优化珠光黑喷涂工艺-降低生产成本081229.doc

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简化珠光黑喷涂工艺，降低生产成本
作者 ：边春利 1 乔 伟2 郭定邦1 齐利剑1
（1，长城汽车工程院涂装技术部， 2，长城汽车制造事业二部涂装车间，河北保定，071000）
摘要：本文介绍了长城汽车制造事业二部涂装车间珠光黑底色漆的喷涂工艺改善过程，及由原来旋杯加喷枪两遍喷涂改为只用旋杯一遍喷涂的改善思路、实验、工艺调试和实施过程中问题的解决以及最终达到的效果。
关键词：闪光底漆、喷涂工艺、静电旋杯、空气喷枪、正交实验
0.引言
一般汽车闪光底漆采用湿碰湿两道喷涂工艺,即 BASE-1静电旋杯喷涂，BASE-2用空气喷枪喷涂。空气喷枪喷涂，利于闪光颜料平行排列,可获得更好的闪光效果 ,同时易于满足塑料件和人工点修补的色差要求，但空气喷枪的油漆利用率低。
长城汽车制造事业二部涂装车间就是采用的上述工艺，BASE-1是SAMES的 PPH607旋杯，BASE-2 是SAMES的TRP502静电空气喷枪，经过工艺改善实现了珠光黑底色漆只用BASE-1旋杯喷涂，省去BASE-2喷枪喷涂工序，在保证质量的前提下，简化了工艺，降低了成本。
1.改善思路
1.1原理：因喷枪比旋杯涂料利用率低，省去喷枪喷涂，适当增加旋杯的吐出量，提高利用率。可节省换色时从换色阀到喷枪间管路内涂料，每台机器人约50 ml。
1.2可行性分析
从产品的外观质量、设备能力、节拍要求、人工修补性能等几方面分析是否能实现用旋杯一遍喷涂，然后分别进行实验验证。
1.2.1外观：珠光黑漆中含的珠光颜料量很少，且黑色相对光的吸收量大，反射量少，浅颜色闪光漆，喷枪喷涂可增加明度，而珠光黑颜色，取消喷枪喷涂色差影响很小，理论上在保证膜厚和满足色差要求的前提下，可实现用旋杯一遍喷涂。
1.2.2设备和节拍：现在BASE-1和 BASE-2的吐出量为都在200 cc/min左右，理论上旋杯一遍喷涂吐出量在350 cc/min左右即可满足膜厚要求，而PPH 607旋杯的最大吐出量为 500cc/min，且珠光黑遮盖力好，膜厚达到13μm以上即可实现工程遮盖，现在的生产节拍下可以实现用旋杯一遍喷涂。
1.2.3人工修补性能：旋杯一遍喷涂的漆膜的人工修补的难易程度也是此工艺能否实现的重要考察指标，需要进行人工修补性实验。
2.实验部分
先用正交实验确认旋杯一遍喷涂能否达到两遍喷涂的膜厚要求，并找出影响膜厚主要因素，以指导调整方向。再根据一次实验的结果确定几组合理的喷涂参数进行二次实验，在中涂板上喷色漆和清漆，确认色漆膜厚、色差和人工修补性能。
实验仪器：
膜厚仪 ： DUALSCOPE MP0R
色差仪 ： X-rite MA-68II
桔皮仪 ： BYK-4816
2.1一次实验方案
在实验车上找出9处在一定范围内可设定统一喷涂参数的部位（见图1）贴上实验试板，分被别按表2的实验安排喷涂试验，因9组实验同时做，喷漆室的温湿度、风速、枪速，油漆的粘度、温度、快慢干等因素基本一致，可不考虑这些因素对膜厚的影响。

图1：实验试板位置和旋杯喷涂轨迹
2.1.1实验指标及因素和水平的确定
以膜厚为实验的指标，确定A：Flow（吐出量）、B： Shaping（成型空气）、C：Atom（旋杯转速）、D：H.Volt（静电高压）为实验因素，每个因素设定3水平（见表1），安照L9（3 4）正交表［1］安排4因素3水平的正交实验。
表1：因素和水平
因素
水平
A：Flow
（cc/min）
B：Shapin
（Nl/min）
C：Atom
（Krpm）
D：H.Volt
（KV）
1
300
28
28
60
2
350
30
30
65
3
400
32
32
70

2.1.2实验安排和结果
表2：正交实验结果和数据分析

因素
实验号
Flow
（cc/min）
Shaping
（Nl/min）
Atom
（Krpm）
H.Volt
（KV）
备注
膜厚
（μm）
1
1（300）
1(28)
1(32)
1(60)
左侧第8枪
9.4
2
1
2(30)
2(28)
2(65)
左侧第10、11枪
10.6
3
1
3(32)
3(30)
3(70)
左侧第16、17枪
10.8
4
2（350）
1
2
3
左侧第20、21枪
13.3
5
2
2
3
1
右侧第8枪
10.9
6
2
3
1
2
右侧第10、11枪
11.6
7
3（400）
1
3
2
右侧第16、17枪
13.2
8
3
2
1
3
右侧第20、21枪
15.3
9
3
3
2
1
左侧第23、24、29枪
12. 5
I
30.8
35.9
36.3
32.8

T=107.6
II
35.8
36.8
36.4
35.4

III
41
34.9
34.9
39.4

R
10.2
1.9
1.5
6.6

2.1.3实验结论
从表2分析影响膜厚的因素主次为：吐出量、 静电高压、 成型空气 、转速，其中成型空气和转速对膜厚影响程度很小，调整膜厚时，应重点调整吐出量和静电高压。
使膜厚最大的最佳参数组合为：A3、B2、C2、D3，即吐出量：400 cc/min 、成型空气：30 Nl/min 、转速：30 Krpm 、静电高压：70 KV。
从膜厚结果上分析，旋杯一遍喷涂可以满足珠光黑的膜厚要求，可进行下一步试验。
2.2. 二次实验方案
根据第一次实验数据的分析和珠光黑的膜厚要求，确定5组实验，在车身左侧的5个部位，具体位置见图1中1、2、3、4、9（此位置贴第5号实验板）贴中涂板进行实验，用机器人按见表3喷涂珠光黑色漆，清漆用机器人正常喷涂。色漆喷涂前用胶带遮蔽，喷涂清漆前去除，以测量色漆层膜厚，烘干后测量膜厚、桔皮、色差（以两遍喷涂的车为基准），最后在试板上进行修补性能实验。
2.2.1二次实验安排见
表3：实验安排
因素
实验号
Flow
（cc/min）
Shaping
（Nl/min）
Atom
（Krpm）
H.Volt
（KV）
备注
1
380
28
30
65
左侧第8枪
2
380
30
30
70
左侧第10、11枪
3
400
30
30
65
左侧第16、17枪
4
400
28
30
70
左侧第20、21枪
5
420
30
30
70
左侧第23、24、29枪

2.2.2实验结果
表4：膜厚、桔皮、色差结果
实验板
检测项目
试板1

试板2

试板3

试板4

试板5

平均膜厚（μm）
12.6
13.9
16.6
14.9
16.0

桔皮

DOI
91.6
91.4
92.1
91.4
94
L
17.7
12.4
9.2
10
15.7
S
21.9
22.9
26.1
28.8
19.7

色差△E

25°
1.97
0.52
4.06
4.43
2.56
45°
0.99
1.81
0.23
0.63
1.13
75°
1.36
1.01
0.60
0.28
0.90
目视检查
基本无色差
基本无色差
基本无色差
基本无色差
基本无色差

2.2.3人工修补性能实验
用2、4号板做人工修补实验，将板的一半遮避好，另一半让2名正常掌握点修补技能的操作工，按正常修补工艺修补完成后，分别以标准色板和被遮避的部分为基准（修补前），目视检查和用色差仪测量，结果见表5。
表5：人工修色差数据
板号
角度
标准色板色差△E
修补前色差△E
目视检查
2
25°
1.69
6.08
基本无色差
45°
0.48
0.91
75°
0.12
0.33
4
25°
3.861
5.83
基本无色差
45°
0.84
0.89
75°
0.13
1.42
2.2.4实验结论
通过二次实验，旋杯一遍喷涂在膜厚、桔皮、色差和人工修补性能上均能满足产品要求，且能达到杯加枪两遍喷涂的水平，可以进行下一步在实车上的调试。
3.工艺调试部分
3.1调试方案
根据色差和膜厚数据及喷涂轨迹，初步确定喷涂表，在生产线上进行实车试喷，喷涂后及时点检喷涂效果，并对露底、遮盖不良的部位进行补喷，烤干后测量膜厚、桔皮、色差，随后调整相应位置的喷涂参数，下一次喷涂验证调整效果。重复上述过程的直至膜厚、桔皮、色差指标达到要求，最终确定喷涂表。
3.2调试过程
首先测量采用杯加枪两遍工艺喷涂的车身（80438）的膜厚、桔皮、色差作为标准，然后分别在80441、80514、80602、80715、80812车身进行了旋杯一遍喷涂的工艺调试。
3.3调试结果
3.3.1.膜厚
工艺调试过程中，最初两台车的后背门、翼子板局部凹陷部位有露底现象，人工进行了补喷，车身其他部位膜厚正常，调整吐出量和静电高压，问题解决，最终和80438车身的膜厚基本相当，且整车各部位膜厚均匀一致符合要求，调试过程膜厚的变化见图3。

图3

3.3.2.桔皮
工艺调试过程中，测量了各部位的长波（L）、短波（S）和鲜映性（DOI）数据，并对喷涂参数进行优化，以调整外观。从各车身部位桔皮数值曲线（图4、5、6）分析, 调整过程中L、S值略有降低,DOI值略有提高，外观稳定，且比80438略有提升。

图4

图5

图6
3.3.2.色差
工艺调试过程中，分别以80438和标准色板为基准测量了色差数据，并对喷涂参数进行调整优化。从色差曲线上（见图7、8 ）分析, 一遍喷涂工艺的车与标准版间的色差，要比与80438间的色差大，说明与现行两遍喷涂工艺更接近，但都在范围内，且目视基本无色差。除80514的左侧货箱有异常外，其他车各部位色差基本稳定，满足要求。

图7

图8

3.4调试总结
经过在生产线上调试，对喷涂参数进行了优化，膜厚、桔皮、色差都达到了两遍喷涂的质量水平，符合产品质量要求，最终确定了喷涂轨迹和喷涂表。
4.成本分析
4.1节省材料
涂料用量约0.3Kg /台，稀释剂0.3Kg/台，换色清洗溶剂约1 Kg/台。
4.2节省耗能：
电能30kw/台，减少压缩空气：200 L/台。
4.3经济成本核算
本次改善总体上可降低生产成本约30元/台。同时设备磨耗降低,可延长机器人本体和旋杯系统的使用寿命及易损件的更换周期。环保上VOC排放减少1.4 Kg/台。
5.结语
减少涂装公害、降低成本、提高质量一直是涂装工艺技术发展的主题和方向，此次喷涂工艺的简化，实现了保证质量，不增加投入，降低成本的目标。只要充分了解材料、设备的性能特点，综合考虑产品质量、生产节拍、人工操作、设备能力等因素，挖掘潜力，是可以实现涂装工艺简化、优化的。
参考文献
［1］中国科协科技咨询服务中心，《多因素正交选优法》，1981，71

地址:河北省保定市朝阳南大街2266号 长城汽车股份有限公司 工程院 涂装技术部 邮编：071000

联系人：边春利 电话 :[phone] 13082376585 e-mail:bianchunli007@
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