問題。可用塑料表面張力測試筆，測試塑料薄膜表面澤潤張力大小，一般塑料件表面的濕潤張力小于36dy/cm，油漆或表面處理后表層易脫落，如果表面濕潤張力小于40dy/cm，復(fù)合的牢度會受到影響。

2.2素材前處理
塑料表面的油污會極大地降低油漆的附著力，油污中含有脫膜劑助劑（增塑劑、防靜電劑、潤滑劑、防老劑和防燃劑）、其他（潤滑油和灰塵）等。每個零件在擺放到治具上前需用異丙醇浸泡再人工用IPA異丙醇擦拭零件表面，將零件表面污物去除，由于人工擦拭的原因，經(jīng)常導(dǎo)致質(zhì)量不穩(wěn)定，必須先浸泡再擦拭，對擦拭布應(yīng)明確定義擦多少零件需強制更換，這是質(zhì)量控制的有效保證，防止已擦臟的布再次污染塑料件。在控制計劃中明確異丙醇的牌號及廠家，擦拭布的牌號及有效使用次數(shù)，從工藝試驗開始到試驗通過，所有用的輔料狀態(tài)在量產(chǎn)后不能改變，狀態(tài)變更后需重新進(jìn)行工藝試驗。表面清潔后的零件隨線進(jìn)入靜電除塵工序，可采用人工控制，靜電除塵槍壓力（0.6±0.05）MPa，工件與電極距離∶10～15cm，，槍掃過零件表面的軌跡。靜電除塵柜零件通過輸送鏈流過該工位，無論是人工還是輸送鏈的方式，該工位下方必須有水流過，將除塵落下的灰塵帶走。

2.3空氣潔凈度控制
內(nèi)飾零件油漆線空氣潔凈度有強制性要求，所有進(jìn)入油漆車間的物流和人流需分道，操作工進(jìn)入噴涂車間需穿連體靜電衣，無塵鞋，進(jìn)車間先風(fēng)淋，物流需進(jìn)行二次風(fēng)淋后方可進(jìn)到預(yù)處理區(qū)域，擺放零件的料箱表面清潔，不能采用易起灰塵的黃板紙，油漆噴房區(qū)域需處于正壓狀態(tài)，便于空氣中的灰塵、顆粒從換氣裝置排出。里面處于微正壓，對進(jìn)入的空氣需有送風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)系統(tǒng)中有多層過濾網(wǎng)，保證線內(nèi)空氣質(zhì)量，過濾網(wǎng)需定期進(jìn)行更換，更換周期可利用空氣潔凈度測量儀對空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，以選定合理的周期，如果空氣潔凈度超標(biāo)，則應(yīng)縮短濾網(wǎng)的更換周期，反之則可適當(dāng)延長更換周期。一般要求達(dá)到10萬級以上，具體要求如表1所示。用空氣潔凈度測量儀每班開始生產(chǎn)前及生產(chǎn)線維護(hù)保養(yǎng)后測量，顆粒數(shù)量測量點需覆蓋工件所在區(qū)域范圍，并做好相應(yīng)的記錄，*及如達(dá)不到要求則需更換濾網(wǎng)，進(jìn)行換氣。

表1空氣潔凈度等級（美聯(lián)邦209F）

2.4環(huán)境溫、濕度控制

噴房采用循環(huán)水幕及送、排風(fēng)系統(tǒng)吸收漆霧，靜電噴漆室風(fēng)速為0.2～0.3m/s。區(qū)域的進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)須配置溫、濕度調(diào)節(jié)設(shè)備，使進(jìn)入以上區(qū)域的溫度控制在20～25℃，濕度控制在50%～70%范圍內(nèi);溫度通過空調(diào)可以控制，濕度卻是油漆供應(yīng)商的一個難點，因此地表面需保持有一層水膜，因為溫、濕度影響油漆的粘度，進(jìn)而影響油漆的性能，因此在所有的監(jiān)控點需安置溫、濕度計，用以監(jiān)控環(huán)境是否在要求的范圍內(nèi)，通常每隔2h需檢查一次，并做好相應(yīng)的記錄，有的廠家規(guī)定每天或開班檢查都是不可取的。噴房、流平區(qū)域及烘烤房的壓力有一定的要求，如圖3所示。

圖3各區(qū)域風(fēng)平衡示意圖

2.5油漆的配比

油漆的粘度控制需按油漆供應(yīng)商提供的粘度一溫度特性表，參照油漆的實測溫度用粘度杯進(jìn)行配比，有些廠家規(guī)定一個固定的比例是不合理的，MMU16～17s調(diào)漆房需有安全防爆設(shè)置。

2.6工藝參數(shù)
2.6.1噴槍壓力及噴涂軌跡噴槍壓力的設(shè)置因各油漆本身的特性差異及各噴涂系統(tǒng)不同而各不相同，通過工藝試驗確定最終的工藝，手球飾蓋MMU噴漆（底漆）壓力∶0.6～0.8MPa，角度∶45°，膜厚0.010～0.015mm。噴漆（面漆）壓力∶0.6～0.8MPa，角度∶45°，膜厚0.015～0.02mm。每天定時清潔噴槍，泵及噴涂管路系統(tǒng);每次換油漆時需清潔噴槍，泵及噴涂管路系統(tǒng);每周清潔噴涂線除殘漆。
2.6.2自動噴線噴頭的旋轉(zhuǎn)速度由于手球飾蓋零件形狀不規(guī)則，零件較小，需采用自動噴涂線，用手工噴產(chǎn)量無法保證，質(zhì)量穩(wěn)定性也難控制，因此需設(shè)計一些工裝，裝零件夾持住同時還需設(shè)計一些泵帶動零件旋轉(zhuǎn)，為了估算出零件的旋轉(zhuǎn)速度與生產(chǎn)鏈的移動速度，需進(jìn)行大量的工藝驗證，保證零件表面漆膜厚度達(dá)到要求，同時也能滿足性能試驗要求。
2.6.3流平、烘道溫度及時間控制油漆線內(nèi)部，流平區(qū)域相對噴房及烘烤區(qū)域相對正壓，控制風(fēng)流向;流平、烘烤的時間、溫度必須符合油漆供應(yīng)商提供的工藝參數(shù);需配備爐溫跟蹤儀，定期檢查流平及烘烤的參數(shù)。根據(jù)烘道的長度計算出鏈速，確保零件從噴完到流平的時間滿足要求，烘烤的溫度及時間也滿足要求，該手球飾條上所用MMU油漆的烘烤溫度75℃，時間40min;或者80℃時間30min烘烤。烘道中應(yīng)有足夠多的傳感器，以顯示整個烘道各段的溫度，需有平面布置圖說明烘道中傳感器的位置及數(shù)量，對應(yīng)的溫度表，如圖4所示。每天開班前需用爐溫跟蹤儀動態(tài)跟蹤從烘道進(jìn)口直到出口的溫度及時間曲線，以模擬零件在烘道中流過試驗所烘的溫度及時間，如圖5所示。

圖5爐溫烘烤曲線

3質(zhì)量控制
3.1塑料件表面處理后必須進(jìn)行其清潔度的檢查，以保證隨后的油漆質(zhì)量
1）觀察接觸角。在處理后的塑料表面滴上液滴，完全鋪展說明處理效果好，接觸角小。
2）水浸潤法。將處理后的塑料制品浸入水中，取出后觀察水膜的完整性。

3.2每批生產(chǎn)的零件需控制顏色、涂層厚度、附著力（含常溫及潮濕試驗后）及桔皮
1）顏色通常采用標(biāo)準(zhǔn)光源箱（MacbethSplightⅢ）目測和色差儀（美能達(dá)2500C）測量相結(jié)合，對比標(biāo)準(zhǔn)色板。
2）涂層厚度對單層漆采用涂層厚度儀，多層漆需配備可區(qū)分多層油漆系統(tǒng)。
3）附著力采用膠帶粘附力試驗（DINENISO2409Gt1），膠帶粘附力試驗∶膜厚∶60μm，使用1mm間距的刀頭;膠帶3M898或tasa3450。
4）桔皮評判，使用標(biāo)準(zhǔn)桔皮板或桔皮儀。

4缺陷分析

4.2開裂產(chǎn)生該問題的原因主要有2個方面∶
1）膜厚控制不好，即厚度過厚易產(chǎn)生該問題，曾經(jīng)對故障件面漆厚度進(jìn)行測量，結(jié)果為58um，遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍。基材注塑后應(yīng)力過大，未釋放完全，要確認(rèn)是否有應(yīng)力（前面已提及）。把從現(xiàn)場抽取的零件涂上冰醋酸，0.5h后如上面的薄層出現(xiàn)裂紋，說明有應(yīng)力存在，否則沒有。膜太厚，超出標(biāo)準(zhǔn)要求（底漆膜厚10～15μm;面漆膜厚15～20μm）∶底漆膜厚20～25μm，面漆膜厚25～35μm。
2）表層加UV漆，UV漆因韌性差，一般不能應(yīng)用在受力區(qū)域，尤其是手球這種零件使用頻次較高。如以上均沒有問題，再確認(rèn)噴漆工藝是否異常（如∶油漆配比和烘箱溫度等），確認(rèn)油漆使用牌號、配比記錄及噴漆房的各種工藝參數(shù);還有非正常原因如受到外部力量，根據(jù)與缺陷零件開裂區(qū)域相鄰的區(qū)域有無碰傷痕跡，排除受外力可能性。
4.3磨損一般油漆標(biāo)準(zhǔn)定義中干磨1000次，濕磨2000次，對于換擋機構(gòu)手柄總成表面有較高耐磨要求的裝飾件，從試驗開始就要進(jìn)行加大耐磨要求的試驗，雖不清楚在臺架上磨多少次可以折算車輛使用年限，但因顧客的駕駛習(xí)慣等差異，還要提高耐磨要求。另外，手球上飾蓋類零件盡量不使用油漆，改用電鍍，這樣既保證外觀又保證性能。

5結(jié)語

通過對內(nèi)飾塑料零件表面油漆工藝分析，影響油漆工藝的主要因素有∶油漆原材料的調(diào)配、噴漆時的壓力、軌跡、流平時的溫度-時間、烘烤的溫度-時間。次要因素有∶素材的表面質(zhì)量、表面清潔處理、整個油漆線的空氣清潔度、環(huán)境的溫、濕度。在試制階段進(jìn)行試驗驗證，找到合理的工藝參數(shù)并確定為控制計劃及工藝文件中的強制要求。培訓(xùn)員工嚴(yán)格執(zhí)行這些要求，并按日常質(zhì)量監(jiān)控的要求進(jìn)行常規(guī)的檢測試驗，就能保證批量產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。