車底防音膠在噴涂過程中缺陷的研究與防治

丁太節(jié)，劉瀟鍵，張承夏

（福建奔馳汽車有限公司，福州 350119）

0 引言

汽車底盤涂裝工藝中，為緩沖汽車高速行駛時(shí)沙、石等各種物體對底盤的沖擊，提高底盤的抗腐蝕能力，延長使用壽命，降低車內(nèi)噪音，改善乘員的舒適性，通常會(huì)在底盤噴涂防音膠。隨著自動(dòng)化噴涂技術(shù)的普及，大多數(shù)汽車工廠已經(jīng)采用機(jī)器人進(jìn)行底盤噴涂，雖然較傳統(tǒng)手工噴涂而言，機(jī)器人噴涂霧化扇面均勻、效率高、節(jié)約涂料，但由于膠生產(chǎn)材料、運(yùn)輸、現(xiàn)場噴涂溫濕度、設(shè)備等的影響，難免會(huì)出現(xiàn)膠泡等缺陷問題，直接影響到涂膠質(zhì)量、美觀，增加整修工時(shí)、材料耗用，導(dǎo)致生產(chǎn)停線。因此對底盤噴膠產(chǎn)生的膠泡等缺陷問題的管控與預(yù)防尤為重要。

1  防音膠材料及噴涂工藝

1.1  防音膠介紹與工藝制造

在高級商用MPV車型中底盤噴膠覆蓋率達(dá)90%以上，而其中防音膠噴涂更是占比60%以上，標(biāo)準(zhǔn)膜厚1 500~2 500 μm。

防音膠主要成分有樹脂，增強(qiáng)膠韌性、抗沖擊性；碳酸鈣，提升膠體強(qiáng)度；增塑劑，調(diào)節(jié)膠料流動(dòng)性和PVC。使用過程主要管控參數(shù)見表1所列。
  

1.2  防音膠噴涂工藝

防音膠的底盤噴涂采用機(jī)器人噴涂，主要作業(yè)于防火墻、駕駛艙和底盤等位置，供膠系統(tǒng)包括氣動(dòng)泵、連接過濾器、輸膠主管道（與膠槍連接），供膠泵一主一輔。

在傳統(tǒng)涂裝工藝中，底盤防音膠的單臺耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車身鈑金縫密封膠耗量，為了最大化滿足駕駛艙的舒適性和底盤抗性，在達(dá)到防音膠覆蓋性能的同時(shí)，需要管控機(jī)器人噴槍的角度、弧度、速度等，并適當(dāng)調(diào)整壓力以實(shí)現(xiàn)最佳噴涂狀態(tài)。

2 噴涂缺陷描述

針對防音膠在生產(chǎn)現(xiàn)場使用過程中頻發(fā)的膠泡缺陷進(jìn)行研究，缺陷主要表現(xiàn)為過中涂烤爐后出現(xiàn)膠泡，影響功能使用，其中個(gè)頭較大的膠泡需要割開重新噴涂。一方面耗費(fèi)許多整修工時(shí)，另一方面，數(shù)量過多，車子堵在中涂烤爐，造成漆面問題，二次損傷。所以膠泡問題的解決刻不容緩，缺陷情況如下：

時(shí)間：2019年7月入夏以來，開始連續(xù)出現(xiàn)周一進(jìn)線車存在膠泡問題。

規(guī)律：調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，所有問題車輛均是在周五噴完膠未經(jīng)中涂烤爐烘烤，停線2天，到周一進(jìn)烤爐烘干后出現(xiàn)膠泡。

位置：集中出現(xiàn)在底盤、左右后輪弧、中座艙底部。

現(xiàn)象：每臺車起泡數(shù)量少則10個(gè)以內(nèi)，多則近100，數(shù)量極不穩(wěn)定，并且成批量性存在，平均每個(gè)膠泡整修耗時(shí)15 s左右，通常需要停線進(jìn)行整修，耗費(fèi)巨大人力、物力和時(shí)間。割開氣泡查看后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部膠面呈空心蜂窩狀。

3  原因分析

圍繞人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面討論，列舉出主要可能造成的原因并進(jìn)行分析，魚骨分析見圖1。

 

3.1 人員

人員方面從泵房上膠到機(jī)器人噴膠全程工作人員均穿密封連體服，并且底盤屬于吊掛作業(yè)，所以排除人員流汗喝水等誤操作影響防音膠性能的可能性。 

3.2  材料

3.2.1  膠批次不良

在車間第一次出現(xiàn)起泡現(xiàn)象時(shí)，便將信息反饋至膠材料廠商駐場人員，并把問題帶回給膠材料生產(chǎn)部進(jìn)行研究，同時(shí)我們對不同批次的防音膠進(jìn)行了噴板測試，廠商反饋該批次生產(chǎn)過程中并未出現(xiàn)問題，并且所用原料也同其他批次無異。

而我們在新批次噴板時(shí)間測試過程中同樣發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)情況，一是在噴完板擺放32 h以內(nèi)（模擬放假一天停線時(shí)間）基本沒有起泡，而噴完板擺放超過56 h（模擬放假兩天停線時(shí)間）時(shí)出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。

結(jié)論：膠批次并非造成起泡現(xiàn)象的主要原因，而擺放時(shí)間有可能造成起泡現(xiàn)象。

3.2.2  車身不良

車身不良指的是車輛在過完電泳之后，底盤殘留電泳漆未烘烤，或是電泳漆膜存在流痕，對噴膠造成了影響。

針對這一現(xiàn)象，對進(jìn)入機(jī)器人噴涂站的車輛底盤排查了50臺，均未發(fā)現(xiàn)電泳漆未烘烤車輛，只有不到10臺出現(xiàn)輕微電泳流痕，并且跟蹤這些車輛，均未出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。

結(jié)論：電泳漆和流痕并非造成起泡的原因。

3.3 機(jī)器

3.3.1 膠泵空打

目前膠房負(fù)責(zé)打防音膠的泵共有2個(gè)，一主一輔，膠泵壓盤通過擠壓桶內(nèi)防音膠，從壓盤中間管路將膠抽出進(jìn)入膠道，最終輸送至機(jī)器人噴槍，當(dāng)出現(xiàn)原膠混入空氣或是壓盤與膠面未完全貼合等情況時(shí)就會(huì)產(chǎn)生空打，將空氣與膠共同抽入管道，據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每天會(huì)出現(xiàn)3~4次的空打現(xiàn)象，膠中混入的空氣同樣成為起泡的懷疑對象。針對空打造成起泡的現(xiàn)象進(jìn)行分析。

泵將空氣打入管路至機(jī)器人噴槍噴出，共有可能產(chǎn)生兩種情況， 1）在噴膠作業(yè)過程中噴出氣體，該情況會(huì)出現(xiàn)炸膠現(xiàn)象，跟蹤記錄證明炸膠下噴車不會(huì)出現(xiàn)整車膠泡情況；2）在起噴時(shí)候噴出氣體，則氣體會(huì)隨著噴車之前的排膠一同排掉，同樣不會(huì)出現(xiàn)起泡情況。

另一方面通過人員記錄每天空打的次數(shù)與時(shí)間，跟蹤車輛直到出現(xiàn)下一次膠起泡為止，進(jìn)行對比。跟蹤試驗(yàn)證明，起泡的時(shí)間與泵空打的時(shí)間也并不吻合。

結(jié)論：泵空打?qū)ζ鹋莸挠绊懖淮蟆?/span>

3.3.2  中涂烤爐

中涂烤爐為膠噴上車身后經(jīng)過的第一道烤爐，在膠的成型作用中起著至關(guān)重要作用，我們查找了起泡車輛進(jìn)入中涂烤爐的時(shí)間段爐溫曲線，烤爐內(nèi)部8個(gè)點(diǎn)位爐溫曲線均在防音膠標(biāo)準(zhǔn)烘烤窗口內(nèi)，符合膠正常使用條件。

結(jié)論：烤爐并非造成起泡的原因。

3.4 方法

噴膠手法不良同樣可能導(dǎo)致防音膠起泡現(xiàn)象。

目前車間內(nèi)底盤噴涂均為機(jī)器人噴涂作業(yè)，噴涂參數(shù)與工藝均未改變，并且出現(xiàn)起泡現(xiàn)象時(shí)間段，機(jī)器人也沒有故障，所以若機(jī)器人噴涂工藝存在問題，則底盤所有問題均可能存在問題，與實(shí)際情況不符。

結(jié)論，噴膠工藝并非造成起泡的原因。

3.5 環(huán)境

3.5.1 膠受潮

擺放環(huán)境中的溫濕度較高等會(huì)導(dǎo)致膠受潮，烘烤時(shí)水分蒸發(fā)成氣體，鼓出呈膠泡形態(tài)。針對這一原因的排查，同樣進(jìn)行了模擬噴板測試，在噴板之后將水滴入膠內(nèi)，再進(jìn)行烘烤，測試結(jié)果與實(shí)際起泡情況基本吻合，擺放32 h以內(nèi)噴板沒有起泡，而超過56 h的噴板幾乎均產(chǎn)生起泡。受潮現(xiàn)象符合膠泡割開內(nèi)呈程蜂窩狀氣孔現(xiàn)象。

結(jié)論，膠受潮對起泡存在影響。

3.5.2 膠受污染

在噴涂過程中混入了某些雜質(zhì)，導(dǎo)致了起泡情況，通過對生產(chǎn)現(xiàn)場的研究觀察，認(rèn)為有兩種可能混入膠內(nèi)造成污染的情況，并分別對兩種情況進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。

1）增塑劑污染。在清洗濾芯時(shí)未將增塑劑排放干凈，殘留管路內(nèi)，噴膠時(shí)被不定時(shí)帶出，造成污染。針對這一情況，我們在膠內(nèi)加入增塑劑進(jìn)行了噴板測試，測試情況外觀沒有起泡，切割截面正常。

2）凡士林污染。用于吸附空氣灰塵的凡士林不小心粘到膠上造成污染，同樣在膠內(nèi)加入凡士林進(jìn)行了噴板測試，測試結(jié)果同樣為外觀正常，沒有起泡

結(jié)論，膠受污染并非造成起泡的原因。

通過上述分析，可以將造成起泡的主要原因鎖定在擺放時(shí)間過長和膠受潮兩個(gè)方面，通過繼續(xù)對擺放時(shí)間和溫濕度兩個(gè)方面分析，得到進(jìn)一步結(jié)論。

3.5.3  膠受潮原因

1）涂裝車間環(huán)境溫濕度過高導(dǎo)致受潮。車間內(nèi)部的環(huán)境溫濕度為膠受潮最主要因素。調(diào)取了起泡車輛擺放2天的溫濕度推移表發(fā)現(xiàn)，受潮周末溫度在30~36 ℃波動(dòng)，平均溫度33 ℃，相對濕度在53.8%~71.3%波動(dòng)，平均相對濕度為63% ，該環(huán)境下有可能造成防音膠受潮起泡。

2）防音膠生產(chǎn)環(huán)境下溫濕度過高導(dǎo)致受潮。防音膠在制造過程中同樣可能存在受潮現(xiàn)象，而這些受潮情況在長時(shí)間的停線后暴露出問題。產(chǎn)地的生產(chǎn)環(huán)境溫濕度由于時(shí)間過久難以排查，將該項(xiàng)列為后續(xù)觀察項(xiàng)目

3）膠運(yùn)輸進(jìn)入車間過程中受潮。膠制造出廠后雖全程密封，不排除輸送人員的不當(dāng)操作，以及氣候原因造成受潮。

4）膠從打入泵到機(jī)器人噴槍噴出管路之中受潮。為此特在膠打入泵之前，連接了手工噴槍進(jìn)行噴板測試，結(jié)果仍然存在起泡現(xiàn)象。

故此，將膠的生產(chǎn)環(huán)境與噴涂環(huán)境列為膠受潮起泡的主要原因。

4  對策及管控

通過原因分析可以看到，在高溫高濕環(huán)境下長時(shí)間擺放便有可能造成起泡現(xiàn)象，而本工廠處于福州，夏季處于高溫高濕狀態(tài)，車間內(nèi)部周末已開給排氣進(jìn)行通風(fēng)，過于苛刻的使用環(huán)境在工廠難以實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)一步改善。

受潮現(xiàn)象的解決需要廠商與車間共同協(xié)作，及時(shí)交流，在不斷調(diào)試中尋求理想的膠類狀態(tài)。

4.1  臨時(shí)對策

4.1.1 廠商管控

1）源頭管理。膠料廠商在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行把控，模擬車間現(xiàn)場使用環(huán)境溫濕度進(jìn)行噴涂測試，保證膠料出廠完好。

2）輸送過程管理。確認(rèn)防護(hù)措施，避免運(yùn)輸途中雨水進(jìn)入。

3）膠上線管理?，F(xiàn)場換膠上線時(shí)擦拭泵浦上的冷凝水；濾芯清洗后需放置在增塑劑中浸泡，外殼用布擦干并倒置，確保膠打入泵之前沒有受潮。

4.1.2 車間現(xiàn)場管控

根據(jù)停線時(shí)間，單休的周末不做調(diào)整，雙休及以上的周末考慮UBS主線空線計(jì)劃。

1）上線前測試，針對新批次膠，模擬車間實(shí)際溫濕度、周末需要擺放的時(shí)間進(jìn)行噴板試驗(yàn)，發(fā)生起泡情況時(shí)周末對UBS線進(jìn)行空線。

2）停線位置的觀察，綜合測試爬升計(jì)劃，在UBS線不同地方嘗試停車，研究不同位置因車間通風(fēng)不同而對溫濕度造成的影響。

3）冬季車間環(huán)境溫濕度均有所下降，持續(xù)測試跟蹤。

4.2 長期對策

膠料廠商和涂裝車間在不斷調(diào)試過程中尋求膠的理想化狀態(tài)，使之滿足南方夏季高溫高濕的周末雙休要求；將膠桶入廠檢查包括破損、變形、漏水等情況和上線前擦拭列入日常工作范圍。

對于車間現(xiàn)場，可參考其他整車廠，在UBS噴膠和中涂之間設(shè)立小烤爐，專門針對膠類進(jìn)行烘烤，避免出現(xiàn)噴完膠后長時(shí)間無法烘烤的情況；嚴(yán)格管控供膠系統(tǒng)溫濕度，保證參數(shù)設(shè)定的合理性，并做好防護(hù)措施；定期抽檢新入廠批次料受潮情況，進(jìn)行試驗(yàn)測試測試；根據(jù)天氣變化，及時(shí)做出調(diào)整對策。

5 結(jié)語

    本文通過對車間現(xiàn)場在使用防音膠底盤噴涂過程中出現(xiàn)的起泡現(xiàn)象的分析，提出了可能造成起泡缺陷的原因和管控對策，為其他膠類使用過程中可能出現(xiàn)類似情況提供排查方向。在了解、分析、排查、解決問題的過程中不斷完善生產(chǎn)系統(tǒng)，達(dá)到精益生產(chǎn)的最終目的。