轿车涂装工艺及质量控制

作者：中国质量认证中心上海分中心 庄明惠    来源：《中国机械与金属》

欢迎访问e展厅 展厅 7 喷涂/清洗/表面工程展厅 PVD涂层设备, 电镀设备, 热镀锌设备, 超声波清洗机, 静电喷粉机, ... 轿车企业要形成规模生产，一般都要有冲压、焊接、涂装和总装四大工艺。而涂装工艺作为轿车生产的特殊工艺，由于其较为复杂、生产流程长，设备制造要求也相当高，企业对涂装生产线的投资决策必须经过充分的风险评估之后才能进行。 目前国外汽车企业对轿车涂装生产线的规划思路也正在发生重大变革，其发展方向便是力争使规划出的涂装生产线能够达成投资成本低、制造工艺简单、产品质量好和生产周期短的目的。 轿车涂装线的规划思路 国外轿车企业的油漆车间，其设计特点是除了电泳涂漆工位外，一般均采用平行的地面输送设备来运送车身。为保证轿车的油漆质量， 油漆车间均采用恒压设计，进入车间空气由空气交换器加热并经过充分的过滤净化。地面输送设备皆是动力驱动的氯丁二烯橡胶滚轮输送设备，以及双轨摩擦接触式的地面输送设备。 而且，在整个预处理和涂漆工位内，都应由白车身焊接车间装上导板，车身经由高空通道进入油漆车间后，直接下降至滚动输送设备上，再送往多层仓库。在车身堆积、贮放和提取上，也是由车间中央控制室来操纵，而整个车间操作进而再由中央控制室全盘掌控，控制屏上的一系列灯光则可显示出各操作工位的工作现状。 借鉴国外经验，国内轿车企业的油漆车间若要实现精益规划目标，就必须针对企业产品质量要求，运用科学原则对设备进行合理规划。在规划思路上应注意以下几方面。 1.根据轿车长远发展规划优化配置企业固定资产 轿车企业的生产方式随着生产规模的发展而变化，每次变化必定会进行产业结构调整和固定资产的重新配置。企业必然会将固定资产优先配置于巿场紧俏产品，这意味着企业在规划轿车涂装线时，必须将盘活原有固定资产存量和新增固定资产增量放在一起全面权衡，才能最大限度地发挥企业固定资产的效率。 2. 引进先进的、有再生产能力的涂装线配置技术 在引进轿车涂装线和规划配置技术时，事前必须作认真的可行性调研，这样才能保证企业以最少的资金投入获取最大经济效益。也即，既要防止引进那些过时的设备；也要考虑到引进技术和设备需符合国情、符合企业的实际使用能力，这包括很多因素，比如设备配套、备件更换、维护保养、工艺条件，以及满足不同顾客的多样化产品品种、规格和系列要求的IT柔性制造控制系统等。 3. 充分考虑辅助设备的合理规划 不仅需要考虑生产设备的合理规划，同时还得进一步对影响生产组织的辅助设备进行规划。企业在配置轿车涂装线时的考虑要素涵盖到诸多环节。 包括：1）轿车涂装线的运输能力应能满足企业各类产品的生产能力，实现产品流转畅通和搬运量的减少，并有相应的产品周转场地；2）采用物流输送线来保证整条生产线配置水平的协调性；3）确保生产现场环境的文明整洁，合理安排对涂装线产生的废气或污水进行处理的相关系统。 轿车涂装工艺和质量控制 现以轿车厂油漆车间应有的涂装工艺流程为主线，介绍轿车涂装生产线工艺设计的基本要点。 其工艺过程一般是以油漆为原料的采购控制、原料的配料控制，然后在封闭的生产线内进行前处理工序（预清洗、脱脂、磷化和吹净），之后转到电泳涂装工序（电泳、后冲洗、烘干），再在流水线上进行连续的车身密封工序后，转到底漆涂装工序（下裙部喷漆、擦净、喷漆、通廊、流平、烘干），再转到面漆涂装工序（打磨、预留段处理、擦净、喷漆、通廊、流平、烘干），最后车身经检验工序后，转入装配车间。 车身油漆加工工序主要包括8个部分，以下就各个部分的工艺设计要点和质量控制要求详细阐述。 1. 原材料的采购控制 首先应对涂装所选用油漆等原辅材料供应商进行供货质量能力评定；其次，与原辅材料供应商一起制定技术验收协议；最后，对原辅材料进行入库检验和批号控制。 2. 原材料的配料控制 油漆配料间的内墙四周应在离地0.6m高度处装设25mm宽的接地铜带，所有油漆桶都与其连接，配料间所有电器（包括电话）均为防爆型，并必须在墙角设置喷淋装置，一旦油漆管路爆裂便可立即冲洗；同时，配料间内还要将一定容量的油漆桶贮放在成排架子上，用气压起重机贮放和提取油漆桶，通过升降机将油漆桶送往油漆混合室。 3. 车身前处理工序 车身前处理是轿车涂装生产的关键工序，包括预清洗、脱脂、磷化和吹净等内容。 ①按生产计划提取各种车型的车身，并由双轨地面输送设备送到清洗工位，先在清洗平台上人工刷洗，再通过积放式悬挂输送机带着滑撬送至涂装车间； ②前处理为喷淋式，车身的壳体内装有特殊辅助装置，使车门始终保持半开状态，方便溶液喷淋和水冲洗；进入清洗处理的车身，先在20米左右长的生产线内进行化学清洗除锈，生产线上部一般均装有排气天篷罩，用于抽取清洗过程中产生的烟雾，车间管理人员应定期更换天篷罩以保证车身涂装清洁； ③车身在磷化处理时，行李箱和发动机罩处于打开状态，使磷化溶液能充分喷淋到金属表面，磷化生产线一般均安装在地面上，内有均匀分布在特殊结构坑道的加工槽。各槽应与车间地面相平，车身经过预冲洗、碱液清洗、第一次/第二次冲洗、磷酸处理、第三次冲洗和最后一次清洗后，可达到车身吹干的效果； ④磷化处理槽的底部呈锥形，以便沉淀和去除淤渣，将锥体中的淤渣移到沉淀池沉淀，澄清的磷酸盐溶液流回处理槽供回收，磷化处理溶液使用前应加热到130℃左右，与磷化隧道平行的磷化干燥炉一般长度为80米左右，并安装在地面上，以便车身在通过输送线到干燥炉前有前后各15℃的倾斜，以便除去车身壳体凹坑中的残留水分； ⑤在干燥炉顶部的空气加热器上需装备空气流量恒温控制调节阀，车身应在干燥炉120℃左右的温度中干燥30分钟，车身表面吹干便可防止磷酸盐结晶，从而不致于令其影响车身的油漆质量。 4. 车身电泳涂装工序 车身电泳为轿车涂装生产的关键工序，包括电泳、后冲洗、烘干等工序。 ①电泳线一般都装有厚膜阴极电泳，车身在电泳后采用喷淋方式冲洗，再在车间二层上进行烘干，故电泳生产线的悬链一般由高9m左右升至15m左右，车身需爬高6m左右； ②烘干后的车身由悬链下坡至一层，再由升降机将车身放入地面的滑撬输送系统，经干燥炉出来到达冷却工位，车身由输送设备送到电泳工段，在干燥炉和电泳工段之间，一般设有两条临时贮放车身的输送线； ③烘干的车身经过冷却以后亦可绕过这两条输送线直接到电泳池去，车身从地面轨道经过升高的输送机，运送到架空轨道，由输送架用吊钩把车身吊起，接通辅助电极，经架空轨道送往电泳池。 必须注意：车间检查人员应定时检查即将进入电泳池的车身电路是否畅通，以保证车身的电泳质量； ④电泳涂漆池一般用钢板制成，池内外应装有走道，四侧有窗，便于车身电泳涂漆质量的检查，通常车身电泳涂漆在 200伏左右电压，和500安培左右电流的情况下进行操作，并采用分解式导电控制装置使油漆不断循环；电泳涂漆的油漆温度应严格控制，当温度超过21℃时油漆将不能很好地粘附于金属表面；因此，车间屋顶的电泳涂漆油漆循环系统应装有管形冷却器；这样车身通过时，池内的油漆温度通过加热器保持恒定，使油漆继续循环不致产生沉淀； ⑤经过电泳涂漆的车身先用自来水进行喷淋冲洗后，再用脱除矿质的水进行喷淋冲洗，冲洗产生的污水通过斜槽流入车间地面下淤渣处理槽；在污水流经淤渣处理斜槽时，通过加入添加剂使杂质浮起，并用撇沫器撇除，这样污水便能直接进入下水道。 车身清洗后再进入到高空的烘干炉内，烘干的车身还需用人工操纵的空气吹净设备吹净。此烘干炉采用空气加热器加热，一般长约100米，是用10厘米厚两层镀锌钢板中间隔一层保温材料的保温板制成，车身通过此炉的时间为80分钟，其中至少有15分钟要处于175℃左右的温度环境，从而达到车身电泳的良好效果。 5. 车身底部密封工序 车身底部密封是轿车涂装生产的一般工序，该工序操作顺序如下： 车身底部密封就是将从烘干炉出来的，进入冷却隧道用高速空气进行冷却的车身，将在架空的输送设备上翻转后，送到地面输送设备；此时，车身脱开输送架的吊钩，经滚动输送设备送到双轨摩擦输送设备上，装上隔音板，并用粘结剂密封车身底部，防止灰尘和水进入车身。 为使车身在处理过程中不致于积聚各种液体，应在车身的底部开若干孔，这些孔也用粘结剂加以封闭，然后车身横向送到另一条平行的输送设备上经过加热辐射烘炉，炉内装有长波红外线组的加热器，使塑料溶剂在加热的车身中容易注入到各接头中去进行密封； 由于中涂仅在车身外表面进行，车身密封是对底板部分采用喷涂，其它部位用高压挤压枪密封，故涂密封胶后的车身不需要烘干。 6. 车身底涂工序 车身底涂质量直接影响车身的面漆质量，车身底涂也是轿车涂装生产的关键工序，该工序包括下裙部喷漆、擦净、喷漆、通廊、流平、烘干等工作内容。 ①为减少底涂生产线的总长度，一般将底涂烘干室布置成为双道烘干房，这样有利减少烘干室外壁的热损失，达到节能效果；电泳烘干和底涂烘干后均有中间贮存线，喷漆室废气经水处理后直接排放，烘干室废气用催化燃烧法处理；底漆喷漆室总长为80米左右，共包括酒精擦拭、干布擦拭、自动喷漆以及人工喷漆4个工位；底漆层是用热喷射静电装置自动喷到车身的顶部和两侧的，用电子感传器控制喷枪操作，以对不同型号的车身进行自动喷漆； ②人工喷漆在另一个喷漆室中进行，喷涂车身的前后端和后部，以及自动喷枪喷不到的地方；人工喷漆时，整个工位两边应不断用水喷淋，污水经斜糟流入油漆仓库下面的污水处理系统，废气由屋顶经过滤清器滤清；车身从底漆喷漆室出来，由输送设备送往底漆烘干炉； ③底漆烘干炉房一般长70米、宽7米左右，内有两条双轨输送设备，可容纳两个车身平行通过；车身烘干一般需时45分钟，有效时间则应保证30分钟， 温度为180℃左右；同时，须保持与前工位同样的30辆/小时的输送速度前进。 7. 车身面漆工序 车身面漆更是涂装生产线的关键工序，该工序应该包括打磨、预留段处理、擦净、喷漆、通廊、流平、烘干等工作内容。 ①面漆喷漆室一般都装有自动换色装置，面漆可喷涂多种颜色，当需要变换颜色时，工人按照附在车身上的颜色工作指令对自动颜色转换器输入数字指令，这时转换器就可自动完成冲洗、吹净、再冲洗、再吹净，然后换色的全部工序，整个面漆涂装程序一般在12~14s内完成；面漆烘干一般分为三道烘干室，喷面漆品种有珠光漆，再包括底色漆及罩光漆；底涂及面漆均为集中供漆，都采用自动喷漆及人工补漆方法； ②由于油漆加工要高质量、高效率、低费用；因此，车身面漆大多采用喷漆流水线，用电泳法涂底漆，由输送设备在工位间运送车身；同时采用自动喷漆机械装置喷漆，喷漆机一般都采用程序控制，并安装在喷漆室的顶部和两旁，喷漆的循环速度一般约为110米/分，喷射率为 1400 厘米/分； ③自动喷枪喷不到的地方，由手工喷枪补喷；车身整理由输送设备以每小时 30 辆的速度将车身输送；车身的整理包括湿拭、吹干和异丙醇擦拭；其后进入10米左右长的干燥隧道，隧道中高速空气分配系统的热量由电池组供给，每辆车身在隧道通过时间是3分钟； ④涂面漆一般有两条面漆流水线，每条线以15辆/小时速度进行，总容量还是30 辆/小时；面漆工段的设计特点是：清洗、预处理、电涂漆和底漆层加工均位于这两条面漆流水线和烘干工位之间；砂纸打磨包括打磨、检查、自来水冲洗、脱除矿质的水冲洗及吹干等工作内容，全线长60米左右；用装有碳化硅砂纸的机器打磨，打磨时不断用水冲洗，架空行道能使操作人员到达车身的任何一部分。 ⑤车身经检查、高压自来水冲洗、脱矿质水喷淋、吹干和烘干以后进入冷却隧道；喷漆前，对车身进行酒精擦拭、干布擦拭、喷快干显影密封材料和打磨；面漆油漆一般采用醇酸涂料，但在设计时也应考虑使用丙烯喷涂；油漆由油漆混合室通过多种不同的循环来完成，每个循环是由油漆混合筒供应，用管道和阀门连结起来；进入喷漆工段的空气经过预热、水洗、再加热和过滤等处理后使用；经过喷面漆后的车身在长70米的干燥炉内干燥，炉内温度为 140℃左右，车身在炉内停留时间约为45 分钟，有效时间为30分钟；最后检查车身烘干质量，并将少数油漆不合格的车身转送到整修工位进行整修。 8. 车身检验工序 首先是外观质量检验，方法是整修清理好的车身放在输送线上，由检验员进行全数外观检验和折光率检验，以确定车身油漆涂装色差、表面质量和折光率，对有缺陷的车身填上说明缺陷部位及种类的卡片，并做好缺陷记录，然后送入返修工段，以便采取质量改进措施时使用；油漆车间一般都有返修工段，并有一条返修线，该线返修能力为17~ 20辆左右，返修率约为10~15%，返修后必须再检。 其次，必须进行以下理化性能项目检验：漆膜厚度检验；车身划格检验；车身弯曲检验；车身腐蚀检验。 必须注意：每批车身涂装试片应和轿车车身在共同生产工艺状况下进行生产，并保持共同的生产批号。经检验合格的车身在进行防锈处理后应整齐摆放，同时将车身的发放记录按批号登记在册以备追溯性检查需要；凡轿车车身在各类检验中发现缺陷产品，必须按生产批号做好检验记录和汇总分析，同时制订纠正措施和进行质量改进。 总之，轿车涂装工艺是一个不断更新发展的技术领域，随着国内外汽车企业对轿车涂装工艺研究的不断深入，并针对其产品质量要求进行原因分析和制定相应的质量改进措施，将使轿车涂装生产线的规划水平不断地提高。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/11/2007)