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喷涂轨迹对汽车涂层外观的影响_刘文济.pdf
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1、 32 DOI:10.19289/j.1004-227x.2023.04.006 喷涂轨迹对汽车涂层外观的影响喷涂轨迹对汽车涂层外观的影响 刘文济*,黄龙武,王煜,管贤瑞,曾令赐,王鑫 一汽-大众汽车有限公司佛山分公司,广东 佛山 528237 摘要:摘要:通过设置不同的清漆静电机器人喷涂轨迹,在车身外板进行实车喷涂并测量橘皮数据及膜厚,探究了喷涂轨迹变化对车身外表面涂层外观的影响。结果表明,通过适当增加喷涂的道数,额外增加预喷涂轨迹,改变喷涂轨迹方向,以及降低喷涂轨迹移动速率的方法,可以提高清漆整体膜厚,改善清漆流平作用,从而提升车身涂层的外观品质。关键词:关键词:车身;清漆;喷涂轨迹;膜厚
2、;外观;橘皮 中图分类号:中图分类号:TQ639 文献标志码:文献标志码:A 文章编号:文章编号:1004 227X(2023)04 0032 05 Effect of spraying trajectory on appearance of automotive coating LIU Wenji*,HUANG Longwu,WANG Yu,GUAN Xianrui,ZENG Lingci,WANG Xin FAW-Volkswagen Automotive Co.,Ltd.Foshan Branch,Foshan 528237,China Abstract:The effect of th
3、e variation in spraying trajectory on the exterior coating appearance of car body was studied by setting different parameters of electrostatic robot for spraying clear coat and measuring the orange peel and thickness of coating.The results showed that the overall coating thickness of clear coat coul
4、d be increased by appropriately increasing the number of spraying tracks,introducing a pre-spraying track,changing the spraying direction,or reducing the track moving velocity,thus the leveling of clear coat could be enhanced,improving the coating quality.Keywords:car body;clear coat;spraying trajec
5、tory;coating thickness;appearance;orange peel 汽车的外观品质是整车厂涂装车间的重要性能指标之一1,也是汽车整车品质的重要一部分,不仅影响涂装车间自身的一次合格率,也会影响终端消费者的目视感受和购车的第一印象2-3。影响汽车涂层外观的因素众多。在早前的研究中,研究者们重点研究了喷涂参数及材料物理参数对车身涂层外观的影响,而笔者在现场应用中发现,涂装机器人的喷涂轨迹也是汽车涂层外观的重要影响因素之一4-6。为此,本文在一个 3C1B免中涂的喷涂现场,通过离线编程调整喷涂机器人的喷涂轨迹后进行实车验证,探究了喷涂轨迹对车身涂层外观的影响,以期为涂装车间现
6、场优化汽车涂层外观提供一些思路和帮助。1 实验实验 1.1 材料与仪器材料与仪器 水性单组分白色金属漆(工业级):A 涂料公司;水性双组分白色实色漆(工业级):B 涂料公司;溶剂型双组分清漆及其固化剂(工业级)、CG-800RE 水性阴极电泳漆(工业级):C 涂料公司;ECO-Bell 2 代喷涂机器人:D 涂装系统工程有限公司。1.2 实验过程实验过程 3C1B 无中涂工艺的流程是:电泳车身打磨剑刷机器人色漆静电外表 B1 喷涂色漆内表空气喷涂色漆静电外表 B2 喷涂色漆空气外表 B2 喷涂层间闪干膜厚检查机器人清漆内表空气喷涂清漆静电外表喷涂清漆烘干修饰线报交。在面漆喷涂工艺中,通过调整面
7、漆现场机器人的喷涂程序,使得机器人喷涂轨迹发生改变,再通过测量改变前后喷涂位置的实车外板的涂层厚度和外观数据,对比、评价喷涂轨迹改变对车身涂层外观的影响。1.3 测试与表征测试与表征 橘皮测量采用德国 BYK 公司的 4840 橘皮仪,测量方向与轨迹方向平行,测量点取喷涂轨迹的中心,收稿日期:收稿日期:20221121 修回日期:修回日期:20230214 作者简介:作者简介:刘文济(1988),男,硕士,工程师,研究方向为喷涂工艺及涂装材料。引用格式:引用格式:刘文济,黄龙武,王煜,等.喷涂轨迹对汽车涂层外观的影响J.电镀与涂饰,2023,42(4):32-36.LIU W J,HUANG
8、L W,WANG Y,et al.Effect of spraying trajectory on appearance of automotive coating J.Electroplating&Finishing,2023,42(4):32-36.喷涂轨迹对汽车涂层外观的影响 33 每个位置测 3 次,求平均值。膜厚测量采用德国 Hulmut Fischer 公司的 DUALSCOPE MP0 膜厚仪,测量点位于喷涂轨迹的中心,取 3 次测量的平均值。2 结果与讨论结果与讨论 2.1 前盖增加喷涂轨迹的影响前盖增加喷涂轨迹的影响 为了方便和客观地对比调整喷涂轨迹前后的膜厚和外观测量结果,
9、轨迹调整前后的喷涂参数都保持一致,具体设置见表 1。针对前盖边缘等位置,由于静电喷涂的边缘电场效应及清漆的流平作用7,为避免产生边缘流滴和肥边,对前盖边缘轨迹的喷涂参数进行了相应的调整和优化。表表 1 白色金属漆的前盖喷涂参数设置白色金属漆的前盖喷涂参数设置 Table 1 Parameters for spraying white metallic paint on hood 喷涂位置 清漆流量/(mLmin1)成型空气流量/(mLmin1)旋杯转速/(rmin1)电压/kV轨迹移动速率/(mms1)喷涂距离/mm 喷幅/mm前盖大面 450 430 45 000 65500 200 270
10、前盖边缘 350 380 45 000 50500 200 290如图 1 所示,针对前盖外板、车门外板这些大平面区域,尝试通过增加喷涂轨迹的道数来提高重叠率,以改善清漆上漆效果,从而增大清漆的膜厚,最终达到提升清漆流平效果的目的8。然而这么做需要考虑到喷涂总节拍,即喷涂节拍加上机器人机械化节拍不能超过规划设计的节拍,否则即使轨迹改变可以实现外观提升,也无法应用到实际生产中。(a)(b)图图 1 调整前(调整前(a)和调整后()和调整后(b)的前盖大面喷涂轨迹示意图)的前盖大面喷涂轨迹示意图 Figure 1 Illustration of previous(a)and modified(b)
11、spraying trajectories for hood 由表 2 可知,前盖外板纵向喷涂道数由 10 道提升至 14 道以后,前盖大面的重叠率得到较大提高。得益于此,整体膜厚提升,长波降幅较大,短波也略有降低,而 DOI(鲜映性)几乎不变。结合表 3 中 A 涂料公司金属白色漆的清漆膜厚梯度实验结果可知,清漆厚度对该金属白色漆的 DOI 影响较小。通过现场与质保人员进行实车目视评价,喷涂轨迹调整后的前盖外板整体涂层目视外观确实得到提升。表表 2 喷涂轨迹道数变化对涂层膜厚和外观的影响喷涂轨迹道数变化对涂层膜厚和外观的影响 Table 2 Effect of variation in th
12、e number of spraying tracks on thickness and appearance of coating 纵向道数 重叠率/%膜厚/m 长波 短波 DOI 10 64 106.7 5.3 17.0 90.3 14 71 115.2 3.9 16.3 90.0 表表 3 清漆膜厚对清漆膜厚对 A 涂料公司金属白色漆外观的影响涂料公司金属白色漆外观的影响 Table 3 Effect of the thickness of clear coat on appearance of white metallic coat of A company 清漆厚度/m 色漆膜厚/m
13、 长波 短波 DOI 流平方向 30 26 7.6 18.5 89.7 水平面 40 26 6.1 17.1 90.6 水平面 50 26 4.9 16.2 90.2 水平面 60 26 3.7 16.8 90.5 水平面 通过由单台车验证到小批量验证,再到大批量验证,确认调整后的喷涂轨迹可以实现涂层外观的提升,也没有次生的喷涂缺陷产生,喷涂的节拍未超过涂装规划的设计节拍,可在涂装车间批量生产。喷涂轨迹对汽车涂层外观的影响 34 2.2 前盖增加预喷轨迹的影响前盖增加预喷轨迹的影响 对于前盖边缘等位置,单单增加漆量容易产生流滴、漆泡等缺陷7。如图 2 所示,通过在原有喷涂轨迹喷涂前对工件边缘增
14、加一次喷涂轨迹,或在原有喷涂轨迹喷涂后对工件边缘增加一次喷涂轨迹,利用两次喷涂中间间隔的闪干时间使清漆提前流平,令清漆中的溶剂提前挥发,则可在避免产生流滴等喷涂缺陷的同时,增大边缘的清漆上漆量。图图 2 前盖边缘新增轨迹示意图前盖边缘新增轨迹示意图 Figure 2 Illustration of additional spraying track for hood edge 新增的清漆预喷轨迹的喷涂参数设置见表 4。注意:由于是额外增加的预喷轨迹,喷涂工艺还是“湿碰湿”的特点9,因此不宜将喷涂流量和喷涂电压设置得过高,否则较易产生肥边、边缘流滴等次生缺陷。由表 5可知,通过增加一次喷涂轨迹,
15、前盖边缘喷涂的重叠率由 55%提升至 60%,整体的膜厚也得到较大提升,涂层外观品质也有改善,体现在长波和短波均有所降低,而 DOI 基本保持不变。经过批量喷涂车身验证和质保人员目视评价,前盖前端整体涂层外观有了明显改善,目视更加饱满和平滑,也没有产生次生缺陷,可以满足涂装车间批量生产的要求。表表 4 前盖边缘额外清漆喷涂参数设置前盖边缘额外清漆喷涂参数设置 Table 4 Parameters for spraying the clear coat additionally on hood edge 清漆流量/(mLmin1)成型空气流量/(mLmin1)旋杯转速/(rmin1)电压/kV
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