電泳縮孔問題的分析與解決

陳 鑫，安 然 （上汽大眾汽車有限公司南京分公司，江蘇南京 211100）

0 引言

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，涂裝外觀質(zhì)量逐漸變?yōu)槭袌?chǎng)競(jìng)爭的重點(diǎn)。電泳縮孔問題是汽車涂裝過程中常見的缺陷，它不僅影響涂裝外觀質(zhì)量，而且還會(huì)降低車身防腐性能，因此該缺陷越來越受到各車廠涂裝車間的重視。電泳縮孔產(chǎn)生的原因較多，需通過仔細(xì)排查與分析，才有可能找到問題的根源，從而制定解決方案。

某油漆車間在車身涂裝過程中發(fā)現(xiàn)，三平面及門檻部位均存在較大較多的縮孔，需要經(jīng)過重新打磨和面漆噴涂后才可以遮蓋，這不僅嚴(yán)重影響了電泳車身的表面質(zhì)量，而且還降低了生產(chǎn)效率和增加了運(yùn)行成本，如何從根本上解決問題值得深究。

1 縮孔問題分析及措施制定

電泳縮孔一般分為污染縮孔和氣泡縮孔兩種。1）污染縮孔。污染縮孔產(chǎn)生的原因可能是由于槽體或通道內(nèi)受到油污等污染，致使車身受到污染；或是車身折邊內(nèi)殘余的油污飛濺，使?jié)衲顟B(tài)下的電泳涂層受到了污染。2）氣泡縮孔。氣泡縮孔產(chǎn)生的原因可能是因?yàn)椴垠w內(nèi)泵體循環(huán)、車身運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的泡沫、溶劑氣泡等未及時(shí)排出，即使進(jìn)入烘房前也未能及時(shí)沖洗完全；或是車身上電過程過于激烈，造成氣泡型露底縮孔。因此，找到污染源是解決縮孔缺陷問題的重點(diǎn)，從而制定解決措施。

1.1 縮孔問題分析

1.1.1 三平面縮孔

根據(jù)縮孔分布的特點(diǎn)分析，由于車身側(cè)面縮孔較少，而三平面存在大量的縮孔，所以槽體內(nèi)受到污染的可能性較小，可能性更高的是槽體未能及時(shí)趕走涂層內(nèi)的氣泡，而造成氣泡縮孔。為了驗(yàn)證這一猜想的正確性，采取分步驗(yàn)證的方法。第一步，采取現(xiàn)場(chǎng)槽液進(jìn)行掛板縮孔實(shí)驗(yàn)，掛板上無縮孔存在，所以可以確定槽內(nèi)無污染；第二步，進(jìn)行分段實(shí)驗(yàn)，逐步縮小污染源的范圍。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵饕?yàn)證污染縮孔與電泳氣泡縮孔的影響程度，為后續(xù)措施的制定指明方向。表1為平面電泳縮孔的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

表1 平面電泳縮孔驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)Table 1 The verification experiments for planar ED craters

由表1可見，在1#實(shí)驗(yàn)中，前蓋在槽體的位置影響了電泳縮孔數(shù)量，即槽體的循環(huán)對(duì)電泳車身三平面的縮孔有較大的影響，車身三平面的電泳縮孔部分為氣泡縮孔；在2#實(shí)驗(yàn)中，電泳烘房內(nèi)循環(huán)風(fēng)的狀態(tài)可以改變縮孔的數(shù)量，結(jié)合3#實(shí)驗(yàn)，可以得出，電泳車身三平面的縮孔大部分是由車身本體內(nèi)油污和水的混合物在高溫下沸騰而飛濺至車身表面所致，通過循環(huán)風(fēng)量的調(diào)整，可以使縮孔情況得到改善，這說明電泳車身三平面的縮孔為油污縮孔。

1.1.2 門檻縮孔

門檻縮孔主要分布在門檻的上部和下部，數(shù)量較多。造成門檻縮孔的原因較為簡單，門檻上部是由于局部特點(diǎn)，受到四門的遮擋作用，不能受到槽液的有效沖刷，門檻部位的氣泡未能及時(shí)被趕走，從而造成氣泡縮孔；而門檻的下部則是由于折邊內(nèi)存在不能完全被清洗掉的剩余油污，其經(jīng)過電泳烘房高溫烘烤后，沸騰飛濺。為了使分析結(jié)論更加準(zhǔn)確可靠，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和分析，門檻電泳縮孔驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，門檻上部縮孔為氣泡縮孔，下部為污染縮孔。

表2 門檻電泳縮孔驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)Table 2 The verification experiments for threshold ED craters

1.2 措施的制定

1.2.1 三平面和門檻上部氣泡縮孔的解決

a.電泳槽體循環(huán)的調(diào)整

槽體內(nèi)的氣泡是通過槽內(nèi)的循環(huán)系統(tǒng)被帶出槽體外的，所以只有改善槽體的循環(huán)狀態(tài)，就可以更好地趕走槽內(nèi)的氣泡。電泳槽體的循環(huán)由七臺(tái)循環(huán)泵共同作用，在循環(huán)泵功率不變的情況下，從槽體內(nèi)的循環(huán)的實(shí)施者——噴管和噴嘴入手。

（1） 電泳槽體側(cè)噴管的改造

為了增加驅(qū)趕氣泡的力度，可以通過有效減小噴嘴與車體的距離來實(shí)現(xiàn)，提高液體對(duì)門檻及三平面的沖刷強(qiáng)度。將電泳主槽側(cè)面噴嘴更改為彎管加文丘里噴嘴形式（圖1和圖2），具體需求：文丘里噴嘴60個(gè)，短接頭30個(gè)，雙直角彎管30個(gè)，扎帶不計(jì)。

圖1 雙直角彎管圖示Figure 1 The diagram of the double right-angle albow pipe

圖2 側(cè)面噴嘴圖示Figure 2 The diagram of the side nozzle

（2） 電泳槽體底部噴嘴改造

為了加強(qiáng)液體對(duì)前蓋的沖刷作用，將底部噴嘴進(jìn)行最大限度的延長，減少噴嘴到前蓋的有效距離，并且將部分噴管的位置由0°變?yōu)?0°或75°。底部噴嘴圖示見圖3。

圖3 底部噴嘴圖示Figure 3 The diagram of the bottom nozzle

通過側(cè)面及底部噴嘴的調(diào)整，改善了槽體內(nèi)部循環(huán)的狀態(tài)，從而加大了槽液循環(huán)對(duì)車身表面氣泡的驅(qū)趕力度。圖4為槽體噴嘴延長示意圖。

圖4 槽體噴嘴延長示意圖Figure 4 The nozzle extension diagram of tank

b.上電方式的優(yōu)化

通過對(duì)產(chǎn)品車上電過程進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)車體在上電過程中有間隙存在，以及不同電壓段銜接時(shí)并不是連續(xù)平緩的，而是呈現(xiàn)脈沖狀，這樣則會(huì)在上電的過程產(chǎn)生大量的氣泡，所以消除電壓脈沖的現(xiàn)象是解決氣泡的關(guān)鍵。通過對(duì)整流器的上電方式進(jìn)行改變，即后段電壓的初始值為前段電壓的最終值，從而使得車體上電過程為連續(xù)狀，避免了脈沖現(xiàn)象。圖5為優(yōu)化前電壓曲線，圖6為優(yōu)化后電壓曲線。

圖5 優(yōu)化前電壓曲線Figure 5 Voltage curve before optimization

圖6 優(yōu)化后電壓曲線Figure 6 Voltage curve after optimization

1.2.2 三平面污染縮孔的解決

a.電泳烘房風(fēng)嘴開閉狀態(tài)的調(diào)整

通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)電泳烘房內(nèi)風(fēng)嘴進(jìn)行調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)其對(duì)電泳縮孔的改善并無明顯作用，故維持原始狀態(tài)，僅把接近烘房導(dǎo)軌的風(fēng)口進(jìn)行封閉，避免風(fēng)嘴將浮灰吹至車身表面。

b.電泳烘房循環(huán)風(fēng)量的調(diào)整

（1） 對(duì)烘房各階段電泳漆膜揮發(fā)量進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)（見表3）。

電泳漆膜揮發(fā)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 電泳漆膜揮發(fā)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 The test result of the volatile loss of ED film

（2） 對(duì)電泳烘房的廢氣排放量進(jìn)行了比對(duì)實(shí)驗(yàn)（見表5）。

表5 電泳烘房的廢氣排放量實(shí)驗(yàn)Table 5 The test of the exhaust emission quantity from ED oven

如果現(xiàn)在烘房實(shí)際廢氣排放量和設(shè)計(jì)廢氣排放量一樣，顯然3、4區(qū)揮發(fā)比例最高，但是排放比例與之不匹配，所以廢氣濃度最高。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，對(duì)電泳烘房的循環(huán)風(fēng)進(jìn)行了調(diào)整（見表6）。通過循環(huán)風(fēng)量的調(diào)整，總結(jié)得出3區(qū)循環(huán)風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率從50 Hz降低到38 Hz，增加3區(qū)新鮮風(fēng)供風(fēng)量、排風(fēng)量和烘房內(nèi)總新鮮風(fēng)供風(fēng)量，對(duì)提高烘房內(nèi)空氣潔凈程度有較大幫助，對(duì)減少縮孔數(shù)量，減小縮孔尺寸以及提高電泳漆膜表面清潔度都有效；同時(shí)烘房總新鮮風(fēng)的過濾棉需每周更換，這也是避免縮孔產(chǎn)生的基本保證。

表6 電泳烘房循環(huán)風(fēng)調(diào)整跟蹤表Table 6 The list of the adjustment for ED oven recirculation air

c.電泳烘房溫度的調(diào)整

因?yàn)殡娪境赡な窃陔娪竞娣康?區(qū)開始的，所以適當(dāng)降低烘房3區(qū)溫度設(shè)定，使3區(qū)揮發(fā)物濃度降低，既有利于提高該區(qū)域的清潔度，又有利于減少2區(qū)出口位置揮發(fā)物的凝結(jié)。通過幾輪實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，在確保烘烤質(zhì)量的情況下，將電泳3區(qū)的烘烤溫度由200 ℃降至185 ℃，對(duì)電泳縮孔的改善也起到了重要作用。

1.2.3 門檻下部污染縮孔的解決

因?yàn)橛臀劭s孔的根本原因就是由于車身折邊內(nèi)的油污與水的混合，在電泳烘房高溫的作用下，飛濺至車身表面所致，而折邊內(nèi)的油污是在車身內(nèi)外板之間，通過預(yù)處理很難去除干凈，所以嘗試通過減少油污的儲(chǔ)存空間，從而減少油污的飛濺。

通過與車身車間協(xié)調(diào)，將四門及前蓋在的折邊下邊緣打膠直至溢膠后，發(fā)現(xiàn)前蓋縮孔情況有很大的改善，尤其在門檻部位幾乎無縮孔產(chǎn)生。但是若將折邊膠水打膠至溢膠狀態(tài)的話，膠水的狀態(tài)將會(huì)呈現(xiàn)出波浪的狀態(tài)，且膠水量過大對(duì)機(jī)器人的要求也會(huì)變得更高，需要擦拭溢出的膠水，所以只能分步進(jìn)行膠水的提升。通過對(duì)車身折邊膠進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)電泳三平面及門檻縮孔的改善起到了一定的作用。

由于折邊膠的優(yōu)化不能完全地解決門檻縮孔的問題，故針對(duì)門檻位置制作了門檻縮孔擋板（圖7）。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，門檻添加了縮孔擋板之后，門檻縮孔數(shù)量幾乎為零。

圖7 擋板圖示Figure 7 The baffle plate diagram

1.2.4 材料本身的優(yōu)化

通過增加防縮孔劑及優(yōu)化色漿，已經(jīng)達(dá)到了由材料本身的調(diào)整來改善縮孔狀態(tài)的目的，目前色漿轉(zhuǎn)化率已達(dá)100 %。

2 效果

通過實(shí)驗(yàn)分析，制定了有效的控制電泳縮孔的措施，電泳縮孔狀態(tài)被控制在可接受的范圍內(nèi)，同時(shí)電泳防腐狀態(tài)及質(zhì)量得到了提升，電泳打磨生產(chǎn)成本得到了降低，操作環(huán)境得以改善。

2.1 電泳防腐狀態(tài)及質(zhì)量的提升

電泳大縮孔數(shù)量下降至個(gè)位數(shù)，門檻縮孔也基本降為零。通過電泳縮孔狀態(tài)的改善，取消了三平面的電泳重打磨處理，提高了電泳車身的防腐性能，同時(shí)也改善了電泳車身的表面質(zhì)量狀態(tài)，為后續(xù)的面漆施工提供了良好的基礎(chǔ)。

2.2 電泳打磨生產(chǎn)成本的降低

電泳縮孔狀態(tài)的改善減少了電泳打磨的工作量，節(jié)約生產(chǎn)節(jié)拍5 s/車，減少了砂紙的使用量，節(jié)約成本2元/臺(tái)，一年可為油漆車間降低成本近47萬元。

3 結(jié)語

通過電泳縮孔的改善，保證了電泳車身的防腐性能，提高了電泳車身的表面質(zhì)量狀態(tài)，減少了操作人員的工作量且改善了操作環(huán)境，并為油漆車間降低了運(yùn)行成本。電泳縮孔的改善對(duì)實(shí)際問題的認(rèn)知與解決都積累了很多的寶貴經(jīng)驗(yàn)，希望可以將此推廣至其他油漆車間，能夠?yàn)榇蠹疑僮邚澛?，提高工作效率，提供?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。