钢板表面异物危害背景分析.doc

汽车外覆盖件钢板表面缺陷及改进 
鲍文华 
（上海大众汽车有限公司）   

摘 要  汽车外覆盖件钢板的表面质量影响着汽车外观的质量，本文通过对外覆盖件钢板常见的表面缺陷的类型，产生原因分析，提出对这些缺陷进行改进的措施。 关键词：外覆盖件钢板 表面缺陷  

1、前言 
现代汽车特别是高档和豪华轿车质量要求中，要求车身表面光亮，美观以及具有良好的上漆性能。而影响车身外观质量的环节因素很多，归类后可大致分钢板表面质量问题、用户涂装工艺及它们之间的匹配性等三类，本文就针对如何控制汽车外覆盖件钢板表面质量来保证车身外观质量进行探讨。 
用于汽车外覆盖件的钢板要求表面无疵，具有良好的形貌和光洁程度，一般轿车均采用05级别（德国标准）的冷轧板。目前许多中高档轿车如上海大众的PASSAT B5，POLO，一汽大众的AUDI，BORA等均采用B(best)级别的电镀锌预磷化钢板。而这些级别要求钢板表面无任何缺陷，并具有不影响优质涂漆的外观。要求在整个生产过程中，钢带接触成队轧辊，辊道，切边剪，横切等，而不允许有任何划伤、压印，斑迹。而实际上，钢带表面缺陷的产生贯穿于冶炼、连铸到热轧、冷轧、退火、平整、镀锌、预磷化及包装的全部过程。 
2、汽车外覆盖件钢板表面常见缺陷分析 
汽车外覆盖件钢板的表面状态以及清洁度影响着车身的涂装性能。汽车外覆盖件钢板表面常见的缺陷有表面不清洁，有压印、压痕、划伤、表面振动纹和斑迹等。 2.1 表面不清洁 
外覆盖件钢板表面的清洁度是指外覆盖件钢板表面受污染的程度，外覆盖件钢板表面的残流物会降低外覆盖件钢板的耐腐蚀性同时会给表面磷化带来影响，进而影响车身漆膜的附着力。 󰁺 现象：外覆盖件钢板表面不清洁，在冲压成形后零件表面用手触摸，会感觉到不同程度的
凸点，用釉石打磨后，在凸点处会出现有手感的小亮点和无手感的大亮点缺陷。 󰁺 产生原因： 
---- 外覆盖件钢板生产过程中，环境的清洁与否严重影响了钢板表面的清洁度。 
---- 在外覆盖件钢板生产过程中，轧辊与带钢在高温、高压的轧制变形前滑区，形成滑动摩
擦，产生大量铁粉微粒，这些铁粉微粒存在磨粒磨损，又增加表面吸附面积，吸附更多的轧制油及其它碳氢化合物，存留在带钢表面。 ---- 外覆盖件钢板防锈油不洁造成钢板表面不洁。 󰁺 预防及改进措施： 
---- 采用封闭式生产线生产，若无条件，增加防尘措施。 ---- 增加钢板生产线轧辊的清洗频次，确保轧辊的清洁度。 
---- 适当增加轧机入口及出口的润滑液的流量，并在出口处设置气刷来防止铁粉的滞留。 ---- 严格控制防锈油的进货质量。 
---- 增加清洗工序来清除带钢的表面残留物。 

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2.2  机械损伤： 
2.2.1 压痕 
󰁺 现象：平行于轧制方向连续的条纹，部分会有所凸起且对称于钢卷轴。 
󰁺 产生原因：当生产一定宽度的钢带时，其两边缘对于导电辊和卷板辊的磨损会比较大，这             
样就会在辊的表面形成一条凹槽。当生产相对较宽的钢带时，就会在钢带上形成打磨之后可以发现的条纹。另外，轧辊上面的凹槽也有可能是由于精炼设备发生故障造成的。 󰁺 预防及改进措施：调整生产计划，先做宽板再做窄板，同时定期进行设备检修。 2.2.2 辊印 
󰁺 现象：周期性地出现在钢板上的压印，其形状，大小基本相同。其周期（L）与辊子直径(D) 
的关系为：L=μπD  μ为延伸系数。 
󰁺 产生原因：主要是由于辊面受损或有异物黏结所致。 
󰁺 预防及改进措施：定期进行设备检修，保证板面及轧辊的清洁度及适当的辊面硬度。 2.2.3条状印痕 
󰁺 现象：在钢卷宽度方向的条状印痕. 
󰁺 产生原因：是由于剧烈的运动或者储存不当引起卷与卷之间的接触而造成的。 󰁺 预防及改进措施：在运输及储存时将钢卷加以固定，避免卷与卷之间的相互碰撞。 2.2.4擦伤 
󰁺 现象：冷轧板表面上或镀锌表面上的呈“蝌蚪状”或“猫抓状”的短小条形，通常成排出
现。 
󰁺 产生原因：在电解液清洗辊上存在钢质微粒杂质，当辊子同冷轧带发生相对滑动时便产生
了擦伤。 
󰁺 预防及改进措施：被动辊轴承经常加油，同时让传动辊与带速同步，避免辊子与钢带产生
相对滑动。 2.2.5卷轴印 
󰁺 现象：在卷心附近的钢带上有平行于轴心方向有一条印痕，随着离开卷心越远，印痕越不
明显。 
󰁺 产生原因：有两种可能的原因： 
---- 在卷心的开始处是钢带的起点，这样会形成一个台阶。当后面的钢带绕在上面时就会形成这样的印痕，而且随着钢卷圈数的增加，钢带头所形成的台阶就会越来越不明显，最终印痕会消失。 
---- 卷板机的卷轴为了适应不同的卷心直径，是由几部分组成的。如果这几部分的配合出现误差，就会出现高低的状况，这样当钢带绕在上面时就会造成印痕，而这种印痕在第一层上最明显，而之后的几层只有在打磨之后才会发现。 󰁺 预防及改进措施：控制轧制张力。 2.3斑迹：    2.3.1油滴 
󰁺 现象：点状缺陷，直径0.5到2mm,在缺陷部位的镀层厚度相对较小。 
󰁺 产生原因：电流辊轴的润滑油滴入电解液中，分解成小液滴。如果这些小液滴附着在钢板表
面，则会影响到镀锌层。 
󰁺 预防及改进措施：控制润滑油的流量。 2.3.2锌层变色 
󰁺 现象：表面颜色不一，存在色差。 
󰁺 产生原因：由于局部电流强度升高，造成锌层厚度不均。导电不良可能是由于轧辊施加的压

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力太小所致。 
󰁺 预防及改进措施：适当增加轧辊的压力。  2.3.3褐色色差 
󰁺 现象：镀锌涂油钢板上大面积褐色色差，并且沿着长度方向呈连续分布。 
󰁺 产生原因：由于镀锌之后钢板表面上酸洗不充分造成的，这同空气湿度和镀锌表面的氧化状
况有关。 
󰁺 预防及改进措施：控制酸洗温度、浓度及机组速度。 2.3.4乳化液斑迹 
󰁺 现象：细小、形状不规则而轮廓清晰的深色斑点局部集中地分布在钢板表面上。  
󰁺 产生原因：轧后板面带铁粉微粒吸附大量浓缩油，包住铁粉微粒形成油膜，其中水分形成水
蒸气同铁粉微粒发生化学反应，形成氧化铁后产生空隙，使水蒸气直接与铁板产生氧化反应，板面氧化部位成疏松氧化铁层，当油蒸发时，即进入氧化铁层内形成乳化液斑迹。预防及改进措施：控制乳化液含油量及出口吹扫。 
2.4 表面振动纹 
󰁺 现象：外覆盖钢板用釉石打磨表面或在冲压后使用釉石打磨表面，在垂直于轧制方向存在
条纹。 
󰁺 产生原因：平整时轧辊振动造成。 
󰁺 预防及改进措施：控制轧辊的压力及机组速度。 
3、汽车外覆盖件钢板的表面形貌分析 
3.1 表面粗糙度Ra值及Pc值的影响 
外覆盖件钢板的表面粗糙度Ra值及Pc值对冲压成形和油漆的映像清晰度（鲜映性DOI））有着重要的影响。在冲压成形时，表面粗糙度Ra值越高，其表面储油量越大，成形性越好；在油漆时，表面粗糙度Ra值越小，Pc值越大，油漆的映像清晰度越好。为此表面粗糙度Ra值及Pc值的选定要兼顾成形和油漆工艺要求。 
    外覆盖件钢板表面形貌与轧辊的毛化方式有着密切的关系。目前轧辊毛化方式有以下几种：喷丸毛化，电火花毛化（放电毛化）和激光毛化三种。喷丸毛化及电火花毛化轧制的钢板表面起伏大，激光毛化轧制的钢板表面是有规律地交错排列的凹坑，其峰值（即Pc值）较高。从图1可以看出： 

图1 不同表面形貌钢板DOI与Ra值的关系 
󰁺 表面粗糙度Ra值相同的情况下，激光毛化板的映像清晰度DOI较其它毛化板高。 
󰁺 表面粗糙度Ra在0.7----1.3μm时，激光毛化板的映像清晰度DOI可以达到光面板的水平。     根据经验外覆盖件钢板的轧辊毛化最好采用激光毛化，且表面粗糙度Ra一般在0.7-----1 .5μm，

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Pc值大于60 时，激光毛化的外覆盖件钢板既具有良好的冲压性能又有较强的漆膜附着力，其映像清晰度DOI值也较高。 
3.2汽车外覆盖件钢板预磷化膜质量的影响 
用于外覆盖件的电镀锌板在加工成形的过程中及易发生机械划伤，或者锌粉，锌粒受外力脱落并黏附在模具表面，在其后的冲压件上形成凹坑，麻点等缺陷。为此在钢厂生产电镀锌钢板的机组上增设磷化功能，在镀锌层表面覆盖一层耐磨，润滑的磷化膜。通过磷化膜和拉延油的协同作用，大大改善冲压时金属板材的表面润滑状态及耐磨损性能。 
预磷化膜的重量、结晶形状、结晶尺寸及均匀性影响着汽车外覆盖件电镀锌预磷化板的涂装质量。磷化膜结晶较大，其电阻抗就比较小，当电阻抗差别较大时，电泳膜厚比正常厚，这样电泳漆膜的平滑性就较差。而且粗大的磷化膜在成形过程中受模具的冲击较大，易变形、受伤，造成局部变薄，电阻抗更低，产生局部电泳漆增厚较大，易形成表面粗糙或形成条影。而磷化膜重对电泳后的粗糙度的影响可以从图2中反映出来。从图中可以看出：电泳后的Ra值随膜重的增加呈递减趋势。  
图2磷化膜重量与电泳后涂层粗糙度的关系 
为了得到高质量的外覆盖件预磷化电镀锌钢板，通常采用锌、锰、镍三元改性伪转化型磷化处理工艺，因为其磷化膜结晶均匀致密，粒径尺寸2－5微米，膜重在1.5-2.0g/m2，这样，既能提高改善外覆盖件预磷化电镀锌钢板的成形性能，又能与汽车的阴极电泳涂装工艺相匹配。 
4、结束语 
    通过对汽车外覆盖件钢板表面缺陷产生原因及预防措施等问题的分析，表明高品质汽车外覆盖件钢板的生产是一个系统工程，不仅要采用高质量的设备，还要有标准化的生产和科学的管理。