静电喷涂汽车面漆黑点事故的原因分析及解决

   摘要：介绍了因静电喷涂技术造成汽车面漆黑点事故的分析思路，排查了污染物、机器人喷涂、湿打磨、人工点补喷涂等环节，采取了相应的控制措施。

    关键词：静电喷涂技术；汽车涂装；面漆黑点

    1 引言

    汽车作为现代化交通工具，其外表面的90%以上是涂装面。近年来，随着用户对汽车认识的不断提高，在购买汽车的过程中，首先关心的是外观品质的好坏。汽车漆膜的外观、鲜映性、光泽、颜色等的优劣直接决定客户对汽车品质的直观评价，甚至影响到汽车的市场竞争力。因此国内外汽车制造行业越来越重视汽车涂装质量。汽车涂层出现的“黑点”问题，必须根据各自的涂装工艺和设备的具体情况进行详细的分析，在现场进行反复试验、探究，找到问题的真因，从而消除“黑点”，提升在汽车行业的竞争力。

    2 背景

    河北某著名民营自主品牌汽车股份有限公司新建轿车整车生产线于2008年投产，其主导产品为中高档轿车。为了提高汽车品质，打造高性价比的精美轿车，新厂在设计、筹建时就决定采用国内和国际上先进的汽车涂装设备。由于新厂的规模比较大，加上公司规模和产量的飞速发展，大部分重要岗位由年轻员工承担。这也说明在生产初期对员工技能的培训以及严格执行工艺要求尤为重要。

    3 事故发生

    在正式投产后，线体喷漆品质点检员发现柠檬黄金属漆车体油箱盖及附近出现“黑点”。但并不是整台车都有，一般只是在油箱盖附近有1～2处，直径1～2mm不等。其它颜色金属漆也有出现，但不是太明显，非专业人员几乎不能发现。因投产初期，产量及市场销售量较小，未引起足够重视。随着产量的增加以及该颜色市场份额的扩大，该缺陷已成为影响产品“直行率”的首要因素。为此，公司召集了相关涂料供应商、设备供应商及本公司技术人员进行分析，查找问题的根源。

    4 原因分析

    ⑴污染物排查

    “黑点”出现后，首先怀疑的是其它较深颜色金属漆颗粒的污染。因为柠檬黄金属漆本身遮盖力较差，如果集中供漆系统换色时清洗不干净，可能会造成污染，加上油箱盖边角的边缘效应，边角处漆膜较薄，才显现出“黑点”。经过相关人员的多次共同确认，换色时的清洗没有任何问题。因此，排除深色金属漆污染。那么，接下来要考虑的就是污染源的来源问题。首先喷气漆室保洁和以前没有任何异常，一方面在进行车体面漆喷涂前要经过人工黏性布擦拭和进口设备鸵鸟毛擦拭、静电除尘等，均未出现异常情况，车体表面的清洁度经检查均正常。另一方面，如果是渣子（灰尘、漆渣等）造成的，“黑点”处喷涂表面应该有明显的凸起，而问题车辆的缺陷处经观察、触摸，却是比较平整的，因此，排除了外部污染物的原因。

    ⑵机器人喷涂排查

    车体喷涂主要采用机器人喷涂外板（五门一盖、大顶）和人工喷涂内板（油箱盖内部及外部点补）。重点检查是否在机器人动作过程中，从机器人的运转轴处有油滴滴落到车体上。但从经过烘干后到终检的成品车上，没有明显的油滴污染的迹象。机器人采取面涂2遍着色，机器人一站就发现有“黑点”的出现，机器人各个轴均未出现运转轴渗油现象。由此，排除了机器人喷涂造成“黑点”的可能。

    ⑶湿打磨排查

    与湿打磨品质检验人员进行沟通，在车体经过人工打磨（缺陷点打磨）的过程中是否存在人工打磨没有按照作业要领进行打磨的情况，交给面涂（下工序）的车辆是否合格。经过多方共同对多台湿打磨合格后的产品（表面平整，没有任何弊病如打磨纹伤痕、中涂涂膜的缺陷颗粒、流痕等）进行试验。在相同的环境进行喷涂，经过面涂喷涂后的该车辆依然有“黑点”的出现。这样就排除了湿打磨对喷涂过程中出现“黑点”的影响因素。经过上面几项污染源的排查，基本可以排除外来污染源的问题，剩下的只有两个方面：操作手法和涂料本身的问题。因该涂料产品在其它企业使用中均未出现类似问题，涂料本身的问题也基本排除了。那么，只能是人工喷涂操作的问题了。

    ⑷人工点补喷涂

    经各个工序疑点排查后，大家最后把“黑点”可能造成的工序放在了人工点补喷涂。按常理人工点补喷涂只是轻轻扫一枪（漆膜2～3μm），然后由机器人喷涂2遍面漆着色（漆膜10～25μm），不应该是这里的问题，即使有问题经过机器人喷涂也可覆盖。遂采取如下试验方法：

    采取左右侧面喷涂员工进行工位互换。由此，竟意外发现经过喷涂后的产品油箱盖附近的“黑点”消失了。问题再次使大家陷入谜团，是否由于人员操作问题造成的。仍然按原来的员工作业安排进行喷涂作业，并细致观察该员工作业的每个动作细节，发现出现“黑点”的产品时，该员工喷枪喷涂距离小于标准作业的有效距离（200～300mm）。由于喷涂油箱盖内腔后要对油箱盖表面进行点补，在这个过程中员工的连续动作没有将静电喷枪拉出到最优的喷涂距离。

    由于静电喷涂距离小了，一方面涂料不能达到很好的雾化效果，另一方面重要的是在静电喷涂金属闪光底色漆的场合，由于静电作用使铝粉在涂膜中相对被涂表面垂直排列（像人的头发在静电场竖起来一样），这样有损光的反射，而使涂膜外观不佳。如果静电效应过强将使涂料中的铝粉等成分排列更加杂乱、聚集。颜色鲜艳的金属漆就会给人们直观的“黑点”，而且浅颜色金属漆不易将黑点完全覆盖，这也是经过机器人再次喷涂仍然有“黑点”的原因。

    由于喷涂员工的连续动作，加上员工的疲劳程度等因素，造成工人连续作业后喷涂的有效距离很难控制。由法拉第空穴现象（图1）得知，在喷涂油箱盖内腔时最好将静电喷枪的静电关闭，采取非静电喷涂方式喷涂油箱盖内腔及点补其表面。这样就能够有效地避免“静电黑点”的出现，达到优质的产品喷涂品质。解决措施：①严格控制操作工的标准作业手法，控制喷枪的喷涂距离；②有“油箱盖”一侧的点补工位采用空气喷涂，取消静电喷枪；③敦促相关涂料供应商改善该色油漆的遮盖力。

    5 结语

    随着汽车工业的发展，20万～30万台轿车车身经济规模（生产节拍为0.75～1.0min/台）的涂装车间诞生了。节拍快，链速高，已经成为现代涂装喷涂工艺不可改变的现实。传统的中涂、面漆线采用手工操作空气喷涂技术已难以适应，无法确保高效率、高效益的生产方式。新工艺、新设备在市场需求变化中孕育而生。手工静电枪的使用和机器人静电喷涂技术的发展已在涂装生产工艺中得到了充分应用。但“静电黑点”、“肥边”、“黑边”等问题也随之而来。充分掌握静电喷涂技术，把静电效应利用好，将对生产带来更多的效益。