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[涂装] 车身涂装套色工艺开发及应用

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发表于 2020-5-20 09:16:30 | 显示全部楼层 |阅读模式

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车身涂装套色工艺开发及应用

樊岳阳

(上海蔚来汽车有限公司,上海 201805)

【中国汽车材料网】摘要:介绍了车身涂装套色工艺的典型式样和工艺流程,阐述了工艺要点,分析了常见的质量问题并提出解决方案,指出了车身套色工艺的发展趋势。
关键词:汽车;套色涂装;设计;质量问题

近年来,随着消费者对汽车外观年轻化、运动化诉求的日益高涨,双色车身成为车身外观设计的流行趋势。而涂装套色工艺作为双色车身实现的主要工艺过程,其开发和应用成为了涂装工艺研究中的热点。

1 车身涂装套色典型式样
(1) 车顶与车身双色:相较于车身,车顶喷涂不同的颜色,代表车型有路虎揽胜极光(Range Rover Evoque,见图1a)和蔚来ES8(NIO ES8,见图1b)。
(2) A、B、C柱与车身双色:相较于车身,A、B、C柱中的一个或多个被喷涂不同的颜色,如奥迪A1(Audi A1,见图2)。

图1 车顶和车身颜色不同

Figure 1 Roof and car body with different colors




图2 A、B、C柱和车身颜色不同

Figure 2 A/B/C pillars and car body with different colors



(3) 车身水平分界双色:车身以水平的直线或曲线进行分界,车身上下部分喷涂不同的颜色,代表车型有大众T6 (VW T6,见图3a)和菲亚特500(Fiat 500,见图3b)。
(4) 车身垂直或倾斜分界双色:车身以垂直或倾斜的直线或曲线进行分界,车身前后部分喷涂不同的颜色,代表车型有标致308(Peugeot 308,见图4)。

2 车身涂装套色工艺的开发及应用流程
2.1 车身涂装套色工艺的开发要点
(1) 获得明确的车身双色产品定义,拟定车身的分色界面;
(2) 依据车身双色产品定义及其投产的涂装车间的工艺流程,拟定初步的套色工艺流程;
(3) 依据初步的套色工艺流程,拟定合适的套色遮蔽用物料、工具等;

图3 车身上、下部分颜色不同

Figure 3 Upper and lower parts of car body with different colors




图4 车身前、后部分颜色不同

Figure 4 Front and rear parts of car body with different colors



(4) 车身涂装套色工艺流程的实车验证、改善和定型。
当前汽车业内,车顶与车身双色、车身水平双色是较为流行的式样。

2.2 车身涂装套色的一般工艺流程
车身涂装套色的一般工艺流程如图5所示。

图5 车身涂装套色工艺流程

Figure 5 Process flow of two-tone painting on car body



2.3 车身涂装套色常用的物料及工具
车身涂装套色常用的物料及工具如图6所示。

图6 车身涂装套色用精细分色胶带(a)、遮蔽膜(b)、自粘性遮蔽薄膜(c)、固定胶带(d)、仿形遮蔽膜(e)和仿形模切片(f),以及专用工装、工具(g)

Figure 6 Fine color separation tapes (a), shielding films (b), self-adhesive masking films (c), fixing tapes (d), contour masking films (e), contour section (f), and special tools for two-tone painting on car body



2.4 实例
以NIO ES8为例,车身有7种颜色可选,包括云白、深空黑、天蓝色、星灰色、极光棕、晨曦红和星空蓝,其车顶与A柱采用高亮黑颜色,B、C、D柱采用熏黑处理,营造出悬浮式车顶效果,见图7。

图7 ES8车型外观

Figure 7 Appearance of the Model ES8



NIO ES8车身套色工艺流程如下:
中涂车身→喷涂面漆→面漆烘烤→车身遮蔽→喷涂套色→套色烘烤→去遮蔽、修饰。
NIO ES8车型的套色涂装工艺平面布置见图8。

图8 NIO ES8车型套色涂装工艺平面布置图

Figure 8 Layout of two-tone painting process of NIO's Model ES8



3 车身涂装套色的主要工艺要点
3.1 分色界面的设计
双色车身分色界面的设计对整车双色的美观度及后续套色生产工艺的难易程度有决定性的影响,尤其是一些曲面及零件凹槽处的分色线设计。例如采用A、B、C柱与车身双色的设计,实现A、B、C柱的遮蔽方案极为复杂,需要开发专用的遮蔽辅材、工装等,还需要对操作员工进行专业的技能训练,以便保证分色界面的工艺质量和双色外观的实现。为实现这样的双色设计,套色遮蔽时还可能涉及到车身部件的拆装等复杂而困难的操作。从图9可以看出,要实现Audi A1车型的A、B、C柱与车身的双色喷涂,采用了极为复杂和繁琐的遮蔽方案,并且对前门进行了拆卸。

图9 Audi A1车型在A、B、C柱与车身套色涂装中的遮蔽照片

Figure 9 Photo showing the shielding of Audi's Model A1 during two-tone painting with one tone on A/B/C pillars and the other on car body



双色界面设计不合理还可能造成工艺上无法实现或重大的工艺质量缺陷,又或只有较低的合格率,所以必须在车型设计的早期对双色界面进行工艺评审和SE(同步工程)工作,以降低后期工艺实现的风险。
3.2 套色工艺流程的选择
以NIO ES8为例。ES8采用了当下最为流行的车顶与车身双色设计。为实现该效果,套色工艺一般有两种工艺流程可以实现:
(1) 一道色漆喷涂车身→对车身进行遮蔽→二道色漆喷涂车顶→去遮蔽。
(2) 对窗框以下的车身大面进行遮蔽(非必需)→一道色漆喷涂车顶→去车身遮蔽(非必需),对车顶进行遮蔽→二道色漆喷涂车身→去车顶遮蔽。
两种方案的优缺点对比见表1。可见,方案1优于方案2。目前NIO ES8采用方案1进行套色。
表1 两种车顶与车身双色套色工艺的优缺点对比

Table 1 Comparison of advantages and disadvantages between two processes for painting with one tone on car roof and the other on car body




在选择车身涂装套色工艺时,还需要结合车身双色的界面设计和涂装生产线的实际进行选择。如在一个已建成的涂装生产线导入车身套色工艺时,因涂装生产线工艺布局、工艺流程的限制,可能方案2就更适合此生产线的工艺实现。所以,套色工艺流程的选择需要因地制宜,综合考虑,以便规划最合适的涂装工艺流程。
3.3 套色遮蔽材料的选择
选择合适的套色遮蔽材料是实现涂装套色工艺的关键。一般来说,每种车型的套色遮蔽方案及遮蔽材料要根据车型设计不同、喷涂工艺差异来定制。而在选择遮蔽材料前,需要明确以下问题:
(1) 涂装套色工艺过程中的所有工艺参数,如喷涂遮蔽的表面或者基材是什么?喷漆及烘烤过程的温度及时间各是多少?使用的底漆或清漆是什么?是在进烘炉之前,还是在进烘炉之后去除遮蔽材料?喷涂过程中,车门是装配在车身上,还是单独放置?工位及劳动强度要求如何?在线上还是在线下遮蔽?……
(2) 车身双色界面设计时,具体的分色位置是哪里?分色线是可见还是不可见?分色线是直线还是曲线?需要遮蔽的面积有多大?……
在明确了所有的套色工艺参数和车身分色界面设计之后,OEM(原始设备制造商)整车企业会和专业的遮蔽材料供应商共同选择或开发遮蔽材料,经过验证、试装等过程,最终确认遮蔽材料的规格。一般来说,好的遮蔽材料应有如下特点:(1)保证分色线精确一致,无锯齿、渗漆等不良;(2)保证第一遍喷漆的颜色不被污染,防止漆雾飞溅;(3)遮蔽材料对油漆具有良好的附着力;(4)揭除后无撕裂,不留残胶,油漆表面无印记;(5)可以耐受很高的温度,以及有很强的抗撕裂性能,对油漆的兼容性良好;(6)操作简便,满足节拍内完成遮蔽工作等要求。

4 车身套色涂装常见的质量问题
4.1 人员操作
涂装套色的遮蔽工序一般靠工人手工操作完成,而涂装套色的遮蔽方案一般都采用组合遮蔽方式,操作的标准性差,对操作人员作业的熟练度和一致性都有高要求。如果操作人员遮蔽操作不当,责任心不强,就容易导致分色界面不准确,车身漆膜划伤,工时过长,损失套色节拍及产能等问题。
为尽量降低人工操作对套色遮蔽的质量及产能的影响,套色遮蔽材料开发的方向就是采取专用的遮蔽膜和膜切片,以及专用的定位工具、工装等,同时为了防错,各种遮蔽材料应做好标识,做到清晰易懂,材料的折叠方式也要便于现场取用和操作。遮蔽材料与漆面接触的部分应保证柔软、无棱角,避免对漆面造成损伤。还有,通过对操作人员的技能培训和操作熟化,增强作业人员的作业技能和作业一致性,最大程度地消除人员操作对套色遮蔽的质量和生产节拍的影响。

4.2 分色界面
车身双色的分色界面处是最容易发生质量问题的区域,如:分界界面出现锯齿、毛刺、模糊,或者渗漆、混色、少漆、缺漆,又或有残胶,等等。
为避免出现上述质量缺陷,分色界面设计的合理性和分色胶带的选取是关键。
(1) 分色界面的设计:分色界面尽量选择有界限感的平面或不外露区域,避免在锐角、凹陷处进行分色,如不可避免地在边角凹陷处分色,应尽量考虑将分界线转移到人眼不会关注的平面上;
(2) 分色胶带的选取:应保证分色线的准确一致,与漆面有良好的配套和附着力,烘烤后无胶转移或易于除去,去除时无锯齿、毛刺、渗漆、胶残留等弊病。

4.3 漆雾飞散
车身套色喷涂时,机器人喷涂的雾化压力较大,飞散的漆雾会通过车身上的孔洞或缝隙飘入,尤其是向车身外表面飞散时会造成车身第一道颜色表面的污染。因此在喷涂第二道颜色时,车窗、天窗、天线口、门把手安装孔、门槛等部位均需遮蔽严密,避免漆雾对车身第一道颜色和车身内部造成污染。

4.4 遮蔽材料的污染
遮蔽材料引起的污染主要是胶转移导致车身污染及喷涂第一道颜色使车身漆面的洁净度不好,造成漆面颗粒、纤维、脏点、残胶等缺陷。因此,胶带的耐高温和胶转移性能应提前进行试验验证,遮蔽材料的洁净度需要从源头控制,以保证遮蔽材料从进货、生产、包装、储运物流等全过程的洁净度。当遮蔽材料进入OEM整车涂装现场后,要做好现场管理,防止出现二次污染,才能保证套色喷涂过程中遮蔽材料不会引起漆面的污染。
与此同时,第一道颜色漆面在遮蔽前,应保证其自身的洁净度,避免因车身漆面洁净度不良而造成遮蔽材料出现交叉污染和对第二道颜色车身表面造成二次污染。

5 车身涂装套色的发展趋势
5.1 工艺方案
5.1.1 独立的套色喷涂线
一般的涂装套色工艺流程需要二次通过面漆喷漆室,故套色工艺会损失掉面漆的产能,且当套色比率较高时,面漆产能将会有较大损失,使得运行成本变高。因此,对于套色比率较高的涂装生产线,可以建设一条独立的套色线,其工艺流程如图10所示。这样会获得较好的产能平衡和较低的运行成本,不过新建独立的套色线在初始投资上将会更高。

图10 独立的涂装套色喷涂线的工艺流程

Figure 10 Process flow of independent spraying line for two-tone painting



5.1.2 免遮蔽的套色喷涂工艺
在双色分界界面有明显的物理隔断(如车顶行李架、车顶流水槽等),且对分色界面没有较高要求的情况下,部分OEM整车企业的双色喷涂采取无遮蔽的喷涂工艺。以车顶车身双色为例,如图11所示,进入色漆喷漆室前,先对车身喷涂第一道色漆,随后对车顶喷涂第二道色漆,再一起进行清漆喷涂。

图11 无遮蔽的双色喷涂工艺示意图

Figure 11 Schematic diagram of two-tone painting process without shielding



为了减少二道色漆漆雾的飞散,二道色漆采用特制的旋杯和喷涂参数。

5.2 新工艺
5.2.1 膜技术
目前,越来越多的OEM整车厂对A、B、C柱及车门窗框、顶盖等部分采用贴膜方式来实现贴膜区域 与车身的双色效果。图12所示的马自达(MAZDA)CX-4车型就是在A柱和车门窗框上采用该技术实现了车身双色。

图12 采用膜技术实现车身双色的马自达CX-4车型照片

Figure 12 Photo of MAZDA's Model CX-4 using the membrane technology for realizing two-tone on car body



相比套色喷涂工艺,膜技术施工工艺相对简单,可在涂装精饰工位完成。但膜技术要进行开模,需采用专用工装,对作业人员的技能要求较高,膜施工时也容易造成报废,施工后还要对膜进行保护,避免划伤。

5.2.2 转移涂层技术
德国Audi公司开发应用了多色油漆转移涂层工艺,不用遮蔽,无需上喷漆,一次通过面漆线,可实现多色涂装。该工艺的关键是可转移涂层的制造和转移施工,可转移涂层的生产工艺如图13a所示。将基色漆涂到转移膜上并烘干,在使用前进行绘制(切割)和分离无用涂层,如图13b所示。在车身涂装车间,在第一种基色涂层中间预干燥后,采用一个辅助装置将可转移涂层定位于车身指定位置,去除转移膜,最后喷涂清漆、烘干。应用转移涂层工艺既节省了第二次过线涂漆和烘干,又可以满足更多颜色及样式选择的需求。

图13 转移涂层的生产(a)与绘制、分离(b)

Figure 13 Production (a) as well as drawing and separation (b) of transfer coating




6 结语
涂装套色工艺是实现车身双色的重要工艺流程。影响涂装套色工艺开发与实现的因素主要有3个:车身分色界面的选定,套色涂装工艺流程的确认,以及套色遮蔽材料的开发与定型。
应根据分色界面的定义及涂装主线的工艺流程来制定合适、经济的涂装套色工艺流程,并通过现场试验验证,选取或开发操作简便、遮蔽效果好、成本相对经济的遮蔽材料和工具。
只有确认好适宜的套色涂装工艺流程和遮蔽材料,并对操作人员进行专业培训,才能做好涂装套色工作。



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