规避电泳流漆的设计措施_田炳坤.pdf

涂装工艺 COATING PROCESS规避电泳流漆的设计措施田炳坤（标致雪铁龙（中国）汽车贸易公司上海分公司，上海 200233）Design Solution to Sagging Defect of E-Coating摘要：本文针对车身电泳过程中出现的诸多流漆问题，首先对其分布区域进行了概括性的描述和分析，然后归总流漆问题的形成机理并提出思路对策，并结合具体案例进行剖析说明，最后从设计检查和验证优化的角度给出了一些管控建议，力求从设计源头避免电泳流漆的发生，从而为制造过程节约更多的材料成本和人力工时。关键词：海车身电泳；电泳流漆；汽车涂装；漆膜弊病中图分类号：TQ639文献标识码：A文章编号：2096-8639(2023)02-0021-05Tian Bingkun(Peugeot Citron(China)Automotive Trade Co.,Ltd.,Shanghai Branch,Shanghai 2002333,China)0 引言电泳流漆，是汽车涂装过程中较为常见的一种典型漆膜弊病。当电泳流漆发生在可视区域时，需进行打磨以消除流漆问题，保证涂膜外观效果；而当打磨露底时，还需要补喷防锈底漆以保证防腐性能。从成本控制和质量保证的角度来看，电泳流漆一方面造成了生产过程中多余的材料损耗与人工浪费，另一方面却并没有给产品质量带来任何积极正面的作用和贡献。电泳流漆是不希望看到的一种情况和负面现象，因此要加以控制、避免和消除，特别是应当从车身设计的源头进行规避和预防。1 问题描述及简析电泳流漆又称为二次流痕或二次流挂1，是指电泳湿膜完全正常，但在烘干过程中，电泳漆积液从车门折边等缝隙结构处流出并滴落在车身外表面或其他可视部位，烘干后残余的固体分遗留在电泳漆膜上所形成的问题缺陷。电泳流漆的常见可视区域（以轿车或 SUV 为例），主要集中于翼子板外表面、门槛区域和门盖包边区域，门框边沿、车门内外表面、侧围后窗立面，顶盖四边角、尾门流水槽、铰链或螺栓安装区域等。1.1翼子板外表面、门槛可视面、门/盖包边区域这些区域的电泳流漆基本上都源于门/盖区域的包边间隙和折边胶涂敷的控制不良，特别是转角结构Abstract:The electrophoresis sagging defect is regarded as a typical quality problem in theautomotive coating process.In this article,the sagging defect is described and analyzed accordingto its area where occured.The mechanism of sagging defect is discussed.Some cases are analyzed.As viewed from the design and verification,some advices are given to solve the sagging defect andthus save labor and material cost.Keywords：E-coating;sagging;automotive coating process;coating defects涂层与防护第44卷第2期2023年2月Vol.44 No.2Feb.2023COATING AND PROTECTION21涂装工艺 COATING PROCESS处，由于间隙控制和黏胶涂敷存在工艺上的难点，很容易产生电泳漆液滞留（且无法有效清洗、沥干）。之后，在炉温烘烤的过程中，滞留的电泳漆液受热膨胀而溢出或滴落，在包边区域、翼子板外表面和门槛可视面形成了电泳流漆（见图 1）。1.2门框边沿、车门内外表面、侧围后窗外立面这些区域的电泳流漆，多数源于钣金设计三层或两层板搭接时所形成的兜液结构，无论是夹缝中兜液，还是小空腔结构兜液，都会形成某种程度的电泳漆液滞留，而滞留的电泳液偏多时就会在炉温烘烤的时候膨胀溢出，进而在内外表面上形成电泳流漆（见图 2）。（a）（b）（c）图 1 翼子板外表面(a)、门槛可视面(b)、门/盖包边区域(c)电泳流漆图 2 门框边沿(a)、车门内外表面(b)、侧围后窗外立面(c)电泳流漆（a）（b）（c）1.3顶盖四边角顶盖四边角处的电泳流漆大多呈现长条状，常见于侧围翻边、顶盖翻边、前后立柱弯折处所形成的孔洞（老鼠洞）下方。由于三板对接所形成的孔洞结构会天然存留多余的电泳漆液，所以很容易造成烘烤过程中漆液溢出并在流水槽部位产生明显的长条状电泳流痕（见图3）。1.4尾门流水槽尾门流水槽处的电泳流漆，或呈现滴流状，或呈现长条状，不同的位置会呈现出不同的情形，具体问题取决于不同位置处的钣金结构和间隙控制（见图4）。通常而言，钣金搭接所形成的积液或兜液结构越大，则所对应的电泳流漆就越严重。图 3 顶盖后边角电泳流漆田炳坤：规避电泳流漆的设计措施22涂装工艺 COATING PROCESS1.5螺接（铰链/螺栓/螺母）安装点铰链安装位置处的电泳流漆，多发生在包括前后门铰链、尾门铰链、引擎盖铰链、邮箱口盖铰链等诸多使用铰链配合的开闭件。还包括螺栓/螺母的安装点，包括后视镜、后尾灯、车顶行李架，包括部分特别车型使用螺接的外饰件等。螺接安装点或安装面附近的电泳流漆，也通常呈现为明显的长条状（见图 5），而其形成原因也大多与安装部位的搭接或配合结构存在积液和兜液的空隙密切相关。图 5 螺栓安装点2 成因归纳及设计对策虽然电泳流漆的发生位置和表现形式有着不同的特点，但细究其成因机理，大多源于结构设计的不合理，导致电泳积液滞留于夹缝结构、搭接结构、型面结构和涂胶结构中。滞留的电泳积液在出槽清洗和车身沥干时未能及时有效地排出，导致其在烘烤过程中随车身运动受热膨胀溢出，并出现最终被烘干成凸起性或流痕性的涂膜弊病现象。尽管电泳流漆的形成机理大体一致，但受限于不同的位置区域和工艺结构，很难采取统一的策略办法进行规避和预防，这就要求具体情况具体分析，结合实际情形和零件布置选择不同的设计方案。总体来说，电泳流漆的设计规避和预防措施主要分为 3个方面：（1）尽可能地消除能够引发电泳漆液滞留的钣金结构，以规避后续电泳流漆的形成。（2）将电泳流漆导引至不可视区域或被遮蔽区域。电泳流痕是在电泳层外侧形成的，一般不会影响电泳车身的防腐性能。因此，对于车身遮蔽区域的电泳流痕一般不予处理2。（3）调整焊点位置、增设焊装胶或调整焊装胶的涂敷位置4，以缩减电泳漆液的滞留，或者控制电泳流漆的流向位置。3应用案例根据上述思路对策，结合 2 个典型案例进行阐述说明。3.1案例1某项目前车门包边设计不良，导致电泳流漆液滞留于包边空隙，烘烤时溢出滴落至门槛可视区域。为了消除和杜绝该电泳流漆的反复发生，经分析和研究后，采取以下对策：（1）控制包边间隙 0.05 mm,内外板包边搭接1 mm,避免电泳液的渗入和溢出，如图 6(a)所示。（2）转角进行开口设计，利用重力作用将包边缝隙及内外板之间的电泳积液从开口处沥干，转角开口 10 mm,过渡斜边 5 mm，如图 6(b)所示。（3）折边胶涂敷设计与控制，胶边缘距包边35 mm，胶中线距包边 9 mm，胶宽 8 mm。折边胶的正确设置和涂敷能有效防止电泳漆液从内外两侧过量渗入并滞留于包边区域，如图 6(c)所示。上述措施的综合作用，基本上杜绝了包边间隙控制不良所带来的电泳漆液滞留，实现了包边区域电泳流漆的零发生，包括由于包边不良所带来的翼子板或门槛区域的可视区域电泳流漆。图 4 尾门流水槽电泳流漆田炳坤：规避电泳流漆的设计措施23涂装工艺 COATING PROCESS3.2 案例2经观察和拆解后发现，某车型侧围后窗外立面属于典型的三层板搭接，存在着明显的搭接空隙，且内外板的上端边缘平齐，很容易形成电泳积液，并在烘烤时溢出至外立面形成电泳流漆。为消除和预防该区域外立面电泳流漆的产生，经分析和研究后，改善该处区域设计如下：（1）优化外板/加强板/内板的搭接设计，使外板上沿高于内板/加强板 2 mm,当搭接缝隙有电泳积液溢出时，导引其流向不可视区域或遮蔽区域，如图 7(a)所示。（2）调整焊点间距 90 mm,进而压缩三板搭接的空隙结构，缩减电泳积液量，如图 7(b)所示。上述措施的有效采用基本上杜绝了侧围后窗外立面的电泳流漆。偶尔会有电泳流漆出现在内板表面上，但由于痕迹轻微且被内饰遮蔽，因此不需要进行打磨和修补处理。(a)包边间隙与搭接(b)转角设计(c)折边胶涂敷控制图 6 车门电泳流漆设计对策S4:外板/加强板/内板搭接S5:焊点间距布置图 7 侧围后窗外立面电泳流漆设计对策4 设计检查及验证优化生产制造过程中，电泳流漆可能出现在车身的诸多区域。为了防止设计中的遗漏或疏忽，应当制作设计检查表或设计检查清单，对所有可能产生电泳流漆的风险部位和设计结构进行全面的条目式检查和分析，并且该检查应当体现在白车身数据设计的每一个阶段，从概念设计到基础设计，再到详细设计等。此外，针对选定工厂中已经发生过的电泳流漆问题和经验反馈等，也应制作相应的检查表或检查清单，并整合至设计检查的总表或总清单中，在产品车身的数模设计阶段同步进行检查和甄别，避免问题的重复发生。设计完成后，应当重点关注和跟踪产品车身的工业化投放，验证电泳流漆的设计规避是否充分达成。到生产现场观察和收集电泳流挂的问题情况，一一对照设计检查表或清单，查看是否仍有疏漏和不足之处，而后进行完善和优化。除产品设计外，现场生产电泳过程中的清洗、沥水、烘烤工艺等也会对电泳流漆产生影响，特别是电泳漆施工参数中最关键的固体分。保持固体分的稳定、减少其波动可以降低车身流痕的发生频次，对于电泳漆膜厚的稳定也很有益3。现场工艺和涂料组分所引发的电泳流漆，只能结（下转第 49页）田炳坤：规避电泳流漆的设计措施24探索研究 RESEARCH AND DEVELOPMENT7黎文献.镁及镁合金M.长沙：中南大学出版社，2005.8李桂林.环氧树脂和环氧涂料M.北京：化学工业出版社，2003.9钱旭红.有机化学M.北京：化学工业出版社，2006.10 石淼森.耐磨耐蚀涂膜材料与技术M.北京：化学工业出版社，2012.11 马庆麟.涂料工业手册M.北京：化学工业出版社，2001.12 刘登良.涂料工艺M.北京：化学工业出版社，2009.13 GARY L MIESSLER,DONALD A.TARR.InorganicChemistry M.北京：高等教育出版社，2004.14 PETER ATKINS,JULIO DE PAULA.Physical ChemistryM.北京：高等教育出版社，2006.15 ULRICH MEIER-WESTHUES.Polyurethane coatings,adhesive composition,sealants M.Hanover：VincentzNetwork，2008.合现场的实际情况加以解决，而无法诉诸于产品设计的预防规避。此外，涂装制造过程还可以通过设计涂装辅助工装5，即导流工装来降低电泳流痕占比。最理想的设计结果是：经过一轮或几轮的方案探讨、逻辑分析、设计检查、投产验证和调整优化的闭环管控后，一款新车型的工业化生产能够实现零电泳流漆的质量目标。5结语综上所述，解决或规避车身电泳的流漆问题，可从其发生位置的结构设计出发，重点分析问题产生的诱因机理和过程轨迹，进而结合具体情况采取不同的设计应，例如，优化钣金搭接以消除和减少形成电泳积液的空隙容积；变通设计导流电泳积液至不可视区域；调整焊点和焊装胶的设置以控制电泳积液的形成和流向等。当产品设计与工艺方案考虑地足够严密、周全和细致时，就能够大大消除车身电泳流漆所带来的质量问题和返修浪费，进而大幅度节约制造过程中的成本损耗和工时投入。参考文献1李梁,王磊.车身电泳流痕产生原因分析与防治 J.涂料工业,2020,50(4):76-80.2何杰,叶卓成,尹鹏