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高压静电喷涂金属漆静电痕分析控制

2019/11/27 阅读:

摘要:高压静电喷涂车身喷涂面静电分布不均时会发生静电痕。从设备、工艺、材料、环境等多方面进行分析,找出控制高压静电机器人喷涂产生静电痕的方法并加强过程控制和参数优化,最终实现高压静电喷涂现场静电痕(黑斑)问题得到有效解决。

关键词:静电痕;电阻值;停枪位置

1前言

汽车涂装清洁生产和工业自动化的程度不断升级,高压静电机器人喷涂是汽车涂装普遍使用的喷涂工艺,提升了涂料利用率并实现了喷涂无人化。自动化程度很高,不仅能通过识别车型,自动换色,还能按照不同的喷涂工艺自动调节供漆供气量,雾化旋杯的转速及行程(速度、轨迹),自动清洗等。无论从降低油漆材料成本、提升喷涂效率和改善喷涂工的劳动强度的角度考虑,还是从提高油漆车身外观质量和节能环保的角度来考虑,高压静电自动喷涂技术在汽车涂装领域具有其自身的重要地位并决定了行业研究的方向。静电痕是高压静电喷涂产生的新的漆膜缺陷。当喷涂车身喷涂面静电分布不均时进行静电喷涂,漆膜会在静电场的作用下颜料或金属粉聚集产生的线状或点状不规则的印痕缺陷。静电痕问题直接影响涂装的油漆车身一次交检合格率,一旦产生,只能返修处理。

2静电痕的描述

一般素色漆静电印痕呈线状不规则分布,金属色漆呈现点状不规则分布,严重时一台车身有多处印痕。线状印痕中间部分颜色较深,在显微镜下观察为色浆颜料的聚集;点状印痕中间呈黑色,在显微镜下观察为连续金属粉的堆积。产生静电痕的因素很多且抽象,需要对影响的因素排查和验证,最终找到原因而消除。如图1所示。对高压静电喷涂产生的静电痕问题进行初步深入探讨,从设备、工艺、材料、环境方面,通过分析验证了静电痕产生的原因并制定解决和预防措施。

3设备对静电痕的影响

影响车身静电痕的设备主要有滑撬、离子风装置。

3.1滑撬

喷涂滑撬是汽车涂装普遍使用的油漆车身输送方式的载体并与车身直接接触的设备,高压静电喷涂的静电场电荷是通过滑撬支点导到输送链来消除的,滑撬导电性的好与坏对喷涂时的静电分布有较大的影响。喷涂滑撬是通过支点与车身接触的,在经过反复使用后,滑撬支点处的PVC胶和油漆未及时清理掉,表面形成了绝缘或半绝缘的漆膜和PVC胶,导致支点与车身的接触不良,影响滑撬与车身的导电性,车身电荷不能及时释放掉,造成车身局部静电分布不均,静电喷涂时形成静电痕。一般涂装线均为混线生产,涉及车型和颜色较多,现场出现静电痕时,可以通过统计各车型和颜色出现静电痕的状态来排除滑撬导电不良而造成的静电痕,见表1。滑撬为各车型共用滑撬,车型1各种颜色油漆均出现静电痕问题,表现在金属漆车身上且频次较高,其中血石红油漆车身出现静电痕的台数占血石红油漆车身的总台的数约12%,其他金属漆约占1%。通过统计分析可以判定为静电痕问题发生在车型1上并排除了因滑撬导电不均造成的静电未有效释放的影响。

3.2离子风装置

离子风装置是通过吹出一定压力的离子化空气来消除车身表面的带电吸附的颗粒。离子化空气是压缩空气经过电离后提供的。离子风的质量和压力决定了其对去除车身带电颗粒效果的好坏。一般静电喷涂机器人配的离子风装置要求离子风的风压不小于0.15MPa,吹净距离在300mm左右最佳。离子风装置是发生静电痕需要排查的重要设备。测离子风装置效果主要体现两点:尖端部位是否带有交变电以确保去离子风的质量;检查去离子风装置的空气压力以确保吹净的效果。

4工艺对静电痕的影响

机器人静电喷涂静电压越高,旋杯静电雾化和静电吸附的效果越好,涂料上漆率越高。当电压超过4300V/cm就会产生静电火花,小于2000V/cm放电就很少。所以,在静电喷涂实际运用中,在200~300mm的喷涂距离下一般将静电压参数设置在50~100kV另外,实际涂装时考虑到各涂料施工电阻的差异,一般会控制在40~70kV的静电压。静电喷涂出现静电痕的实际问题解决过程中,证实了静电喷涂机器人的喷涂距离、施工电压及停枪位置的不合理性对金属漆静电痕的产生影响较大,如表2。某车型出现静电痕的位置均集中在静电喷涂仿形开关枪处,也就是喷涂仿形的一个喷涂轨迹区域结束到一个喷涂轨迹区域开始的位置,如图2图3。通过统计分析也证实了静电痕问题发生与静电喷涂仿形轨迹的合理性有很大关系。那么,依据真空点电荷强度E=KQ/r2原理。机器人仿形轨迹距离车身距离近,容易产生静电痕。一般可以通过对机器人静电喷涂参数电压和喷涂距离进行调整,降低漆膜的静电作用,如表3。另外,高压静电喷涂机器人轨迹停枪等待时,旋杯仍然有4万伏电压作用在车身表面,造成车身表面长时间或瞬间在高压作用下产生静电痕。因此,在解决静电痕问题上,需要对机器人喷涂仿形的停枪点轨迹进行调整,首先要避免停枪等待点作用在车身表面,一般把停枪等待点停留在风挡、车窗、下侧裙和轮罩以外的地方,见图4。

5油漆材料对静电痕的影响

油漆材料种类与静电痕的关系很大,珠光漆和本色漆的车身很少发生,即使发生也很轻微,其主要发生在金属漆材料上。金属粉是金属漆的重要组成部分,无法改变,要控制金属漆静电痕只能通过施工状态来达到。

5.1材料的施工状态

静电痕主要发生在金属漆材料上,是因为车身静电对金属粉比珠光粉的作用力大,使金属粉堆积产生静电痕。通过对静电痕缺陷样件进行镶嵌,经8小时树脂固化后打磨抛光,在显微镜下观察样件纵剖面。如图5、图6所示。剖面图显示该类缺陷中心色漆底层有金属粉,最终造成色漆漆膜向金属粉中心聚集而使该处色漆层较厚且金属粉排列不整齐,造成了目视静电痕(黑点)的缺陷。某涂装线出现静电痕后对油漆原漆电阻值调整,对比分析见表4、表5。通过实验发现,提高材料电阻值,可以降低高压静电对金属粉的作用力,对改善金属漆静电痕有明显效果,见图7。每到冬季是静电痕的高发季节,提前做好静电喷涂防静电痕预防,适当提高金属漆材料的施工电阻值。电阻值的提高对静电喷涂的上漆率会有一定的影响,特别是车身色差的影响,需要对静电喷涂的其他工艺参数进行微调和验证。

5.2材料的管控

油漆材料电阻值是油漆性能的重要指标,也是关系现场使用效果的重要参考指标,如上漆率、静电喷涂的电压参数设置等。一般原漆电阻值控制在500~1000kΩ,适当优化金属漆施工状态,提高其电阻值,降低慢干剂的添加量,降低金属粉的流动。

6喷涂环境对静电痕的影响

喷漆室环境温湿度的控制对静电痕缺陷产生尤为重要;特别是过分考虑动能的消耗,冬季将喷漆室湿度控制较低会造成金属漆静电痕缺陷增多。一般需要将喷漆室湿度基本维持在75%左右来提高静电在环境中释放的速度,漆膜才不会反渗而造成金属漆静电痕。所以,冬季环境干燥,控制喷房的湿度是关键,有必要增加喷房温湿度检查点检频次。

7结束语

高压静电喷涂金属漆静电痕是随着汽车涂装静电喷涂技术的广泛运用产生的新的油漆缺陷,需要从设备、工艺、材料、环境进行全方位控制,特别是材料和设备的关键性的参数进行管控,能有效的预防和解决静电痕的产生。

作者:杨孝德 崔普伟 褚明 汪荣 单位:奇瑞汽车股份有限公司 

高压静电喷涂金属漆静电痕分析控制

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