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[其他] 浅谈车身高彩度颜色漆面“黑点”控制对策

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发表于 2020-3-20 12:01:27 | 显示全部楼层 |阅读模式

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浅谈车身高彩度颜色漆面“黑点”控制对策

徐小勤 罗建波 郭平 蒋学 徐中琼 孙立业 孙俊
(重庆长安汽车股份有限公司,重庆 401135)
【中国汽车材料网】摘要:为满足顾客对汽车漆面外观不断增长的需求,某车型开发了一个具备独特“鲜靓感”和“深邃感”的高彩度颜色,但该颜色因为其设计的特殊性,在施工性方面存在不少挑战,其中“黑点”问题就是其中一个典型问题。某车型主要通过循环模式调整、喷涂轨迹优化、喷涂参数试验及喷涂旋杯匹配测试等4个方面开展试验及验证,成功解决了“黑点”问题,为后续高彩度系颜色的应用提供了帮助。
关键词:漆面外观 高彩度颜色 黑点

车身漆面就像人穿的衣服,不仅使车体表面形成一层保护层,也是一种美的享受,同时还是大多数车主彰显个性的一种表现。随着社会不断发展及人们生活水平的不断提升,对漆面外观的需求越来越多、越来越高。为满足消费者日益增长的需求,特殊特性及特殊效果的涂料的开发及应用应运而生,如超高彩度汽车涂料的开发及应用。

近年来,国内外超高彩度颜色独特的“鲜靓感”和“深邃感”备受消费者青睐,成为汽车外观的特色。该类涂料带来视觉夺目的同时,其设计难度和施工难度极大,尤其是施工难度,成为其工程化的一项巨大的挑战,其中,“黑点”问题就是高彩度颜色其中一个“独特”漆面缺陷。主要围绕某车型用高彩度颜色的“黑点”问题的原因及控制对策进行阐述。


2 “黑点”及其影响因素

“黑点”,即漆雾因雾化不良而形成颜料集聚,也称为漆点,如图1所示。

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图1 “黑点”

高彩度颜色原理示意图见图2,因其特殊的涂料特性及涂层结构(面漆涂层由下而上以次为高反射色漆、高透明色透明清漆),“黑点”问题突显。某车型用高彩度颜色调试初期“黑点”C/1000达到15左右,统计如下表1,通过测试及研究发现,产生“黑点”的主要原因为涂料循环稳定性、喷涂轨迹、喷涂参数及喷涂设备4个方面。

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图2 高彩度颜色原理示意

表1 “黑点”发生时间及部位
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3 “黑点”的控制对策
3.1 涂料循环稳定性设计控制

为确保独特的“鲜靓感”和“深邃感”,高彩度颜色的金属层的铝粉含量非常高,且铝粉的排列需达到极致状态,另外,树脂和色浆需要有极好的透明性和着色力,因此对其循环稳定性的要求较高。

根据统计发现某车型用高彩度颜色在长假过后开班时易产生整车“黑点”。颜料在涂料管路中以0.15 m/s的速度运动,经过转角部位剪切,通过管中管加热,长时间反复循环未更新涂料,导致涂料裂变。循环示意图见图3。

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图3 涂料循环示意

解决方案:水性涂料在低流速状态下粘度较高,可满足24 h不沉降,根据这一特性,通过调输漆系统软件开发设计出工作及休假两种运行模式。休假模式为每隔一段时间使涂料循环一个周期,其余时间涂料静置不循环。超过4 h不生产该种颜色时,调输漆系统自动进入休假模式。经过测试,休假模式不仅能延长涂料循环稳定性时间,同时也能降低运行能耗。


3.2 喷涂轨迹设计控制

连续生产时,某车型用高彩度颜色“黑点”多发生在起枪位置及轨迹折返处,这些部位的共同特点是瞬时转速相对较低。因高彩度颜色特性的表达需要充分有效雾化,起枪点及转折处的瞬时转速稍微降低导致的漆雾“雾化不良”使得漆膜中出现隐形“黑点”。

起枪位置控制对策,通过将起枪位置设置在车身外,当车身开始喷涂时,雾化状态已达到涂料最佳施工状态,“黑点”问题得到有效解决。起枪点优化前后示意图见图4。

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图4 喷涂起枪点优化前后示意图

轨迹折返处控制对策:车身喷涂轨迹包含多个折返位置,喷涂旋杯在折返处喷涂速度和转速下降导致漆雾“雾化不良”,某车型用高彩度颜色四门区域喷涂轨迹由传统的2段式调整为1段式,车身主体部位的折返区域大大减少,同时通过在折返的位置分刷子方式,并降低车身各折返处喷涂流量,消除雾化不良,有效解决了折返处“黑点”问题。喷涂折返处轨迹优化前后示意图见图5。


3.3 喷涂参数优化控制

通过长期观察发现,高彩度颜色“黑点”问题和部分喷涂参数存在关联。为精准分析、研究该问题,固定转速为40 kr/min、电压为60 kV,枪距为220 mm,速度为500 mm/s,口径为81 mm的条件下,采用DOE试验设计对流量、内成型风、外成型风、喷幅4个因子进行测试,“黑点”结果如表2所示。

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图5 喷涂折返处轨迹优化前后示意图

通过测试发现,流量较低时都会出现黑点,主要是因为膜厚较低时,涂层无法将“黑点粒子”完全包覆,反之,涂层较厚,“黑点粒子”被涂层完全包覆,目视无法察觉,如图6示意。通过测试,实车调试选用表2中序号6参数进行喷涂,有效解决了“黑点”问题。

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图6 “黑点”产生原理示意

表2 喷涂参数测试结果
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3.4 设备控制对策

不同的旋杯口径对涂料的雾化有一定的影响,通过测试发现,高彩度颜色对喷涂旋杯的口径极其敏感。选取某品牌常见的3种不同口径的旋杯进行匹配性测试,测试结果如表3所示。

表3 不同旋杯口径、流量梯度验证结果
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注:不同口径旋杯采用不同的转速,保证旋杯边缘线速度一致

通过测试发现,81 mm杯在流量降低时出现“黑点”,且“黑点”较密集;70 mm杯在流量降低时也会出现“黑点”,但黑点较少,而65 mm杯在测试的流量范围内均未出现“黑点”。

对不同口径、不同流量条件下开关枪进行验证,结果如下(表4)。

表4 不同口径、不同流量开关枪影响验证结果
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a.81 mm杯在测试的流量范围内开关枪时会出现“黑点”,且与流量大小无关;

b.65 mm杯和70 mm杯在测试的流量范围内开关枪时未出现“黑点”。

另外,通过长期应用发现,高彩度颜色对设备的维护要求相对更严。如,对飞溅盘的更换周期缩短50%。色漆一般采用两次成膜,某车型所在生产线产能占比最高的珠光白,BC2中含有硬度较高的金属材料,故后四台机器人飞溅盘磨损较为严重。而高彩度颜色的BC2为纳米级色浆组成的涂料,故飞溅盘略有磨损,雾化时则易产生颜料聚集,形成“黑点”。因此,配置高彩度颜色生产线的飞溅盘点检频次需加严为1次/月。


3.5 小结

因高彩度颜色涂料设计的特殊性,“黑点”缺陷是高彩度颜色易出现的缺陷之一。针对某车型高彩度颜色的“黑点”问题,经过反复统计、测试及研究发现,涂料调输漆系统循环模式增加休假模式、将喷涂起枪点设计在车身外、喷涂轨迹由2段式更改为1段式、优化喷涂参数及选择合适的旋杯型号可有效解决“黑点”问题。同时设备的维护,如飞溅盘的维护频次加严,也是高彩度颜色施工过程需重点关注的因素之一。


4 结束语

随着社会的进步,人们对汽车车身颜色的需求越来越高,具备独特的“鲜靓感”和“深邃感”的高彩度颜色应运而生。因高彩度颜色独特的涂料设计,如何工程化体现其独特的特性却成为主机厂的一项挑战,其中“黑点”问题就是其中一项易发生的缺陷。某车型用高彩度颜色通过长期应用研究,成功解决了“黑点”问题,为后续高彩度系颜色的应用提供了借鉴,以期更多高彩度系颜色得以开发并工程化应用。




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