淺談塑料翼子板涂裝制造過程的若干問題

王禮 李志偉 徐普杰 尚蛟鵬

摘 要：從汽車環(huán)保、燃油經(jīng)濟(jì)性、駕駛動力性等方面出發(fā)，汽車輕量化的發(fā)展趨勢將越來越明顯，更多的塑料內(nèi)外飾零部件將應(yīng)用在整車制造過程中。文章將以塑料翼子板在涂裝制造過程中的問題驗證為主要方法進(jìn)行塑料件涂裝制造工藝的探索與經(jīng)驗總結(jié)，對今后汽車塑料零部件的涂裝制造工藝方法提供一些經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：汽車車身輕量化;塑料翼子板;涂裝工藝;塑料零部件;涂裝制造

中圖分類號：U445.58+5? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）17-167-03

A brief discussion on some issues in the patinting and Manufacturing process

of plastis Fender

Wang Li， Li Zhiwei， Xu Pujie， Shang Jiaopeng

（ ShanXi JinZhong Geely Auto Parts Limited Company， Shanxi Jinzhong 030600 ）

Abstract： Form the aspects of automobile environmental protection， fuel economy， driving power and so on， the develop -ment trend of automobile lightweight will become more and more obvious. More plastic interior and interor decoration parts will be applied in the whole vehicle manufacturing process. In this paper， the main method of plastic wing plate coating manufacturing process will be verified as the main method to explore and summarize the experience of plastic coating manufacturing process. It provides some experience for erfreence to the coating manufacturing process of automobile plastic parts in the future.

Keywords： Car body lightweight; Plastic fender; Painting process; Plastic parts; Painting manufacturing

CLC NO.： U445.58+5? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）17-167-03

引言

隨著人類文明的發(fā)展，世界各國對環(huán)境保護(hù)問題越來越重視，其中汽車尾氣排放的污染已成為其中一大課題。面對環(huán)境的持續(xù)惡化與政府持續(xù)加嚴(yán)的環(huán)保法規(guī)發(fā)布，世界各大汽車制造商將面臨一場汽車技術(shù)革命的戰(zhàn)爭，這其中汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用將是一大重要領(lǐng)域。然而對于車身輕量化技術(shù)的研究與應(yīng)用，各大汽車制造商均不約而同地從汽車車身的翼子板零部件開始著手。

目前，塑料越來越多地被應(yīng)用在汽車相關(guān)部件上，并且呈現(xiàn)由內(nèi)、外飾件向車身覆蓋件和結(jié)構(gòu)件發(fā)展的趨勢。譬如現(xiàn)在已經(jīng)由普遍使用的保險杠、車門內(nèi)外護(hù)板發(fā)展到塑料發(fā)動機(jī)罩、頂蓋、塑料翼子板等某些車身骨架構(gòu)件。歐洲很早就對塑料翼子板進(jìn)行了開發(fā)和研究，并已在部分車型上替代金屬鈑金投入使用。最近幾年，有關(guān)新材料和新工藝不斷出現(xiàn)，塑料翼子板已經(jīng)在越來越多的汽車產(chǎn)品上得到應(yīng)用，如RSA ClioII/Clio III/Megane II/Laguna II/Scenic II、PSA 307/ 807/C4、BMW 6系列/3系列/ NewX5、Nissan Tino 等等。從零件重量、投資以及成本三方面，將鋼、鋁和塑料材質(zhì)的子板進(jìn)行了對比（以鋼制翼子板為基準(zhǔn)），結(jié)果見圖1（以年產(chǎn)量為10萬輛份、生產(chǎn)生命周期為5年來計算）。顯然，塑料翼子板的綜合優(yōu)勢是比較明顯的。

面對將傳統(tǒng)白車身的金屬材質(zhì)翼子板替換為塑料材質(zhì)的翼子板，在涂裝制造工藝來說將是一次全新的探索之路。塑料翼子板也將是今后一個新的發(fā)展創(chuàng)新領(lǐng)域。

1 涂裝塑料翼子板制造工藝流程概述

目前，涂裝行業(yè)內(nèi)較為常見的涂裝工藝為3C2B工藝和B1B2工藝，本文將以3C2B涂裝工藝為基礎(chǔ)進(jìn)行探討研究塑料翼子板的制作工藝。按照傳統(tǒng)的3C2B涂裝工藝：前處理電泳→電泳烘干→電泳打磨→打膠→中涂噴涂→中涂烘烤→中涂打磨→色漆→預(yù)烘干→清漆→面漆烘烤→修飾→報交。其中電泳烘烤溫度一般為：170℃，中涂烘烤溫度：150℃，面漆烘烤溫度：140℃。烘烤溫度都在140℃以上。

按翼子板涂裝制造工藝流程劃分可以分為三種形式：

（1）全在線工藝：翼子板在焊裝白車身進(jìn)行預(yù)安裝后進(jìn)入涂裝進(jìn)行全流程制造工藝，其中要經(jīng)歷高達(dá)至少170℃高溫的烘烤變形，所以對翼子板材料的耐烘烤性及耐烘烤變形性有極高的要求，并且在完成噴漆修飾后還需要進(jìn)行最后的翼子板安裝調(diào)整工序進(jìn)行間隙面差的調(diào)整后交付總裝車間。制造流程如圖2：

（2）半在線工藝：翼子板在白車身電泳工藝完成以后及噴涂中涂漆以前進(jìn)行裝配完成，后續(xù)工藝跟隨車身進(jìn)行中面漆噴涂及烤房烘烤，要經(jīng)歷至少140℃以上的溫度烘烤。并且在完成噴漆修飾后還需要進(jìn)行最后的翼子板安裝調(diào)整工序進(jìn)行間隙面差的調(diào)整后交付總裝車間。制造流程如圖2：

（3）不在線工藝：翼子板進(jìn)行單獨(dú)噴涂烘烤工藝制造后，與整車在翼子板安裝調(diào)試工位進(jìn)行一次裝配。制造流程如圖3：

2 制造過程中若干問題的解決方案

我司塑料翼子板涂裝制造工藝采用的是全流程制造工藝，并且我司是集團(tuán)首家采用全流程涂裝制造工藝的工廠，我們將面臨諸多前所未有的工藝制造問題，本文將討論在傳統(tǒng)3C2B工藝下塑料翼子板的制作工藝中遇到的若干問題的一些解決方案。下表為各種材料的性能參數(shù)表。

2.1 電泳烤房175℃高溫烘烤下的翼子板與A柱電泳漆粘連問題

2.1.1 問題描述

全流程塑料翼子板制造工藝要求塑料翼子板要承受高達(dá)175℃高溫的烘烤變形，在高溫烘烤膨脹過程中塑料翼子板的膨脹導(dǎo)致與前門邊緣和A柱會在電泳漆膜沒有完全固化的狀態(tài)下發(fā)生干涉蹭漆，后面導(dǎo)致在電泳打磨線體發(fā)現(xiàn)約40%的電泳漆黏連缺陷，甚至?xí)霈F(xiàn)電泳漆露底等嚴(yán)重問題。

2.1.2 問題原因

（1）塑料翼子板在175℃高溫烘烤下發(fā)生約5%膨脹變形;（2）塑料翼子板與前門外板焊裝預(yù)安裝間隙面差控制范圍與塑料翼子板膨脹系數(shù)不匹配。

2.1.3 解決方案

依據(jù)我司采用的塑料翼子板材料本體的性能參數(shù)、工藝參數(shù)的電泳烘烤條件、工裝安裝方式作為研究驗證的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過不斷地過線優(yōu)化驗證，匹配一套最優(yōu)的翼子板與A柱、前門外板的間隙面差可控范圍值，再通過車型SOP前的不斷驗證優(yōu)化過線，通過以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析固化一系列產(chǎn)品參數(shù)、工藝參數(shù)來解決電泳漆黏連露底的問題。

2.2 塑料翼子板與機(jī)蓋后角邊緣蹭漆的問題

2.2.1 問題描述

在采用了塑料翼子板全流程制造工藝以后，經(jīng)過面漆噴涂及經(jīng)過140℃×25min高溫烘烤以后，面漆下線整車在打磨拋光線體出現(xiàn)了大約62%的機(jī)蓋后角蹭漆的問題，具體部位為翼子板后沿與機(jī)蓋后角發(fā)生在高溫烘烤變形后的膨脹干涉問題，嚴(yán)重影響整車一次合格率。

2.2.2 問題原因

面漆噴涂完成后整車要進(jìn)行約140℃溫度的烘烤，而塑料翼子板在高溫烘烤的變形下會與機(jī)蓋后角發(fā)生膨脹干涉問題，從而導(dǎo)致面漆下線車身蹭漆缺陷頻發(fā)。

2.2.3 解決方案

為了防止塑料翼子與機(jī)蓋后角在高溫烘烤變形下發(fā)生蹭漆的問題，需要從兩零部件搭接位置的間隙面差入手進(jìn)行控制，但是實際情況在控制了間隙面差的取值范圍以后也會出現(xiàn)低頻率的蹭漆問題，并且嚴(yán)格控制焊裝預(yù)安裝工藝尺寸范圍也是難實現(xiàn)的事情，但是為了徹底解決根治蹭漆問題的發(fā)生需要在涂裝進(jìn)行一次改變該位置的現(xiàn)有狀態(tài)的措施。將前機(jī)蓋治具支撐桿由原來的22.5cm加高到43cm，機(jī)蓋抬起以后機(jī)蓋掀起角度由閉合變?yōu)?9°，將機(jī)蓋后角與翼子板前沿搭接間隙控制在了1cm以上，且不屬于一個平面，徹底根治了蹭漆問題的發(fā)生，合格率達(dá)到了100%。

但是隨即引發(fā)的一個新的問題便是機(jī)蓋從水平狀態(tài)變?yōu)樘馉顟B(tài)以后，機(jī)蓋左右后角的抬起造成了遮擋翼子板前沿位置的遮蔽物，導(dǎo)致翼子板前沿清漆噴涂不上的缺陷。

2.3 塑料翼子板前角清漆虛噴的問題

2.3.1 問題描述

在解決了上述塑料翼子板與機(jī)蓋后角蹭漆問題以后，隨即引發(fā)了一個質(zhì)量次生問題：塑料翼子板前沿位置邊沿楞線上清漆少噴、虛噴的質(zhì)量缺陷，并且該質(zhì)量問題的發(fā)生頻率為100%，嚴(yán)重影響整車的外觀質(zhì)量。

2.3.2 問題原因

將機(jī)蓋從水平狀態(tài)抬起角度為30°以后，機(jī)蓋后角的角度張大，后角邊沿升起，形成了一個遮蔽翼子板前沿位置的金屬遮蔽物，再加上翼子板材質(zhì)為塑料材質(zhì)靜電吸附能力差，導(dǎo)致清漆噴涂時翼子板清漆噴涂被遮擋而產(chǎn)生清漆少噴、虛噴的問題。

2.3.3 解決方案

機(jī)蓋在閉合狀態(tài)下進(jìn)行制造時，會出現(xiàn)機(jī)蓋與翼子板蹭漆缺陷;將機(jī)蓋抬起30°狀態(tài)下進(jìn)行噴涂時會出現(xiàn)翼子板后角清漆噴涂少噴的缺陷問題。為了解決二者之間的矛盾需要策劃一套同時解決這兩個問題的方案。經(jīng)過現(xiàn)場工藝的不斷驗證與優(yōu)化，我們在現(xiàn)有治具的基礎(chǔ)下開發(fā)出了一套可以伸縮的治具工裝，完成了“低噴高烤”的一套制造工藝流程，在色漆內(nèi)外噴、清漆內(nèi)外噴噴涂工位治具進(jìn)行降低操作解決了翼子板前沿清漆少噴的問題;在流平工位將機(jī)蓋工裝升高解決了在烤房高溫烘烤變形下的蹭漆問題。通過不斷總結(jié)與優(yōu)化完善了一套獨(dú)創(chuàng)的“低噴高烤”的工藝流程。

3 結(jié)論

目前，車身塑料翼子板應(yīng)用已經(jīng)在整個涂裝行業(yè)內(nèi)很多基地工廠得到了廣泛應(yīng)用，但各主機(jī)廠仍處于未完全應(yīng)用成熟階段。隨著未來車身輕量化的發(fā)展趨勢，塑料零部件更多地應(yīng)用在整車車身上，從塑料材質(zhì)本身的性能特性與涂裝高溫制造工藝的固有特點(diǎn)來看，如何開發(fā)出更加完善的塑料零部件涂裝制造工藝將是我們關(guān)注的一大熱點(diǎn)議題。

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