加固機框架油漆起泡問題案例分析與研究

江蘇自動化研究所 吳振綱

加固機框架油漆起泡問題案例分析與研究

江蘇自動化研究所 吳振綱

【摘要】部分加固機產品經過高低溫環(huán)境試驗后，經常會出現(xiàn)加固機框架上特定位置處油漆起泡問題。本文針對該問題進行了深入的分析和研究，有針對性的提出了的解決方案，并通過實際生產和試驗驗證了措施的有效性，成功解決了加固機框架油漆起泡問題。

【關鍵詞】加固機；真空釬焊；工藝螺釘；油漆起泡

0 引言

工作中發(fā)現(xiàn)部分加固機產品經過高低溫環(huán)境試驗后，會經常出現(xiàn)加固機框架上特定位置油漆起泡問題。加固機發(fā)生油漆起泡問題后必須重新進行油漆，這會造成已裝配完成的加固機全部拆散后返工，嚴重延誤產品的交付時間和影響我所聲譽。本文針對該問題進行了深入的分析和研究，并提出了有針對性的解決方案。

1 油漆氣泡的原因

圖1

為了查找油漆起泡的原因，對油漆起泡部位進行檢查。先用針將起泡處的油漆扎破，發(fā)現(xiàn)一段時間后起泡部位的油漆能基本恢復平整，初步懷疑油漆起泡是因為油漆層下有氣體將油漆層頂起。再將起泡處的油漆剝開發(fā)現(xiàn)這些油漆氣泡位置均位于加固機框架上用于真空釬焊的工藝螺釘孔處，檢查油漆與框架結合面未發(fā)現(xiàn)有影響油漆質量的污跡。對照加固機框架圖紙，發(fā)現(xiàn)所有工藝螺釘均采用如圖1所示的安裝方式且螺釘為不銹鋼材料。從圖1中可以明顯看出工藝螺釘與兩層結構件之間有三段空氣間隙。第一段空氣間隙位于螺釘與第一層結構件之間，第一層結構件越厚，這個空隙的容積越大；第二段空氣間隙位于螺釘與第二層結構件的螺紋孔之間，螺釘越長，這個間隙就越長，其容積也就越大；第三段空氣間隙位于螺釘底面與第二層結構件上螺紋孔孔底之間，螺紋孔底孔越深，這個間隙的容積就越大。當加固機進行高低溫環(huán)境試驗時，工藝螺釘與結構件的間隙內的空氣會受熱膨脹，從而將工藝螺釘處的油漆層向外頂出。同時，由于工藝螺釘安裝后其頂面不可能與結構件表面平齊，一般會稍低于結構件表面，形成一個凹面，所以油漆時需要先刮膩子將凹面填平，而膩子和不銹鋼材料的工藝螺釘結合力較差，當空隙內空氣受熱膨脹時，膩子無法將空氣限制在原來的空間內，只能向外鼓起，造成油漆起泡。因此，可以確定由于工藝螺釘與加固機框架結構件之間存在較大間隙，同時油漆的膩子與不銹鋼材料的工藝螺釘結合力較差，當加固機進行高低溫環(huán)境試驗時，間隙內的空氣受熱膨脹將油漆向外頂出，造成了加固機框架油漆起泡。

2 解決方案

從以上原因分析確定造成加固機框架油漆起泡的原因有兩個：一是工藝螺釘與加固機框架結構件之間存在較大間隙，二是油漆的膩子與不銹鋼材料的工藝螺釘結合力較差。因此，要解決加固機框架油漆起泡問題，必須從這兩個方面入手。

針對加固機框架油漆起泡的兩個原因初步列出以下幾種對應的解決方案：

1）減小甚至消除空氣間隙；

2）去除工藝螺釘孔，改進真空釬焊裝夾方法；

3）將工藝螺釘孔從外露位置移動到不外露的位置，避免空氣膨脹對油漆的沖擊；

4）將工藝螺釘材料更換為與框架相同材料的鋁合金，提高與油漆膩子的結合力；

5）在工藝螺釘頭處使用與框架相同材料的鋁合金堵焊，將空氣間隙牢固可靠的密封起來。

下面結合加固機框架圖紙（如圖2-圖6中的改進前狀態(tài)）和生產實際，對以上各種方案進行深入研究分析：

對于每一種確定的機箱，這三段空氣間隙基本是一定的，間隙的容積也是一定的，基本無法減小甚至消除空氣間隙，因此第一種方案無法實施。

加固機框架兩側蓋板無太多的限位要求，對裝配精度要求不高，釬焊可以不用工藝螺釘固定，而僅采用合適的夾具直接夾緊。但其它結構件由于限位要求很多，對裝配精度要求較高，不能使用其它夾具代替工藝螺釘固定。因此，第二種方案可在兩側蓋板零件上實施。

加固機兩側下方位置左右兩邊各一個外露工藝螺釘孔（如圖6中圓圈標記處）是用來固定槽板的，稍微下移不影響裝配和緊固效果，所以可下移并隱藏在蓋板下方。因此，第三種方案可以對部分工藝螺釘孔實施。

使用與框架相同材料的鋁合金材料車制工藝螺釘以代替不銹鋼材料的工藝螺釘后，發(fā)現(xiàn)鋁合金材料的工藝螺釘強度不夠，裝配時無法有效緊固兩個零件，與油漆膩子的結合力比不銹鋼材料的工藝螺釘稍好，但由于未能有效減小空氣間隙，還是會有部分工藝螺釘孔處會出現(xiàn)油漆起泡現(xiàn)象，同時鋁合金工藝螺釘加工成本太高，不適合大批量使用。綜合考慮，第四種方案難以實施。

經過試驗，使用與框架相同的鋁合金材料對工藝螺釘頭進行堵焊確實可以將空氣間隙牢固可靠的密封起來，有效解決油漆起泡問題，但存在以下兩個問題：1）由于工藝螺孔的沉孔過淺，工藝螺釘安裝后與框架側壁表面只有很小的距離，堵焊完成后再修平焊疤會造成有效焊點過薄，焊點強度不夠，難以完全保證密封效果，必須先加深沉孔再堵焊才能使焊點有足夠的厚度，保證焊點強度和密封效果。2）由于堵焊時的焊接溫度高于框架釬焊焊料的熔化溫度，所以堵焊會造成堵焊點周圍釬焊焊料揮發(fā)，堵焊點周圍的釬焊質量變差。因此，第五種方案只能在板厚足夠且釬焊接觸面大的條件下實施。

綜上分析，結合加固機框架實際，針對加固機框架油漆起泡，可對加固機框架設計圖紙和生產工藝采取以下改進方案：

1）去除僅用于固定框架兩側薄蓋板的工藝螺釘孔，釬焊裝配時改用C形夾夾緊固定薄蓋板，但C形夾與薄蓋板之間要加墊一層不銹鋼薄板，防止C形夾夾傷薄蓋板；

2）將加固機兩側靠上方位置的一個外露工藝螺釘孔稍微下移并隱藏在薄蓋板下方，消除工藝孔空氣膨脹對油漆的沖擊。

按照以上方案對加固機框架設計圖紙和生產工藝進行了改進，并通過實際生產和試驗，發(fā)現(xiàn)加固機框架油漆起泡問題得到了有效解決，同時由于蓋板和槽板零件上要求加工的孔數大大減少，生產效率也得到了提高。改進前后的圖紙對比見圖2-圖6。

圖2 壁板零件改進前后對比

圖3 槽板零件改進前后對比

圖4 蓋板零件改進前后對比

圖5 框架（未裝蓋板）改進前后對比

圖6 框架（裝蓋板）改進前后對比

3 結束語

本文經過深入的分析，確定了加固機框架高低溫環(huán)境試驗后工藝螺釘位置油漆起泡的原因是工藝螺釘與加固機框架結構件之間存在較大間隙，同時油漆的膩子與不銹鋼材料的工藝螺釘結合力較差。同時，有針對性的提出了加固機框架設計圖紙和生產工藝的改進方案，并通過了實際生產和試驗驗證。目前，該改進方案已在絕大部分加固機產品中得到了廣泛的應用，并取得了良好的效果。