汽車涂裝工藝 汽車是一種陸路交通工具 其使用的環境 氣候 道路條件復雜而多變 為此它需要有良好的耐候 耐蝕 耐擦傷及抗石擊的特性 即應在日曬 雨淋 風沙沖擊 干濕交替 冷熱變換 鹽霧與酸雨侵蝕的環境下 具有良好的保光 保色 不粉化 不脫落 不起泡 不銹蝕能力 此外 覆蓋在車身表面的油漆涂裝層還是汽車一層美麗的外裝 對于絕大多數用戶而言 往往外觀是決定是否購買某車的主要因素 由此可見 汽車涂裝應具有防護和裝飾二大功效 汽車涂裝工藝的重點就在于 在低污染 低成本的前提下實現對汽車車身及其他各總成部件最有效的防護并達到最佳的美化效果 第一節汽車涂裝工藝流程 汽車涂裝工藝經歷了100多年的發展歷程 其作業方式由最初作坊式的簡單刷涂到簡單噴涂再到適應于大量流水生產的現代化工業涂裝 其作業內容也由最初的僅在需保護的工件表面刷上一層油漆到在工件表面先刷防銹漆再噴面漆發展到現在的 漆前處理 電泳 中涂 面漆 等 涂裝涂層至少包括電泳底漆 中涂 色漆和清漆等四層 對于有密封要求的焊縫部位 在電泳底漆與中涂之間還要加涂PVC 為了適應用戶對汽車外觀質量越來越高及多樣化的要求 汽車車身涂裝的漆前處理 底漆陰極電泳工藝已實現全自動化 中涂與面涂工藝實現了靜電自動噴涂 計算機智能化控制 汽車車身涂層質地 外觀裝飾性 耐腐蝕性 抗擦傷性等 得到了顯著提高 車身保用期達到和超過了汽車的整體使用壽命 車身涂層的構成 面漆的構成 面漆包括色漆層和清漆層二個層級 色漆層的主要作用是裝飾 使車身美觀好看 清漆層處于涂裝的最外層 其主要作用是 防紫外線 防水的滲透 耐氣候的蠶食 保色 耐酸雨 抗劃傷等 第二節漆前處理 早期生產的汽車 盡管新車出廠時外觀非常漂亮 但不久就會出現起泡 油漆表面冒出星羅棋布的銹蝕斑點 通常每隔2至3年需要重新做一次油漆 其原因是漆膜的附著能力不夠 防腐蝕能力差 為有效提高涂層壽命 其有效的方法是磷化 利用磷酸的離解 平衡 反應在潔凈的金屬表面析出不溶性的磷酸金屬鹽膜 簡稱磷化膜 磷化膜是否能夠有效生成與金屬表面的潔凈程度和表面微觀結構直接相關 車身沖壓與焊裝工藝過程中不可避免會在金屬車身表面留下脂 銹或其他殘留物 為此 在磷化前需徹底除脂 除銹和表調處理 磷化處理后 還需徹底清除殘留在車身表面上的磷化液及磷化膜表面的疏松層 并對磷化膜不完全的部分空穴進行封閉 使磷化膜的結晶細化 提高其致密性 即鈍化 汽車車身的前處理通常需要經歷預清洗 預脫脂 脫脂 水洗 表調 磷化 水洗 純水洗 翻轉瀝水等10多道工序 一 脫脂 前5道工序是除油清洗 脫脂 工序 用熱水和熱堿液噴 浸結合的方法清洗車身 通過脫脂劑中的堿性物質對油污皂化及表面活性劑的浸潤 分散 乳化及增溶作用達到脫脂的目的 借助壓力噴射和攪拌等機械作用可以達到良好的脫脂清洗效果 二 除銹 除銹較為有效的方法是酸洗 對于現代汽車制造業而言 由于普遍采用了拉動式生產方式 焊裝好的白車身無需中間停留便進入到涂裝工藝 銹蝕通常來不及產生 因此在現代化的汽車制造公司 車身涂裝工藝中已很少見到除銹工序 當然 若車身沖壓件及焊裝好的車身有較長時間的儲存 中轉 車身表面銹蝕可能在所難免 在這種情況下 則應增設除銹工序 三 表面調整 表面調整是磷化前必須進行的一道重要工序 其作用是改變金屬表面的微觀狀態 促使磷化形成晶粒細致密實的磷化膜 尤其是經酸洗或高溫強堿清洗過的金屬表面 表面調整 簡單的講 是為磷化而作準備 四 磷化 磷化工藝過程是一種化學與電化學反應形成磷酸鹽化學轉化膜的過程 所形成的磷酸鹽轉化膜稱之為磷化膜 磷化的目的主要是 給基體金屬提供保護 在一定程度上防止金屬被腐蝕 用于涂漆前打底 提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力 汽車車身磷化工藝 當今汽車磷化的處理方式有 噴淋 浸漬 噴浸結合 刷涂等多種 由于浸漬處理方式具有高的生產效率和高的磷化處理質量 因此應用最為廣泛 進入磷化池 浸漬磷化 五 水洗 水洗的目的是清除殘留在車身表面上的磷化液 水洗效果與水洗次數 水洗方式 水的潔凈度 水質 自來水 純水 去離子水 瀝水時間等工藝參數有關 多次水洗是提高清洗效果的關鍵因素 六 鈍化 利用化學或電化學的方法 在金屬表面形成一層化學轉換膜 使活性金屬表面處于鈍化狀態 稱為鈍化 鈍化處理能進一步改善電泳涂層與磷化膜黏附能力和提高磷化膜的耐腐蝕性 鈍化劑中的六價鉻系劇毒物質 有些國家基礎上已取消了鈍化工序 但歐美的汽車公司仍堅持在磷化后要進行鈍化處理 為了減小污染 無鉻鈍化劑已開始用于歐美的汽車制造公司 結合我國的國情 對于普通鋼板 若采用低鋅磷化液進行磷化可不進行鈍化處理 若采用高鋅磷化液或鍍鋅鋼板磷化后應進行鈍化處理 以提高磷化膜與電泳涂裝的附著力和涂層的耐蝕性 第三節電泳涂裝工藝 電泳涂裝是一種特殊的涂膜形成方法 將具有導電性的被涂工件浸漬在裝滿用水稀釋過的低濃度電泳涂料槽中 被涂工件作為一個電極 在槽中另設置一個與之相對應的電極 兩極間通上一定時間的直流電后 在工件表面析出一層均勻的水不溶性涂膜 這種涂裝方法稱為電泳涂裝法 電泳涂裝法分為陽極電泳和陰極 若被涂工件為陽極 電泳涂料是帶負電荷的陰離子型涂料 則稱為陽極電泳 若被涂工件為陰極 電泳涂料是帶正電荷的陽離子型涂料 則稱為陰極電泳 1 良好的浸透性 電泳涂料可在水中完全溶解和乳化 且電泳液的濃度很低 和水差不多 能浸透到車身內外表面的每一個部分 包括袋狀結構部及縫隙中 所以可以對車身實現無遺漏的全方位保護 一 電泳涂裝的特點 2 泳透性好 涂膜均勻 電泳液具有良好的導電性 涂料粒子具有很高的活性 但隨著涂膜厚度的增加 沉積到車身上濕涂膜的導電性逐漸減小 電阻逐漸增大 當涂膜電阻達到一定數值時 電沉積停止 涂膜不再增厚 由此可見 電泳涂裝具有良好的泳透性 涂膜厚度均勻 3 電泳液的利用率高 槽液的固體含量小 黏度小 被車身帶出槽外涂料少 且回收利用 電泳液的利用率高 4 電泳涂膜的附著與防銹能力均強 由于電泳涂膜均勻 致密 因此涂膜的附著能力和防銹能力都很強 5 安全性好 電泳液的濃度很低 用噴燈點火都燒不起來 因此不可能發生爆炸與火災 整個工藝過程均十分安全 6 電泳涂裝工藝的應用范圍受限 導電性能差 多種不同材料的組合體 耐溫性能差的工件及批量小的產品均不適合電泳涂裝工藝 且電泳涂裝工藝最適合涂底漆工藝 二 電泳涂裝工藝流程 電泳涂裝工藝由電泳 電泳后清洗 吹干和烘干 涂膜固化 等工序組成 電泳過程由擺桿鏈式輸送系統在輸送過程中自動完成 a 車身進 出電泳池 b 車身進入電泳中電泳涂裝 三 電泳后清洗 電泳后清洗是一道十分重要的工序 其目的和作用是 回收電泳液 提高電泳涂料的利用率 在封閉清洗場合涂料利用率可達95 以上 提高和改善涂膜表面質量 減小打磨工作量 從而提高涂層的耐腐蝕性 四 電泳涂膜的烘干 陰極電泳涂料屬于熱固化性涂料 必須在規定的較高溫度下固化 這就是烘干 陰極電泳涂膜在熱固化過程中 當涂膜溫度達110 以上時 有熱分解產物 產生較多的油煙 在較高溫度下較長時間烘干 能使涂膜變薄2 3 m 膜的平整度明顯提高 烘干條件 溫度和時間 對陰極電泳涂膜的固化十分重要 低于規定溫度和烘干時間則不能固化 嚴重影響涂膜質量和性能 烘干不徹底 會嚴重影響涂膜的力學性能 附著力 耐腐蝕性 抗石擊性和耐崩裂性 烘干溫度過高 時間過長 輕者會影響中涂或面漆與電泳底漆層的附著力 重者涂膜會變脆 乃至脫落 電泳涂膜烘干程度的評估 正確評估電泳涂膜的干燥程度 對確保車身涂裝質量十分重要 可通過觀察涂膜的色澤變化判斷涂膜的干燥程度 如車身涂膜出烘干室時不冒煙 不粘手 即表明涂膜已基本干透 電泳涂層完全干透需在約190 的烘干爐中烘烤30 40min 烘干室 五 強冷 電泳后的車身經長達近40min鐘190 高溫的烘烤 車身溫度遠遠高于后續涂防石擊密封膠工藝所要求的溫度 為了使后續工序能按照生產節拍連續進行 須迅速降低車身溫度 即對電泳烘干后的車身進行強冷處理 第四節PVC涂裝與防振隔聲材料裝涂工藝 PVC是聚氯乙烯的縮寫 PVC在汽車涂裝工中的應用有二種不同的形態 一是PVC密封膠 主要用于焊縫的密封 二是PVC防石擊涂料 噴涂到汽車車身的底部 可以防止汽車行駛時車輪甩起的沙石對汽車底部的損害 一 PVC密封膠涂裝工藝 我國早期生產的汽車 由于沒有采用涂密封膠工藝 所以車身漏風 漏雨 焊縫淌黃銹等質量問題經常發生 還嚴重影響到車身的使用壽命 20世紀80年代 我國開始學習和引進國外先進的PVC涂裝工藝 車身密封性和壽命均有質的改變 密封膠的涂裝 對于轎車生產企業已基本實現了全自動機械手作業 車身密封膠的涂裝工藝過程是 先將噴槍噴嘴沿車體板的搭接縫 距涂布面20mm左右噴涂 利用足夠的壓力將PVC膠充分壓入縫隙 密封膠膜厚約3 5mm 全自動機械手涂密封膠 二 防石擊涂料的涂裝工藝 汽車輪罩與車底板下表面 縱梁與懸架擺臂下部等部位極易受石擊而損傷 普通油漆涂料抗石擊能力差 為此需要噴涂防石擊涂料 車底防石擊涂料的涂裝工藝過程是 利用防石擊涂料專用噴槍將防石擊涂料均勻噴涂到車底外表面上 噴涂膜厚度約為500 800 m 在轎車生產企業 防石擊涂料的涂裝大多采用機械手自動作業 防石擊涂料的涂裝 三 減振隔聲材料裝貼 為減小振動和噪聲 減振隔聲材料在汽車上得到了廣泛應用 其原理是利用某些材料良好的內阻尼特性衰減振動 吸收或阻礙聲的傳播 轎車上使用減振隔聲材料已達15 20kg 輛 減振隔聲材料主要是厚度為1 0 2 0mm的復合板材 粘貼部位主要是 門板 隔板 車頂蓋 發動機艙 后行李艙等的內表面 車身地板的上表面 作業方式 目前主要是人工作業 但在部分汽車生產企業已開始采用機械手自動粘貼 第五節中涂 色漆 清漆 盡管中涂 色漆 清漆是三種不同類型的涂料 且分設在汽車涂裝工藝的不同階段 但其所采用的涂裝設備及工藝方法較為相近 一 中涂工藝 中間涂層簡稱中涂層 其主要作用是改善被涂車身表面和底漆的平整度 為面漆層創造良好的基底 提高面漆涂層的鮮映性 豐滿度和抗石擊性 以達到良好的外觀裝飾效果 為此 中涂工藝應包括下表所示的工藝內容 中涂工藝內容表 1 底漆打磨 底漆打磨是消除底漆表面缺陷 提高底漆表面平整度最有效的方法 中涂打磨有人工打磨和機械手自動打磨不同的作業方式 近些年 為了改善汽車涂裝操作工的工作環境 減少可能對工作人員健康帶來影響工位的用工人數 采用機械手自動打磨裝線越來越普遍 人工打磨 機械手自動打磨 2 擦凈 保證涂裝前車身表面潔凈是獲得高質量涂裝質量重要且最基本的保證 為此需對車身進行擦凈處理 其方法是采用吹 擦相結合的方式 除去車身表面上的灰塵 水漬 力爭做到車身表面的潔凈度達到100 擦凈處理由人工和機械自動二種作業方式 機械自動擦凈的質量好效率高 人工擦凈 用駝毛擦凈機擦凈 3 噴涂 為了確保涂裝質量 中涂噴涂在專門的恒溫 恒濕的超高潔凈度工藝區內進行 在早期 中涂噴涂均采用人工作業 隨著轎車合資企業的建立 機械手自動噴涂的作業方式開始引入國內汽車制造企業 中涂噴涂開始進入人工噴涂和機械手自動噴涂相結合的車身涂裝作業階段 近幾年 我國轎車產業的高速發展 帶生產方式的進步越來越快 中涂涂裝和面漆 色漆和清漆 大多已全部采用機械手自動涂裝 車身外部噴涂 車身內部噴涂 機械手將發動機罩打開噴涂發動機艙內部 4 晾干 流平 盡管機械手噴涂系統可以大幅提高噴涂的均勻度 但要想做到絕對均勻事實上亦是不可能 中涂用涂料 油漆 具有很好的流動性 一方面可以利用油漆在失去流動性前的短暫過程 利用其流動性讓漆面充分自動流平 另一方面 在其尚未失去流動性前 進行高溫烘烤 還會帶來漆面炸裂 橘皮 魚鱗斑等質量缺陷 因此 適當的晾干 流平 時間是一個十分必要和重要的工藝過程 由于未干的漆層表面具有高的黏附性 降塵會嚴重損傷漆層表面 因此晾干 流平 的環境應高度潔凈 5 烘干 中涂烘干在專門的高潔凈度密封烘爐內進行 如圖所示 烘干溫度140 150 烘干時間約30min 中涂烘干 6 強冷 高達140 以上的高溫車身既不便于向下一道工序的轉運 又不便于下一道工序的施工 稍不注意會燙傷操作工 強冷后的車身溫度一般控制在40 左右 自然冷卻所需的時間太長 會影響生產效率 為此需要在短的時間內實現冷卻 當然 冷卻時間若能短到足以滿足流水生產的節拍要求最為理想 但冷卻時間還受漆面快速強冷是否會帶來漆膜損傷 冷卻速度太快會導致期末炸裂 及能耗太高等因素的影響 實踐表明 中涂強冷時間為6 8min較為合適 二 色漆噴涂工藝 色漆又稱面漆 所謂色漆工藝 是指獲得所要求的設定顏色及十分漂亮 色彩鮮艷飽滿 無外觀質量缺陷的全過程 色漆工藝與前述中涂工藝很相像 某些具體操作細節略有差異 在轎車生產企業 色漆的噴涂幾乎已全部采用機械手自動噴涂作業 車身外部噴涂 車身內部噴涂 三 清漆噴涂工藝 清漆又稱罩光漆 是一種無色透明 固化后有很好的耐候特性和足夠的抗劃傷 抗石擊的能力 清漆的噴涂與中途噴涂工藝幾乎完全相同 在此不再重復 四 面漆的修飾與噴蠟 色漆和清漆加在一起統稱為面漆 面漆修飾的目的在于消除操作人員 噴涂設備 涂料 操作方法 作業環境等原因所導致的顆粒 臟污 流痕等涂裝缺陷 使車身外觀達到所要求的視覺效果 修飾的工藝方法主要有打磨 拋光 修補等三種 1 打磨 對于顆粒 贓物和小的流痕僅用1200 1500 的細砂紙打磨即可 對于較為明顯的流掛 大的流痕 先用刨刀將其刨平 再進行打磨 打磨 2 拋光 擦凈打磨留下的膜灰 涂上拋光膏對打磨過的部位用拋光機對其進行拋光 油漆拋光 3 修補 對于經打磨 拋光的部位 往往需要補漆才能恢復原貌 為了避免補漆對其他部位的影響 需在補漆部位的四周貼上