ESTA喷涂机与机器人喷涂对油漆车身外观NAP值的影响

ESTA喷涂机与机器人喷涂对油漆车身外观NAP值的影响 ESTA喷涂机与机器人喷涂对油漆车身外观 NAP值的影响 2009年12月 第12卷第12期 现代溶科与涂装 ModernPaint&Finishing Dec.20o9 Vo1.12No.12 ESTA喷涂机与机器人喷涂对油漆车身外观 NAP值的影响 王宗田.刘立刚 (奇瑞汽车股份有限公司,安徽芜湖241009) 摘要:介绍传统喷涂机与机器人喷涂设备对面漆NAP值的影响与对比. 关键词:喷涂机;橘皮;光泽;鲜艳性;静电喷涂 中图分类号:TQ639.3文献标识码:B文章编号:1007—9548(2009)12—0028-04 TheImpactofESTASprayPaintingEquipmentsandRobotSpraying onPaintBodyAppearanceNPA WANGZong-tian,LIULi-gang Abstract:ThispaperintroducedtheimpactofspraypaintingequipmentsandRobotsprayingontop-coat NAP, anddiscussedthedifferencebetweentraditionalequipmentsandrobots. Keywords:spraypaintingequipment,orangepeel,luster,DOI,staticspraypainting 1引言 目前各大汽车厂家为了提高自身的综合竞争实 力,都使出了浑身解数,汽车涂装不再只是满足于汽车 表面的防腐和环保性等方面的要求,还特别要求漆膜 外观的装饰性,以进一步提升产品的竞争力.各油漆供 应商根据汽车厂家的不同需求提供不同档次的油漆材 料.但作为涂装车间,应根据不同油漆产品的性能和施 工性能,不断追求高质量的油漆车身外观,漆膜橘皮就 是评价涂装表面质量的一个重要指标.橘皮的产生将 严重影响人们的视觉效果,因此,绝大多数汽车厂将漆 膜橘皮列为Audit检查的必检项目,将漆膜外观水平 NAP值作为涂装监控的重要指标.但是,由于产生橘 皮的因素较多,且控制难度大,因此降低漆膜橘皮和提 高油漆外观水平NAP值是各大汽车厂家都碰到的一 个很棘手的问题. 油漆车身涂层的颜色,光泽,DOI和表面结构等影 响着人们的视觉效果,光泽和DOI常用来衡量涂层的 外观.即使光泽度很高的涂膜,其外观也会受到表面漆 膜凹凸不平的影响,出现类似橘皮状的皱纹表层,皱纹 的凹凸面约3m,人们把它叫做橘皮. 2油漆外观水平NAP值的组成 物体的表面由大大小小的不同波纹组成,其波动 程度的不同决定着物体表面的外观.油漆涂层表面也 存在着大小不一的波纹,按其大小分别表现为橘皮, DOI,光泽等. 光泽:代表0—100m波纹,具体表现为光泽. DOI:代表100Ixm,2mm之间的波纹,具体表现 为鲜映性,影像深度,清晰度等. 橘皮:代表1mm以上的波纹,具体表现为橘皮,流 挂,缩孔,颗粒等. 2.1漆膜外观的评价 光泽,DOI,橘皮(流匀度)都代表着漆膜外观的水 平,但各自的取向不同.全面评价一台车身的漆膜外观 水平,应将三项综合起来.目前世界各大汽车厂都已建 立起自己的漆膜外观水平评价体系. 综合各厂家的情况,用得较多的漆膜外观水平评 价方法:光泽x15%+DOIX35%+橘皮×50%. 考虑到用户对整车不同部位关注程度的不同,将 DOI,橘皮又分为水平面和垂直面,其中水平面占 60%,垂直面占40%.橘皮根据测量波长不同又分为长 波L和短波S.长波L代表较大的橘皮,较受用户关 注,计算中占橘皮项的60%,短波S占40%. 2.2光泽 光泽指物体表面镜向反射光的强弱,是评估一个 2009年12月 第12卷第12期 现代涂料与凉装 ModernPaint&Finishing Dec.2009 Vo1.12No.12 表面时得到的视觉印象,光泽越高,油漆车身越亮,测 量时用BYK—Gardner公司制造的微型光泽仪.必须指 出的是,为了提高测量的灵敏度对于不同的光泽度范 围,应该选用不同角度的光泽仪进行测量,60.光泽仪 适用于测量光泽度为10%一70%的中低光泽涂层.当 涂层光泽度超过70%时,应采用20.光泽仪测量;当涂 层光泽度小于10%时,则应采用85.光泽仪测量.不 过,为了有更好的测量灵敏度,当用60o光泽仪测量小 于30%的低光泽涂层时,也可以用85.光泽仪测量. 2.3DoI 涂膜鲜映性是用来描述涂膜表面显映物体的清晰 程度.鲜映性与涂膜的平滑性,丰满度及光泽等因素有 关,是表示涂膜装饰性的综合指标.大量现场测试数据 表明,尽管光泽度是构成鲜映性的因素,但是它们的依 存性不大.现在所使用的汽车面漆都不难确保获得高 光泽度,然而,它的鲜映性并不一定就高.相比之下,平 滑性与鲜映性是密切相关的,要提高涂膜的鲜映性应 着重改善涂膜的平滑性. 2.4橘皮 油漆车身的颜色,光泽,雾影度和表面结构等影响 着人们的视觉效果,光泽和映像清晰度常用来衡量涂 层的外观.即使光泽度很高的涂膜,其外观也会受到表 面波动度的影响,光泽的变化并不能控制波动的视觉 效果,人们把这种效应称为”橘皮”,橘皮也可定义为 “高光泽表面的波状结构”.橘皮可使涂层表面产生斑 纹,未流平的视觉外观. 3橘皮的检测方法 3.1目测法 在油漆车身高光泽涂膜表面上目测找到反射光源 (一般是在双管荧光灯下),定性分析反射光的清晰度 就可以从视觉上评估流平效果.如存在0.1—10.0mm 大小的波纹结构,就会出现亮/暗的图纹,称为橘皮或 微小波纹.当光线聚焦在该平面上时,可以看到光亮区 和非光亮区的反差.在2.5m的距离时可以观察到35 条0.6mm宽的线条是短波纹,在约0.5m的距离可以 观察到35条0.1mm宽的线条是长波纹. 流平性差的情况下,2个荧光灯管看起来模糊,荧 光灯的边界线不同程度地扭曲,而流平性好的漆膜外 观,可获得清晰的反射,映像清晰度很好,橘皮不明显. 3.2仪器测量法 制造高质量的产品,需要高精准的计量仪器来做 出质量判断.通过目测来判断油漆车身橘皮,显然是不 完善也是不科学的.目前涂装行业普遍采用橘皮仪来 测量橘皮状况.橘皮仪使用60.的激光作为点光源照射 被测表面,在缓慢均速推动10em的距离内发射1250 次激光照亮表面,读取1250个数,每个读数之间的距 离为0.08mm.在光源对面同样角度通过狭缝滤波的 方法测量反射光,由于表面存在波纹,当光线照在波峰 或波谷时,反射光最强,仪器检出最大信号;光线照在 斜坡时,由于反射角的变化,反射光偏离60.角,仪器 检出信号最小,因此测得的信号频率正好是被测表面 机械轮廓频率的2倍,与目测观察到的光学轮廓相一 致.橘皮仪将结构尺寸大于0.6mm的测量数据定为 长波,将结构尺寸小于0.6mm的数据定为短波. 短波和长波目视的差别见图1和图2. ?_——-一_一一l—??——灞墨曩图嗣躅圈翟暖霉霹篱露 图1短波图2长波 4ESTA喷涂机与机器人喷涂油漆 车身外观长短波数据. 4.1长波数据 长波数据见表1和表2. 表1平面各点长波膜厚数据p,m 注:颜色为橙黄色,下同. 表2立面长波膜厚数据p,m 从现场检测平,立面各点长波数据来看,平面长 波:机器人喷涂的相对比自动喷涂机喷涂的要好些,也 较均匀些;立面长波:机器人喷涂的长波纹比较小,数 据波动也比较小,而喷涂机喷涂的波动较大,特别是A 柱,B柱及后翼子板波动较大,主要原因是该处不容易 上漆,膜厚偏薄洎动机仿形不好调整,喷涂流量加大, 很容易导致流挂弊病的产生,是喷涂机的一个盲点,而 2009年12月 第l2卷第l2期 现代淙料与涂装 ModernPaint&Finishing Dec.20o9 Vo1.12No.12 机器人喷涂膜厚比较均匀,也比较好,很容易对仿形与 喷涂参数进行调整. 4.2短波数据 短波数据见表3和表4. 表3平面各点短波数据um 机器人三涂线11.912.18.27.98.18.612.19.8 自动机二涂线27.118.019.622.5l7_324.820.517.4 短波分析:从以上机器人与喷涂机喷涂的油漆车 身数据来看,机器人喷涂的油漆车身平面短波相对比 自动机喷涂的油漆车身的短波要好点,但从这点还不 能显示出机器人喷涂的优势,但从立面短波纹来比较 机器人喷涂的优势就明显表现出来,特别是A柱,B 柱以及后翼子板部位的短波比较好,也比较均匀,而喷 涂机在这些部位的劣势就表现出来了. 5ESTA静电喷涂原理及两种喷涂机的区别 静电喷涂的原理是以接地的被涂物作为阳极,涂 料雾化器作为阴极,接上负高压电,在两极间形成高压 静电场,阴极产生电晕放电,使喷出的涂料滴带电,并 进一步雾化,按同性相斥,异性相吸的原理,使带电的 涂料滴在静电场的作用下沿电力线方向吸往被涂物, 放电后黏附在被涂物上.静电场的现象早已为人所知, 但工业上获得应用经历了漫长的几个世纪,在20世纪 20年代静电喷涂工艺才被运用于汽车工业,仿形自动 喷涂是随着汽车工业的发展而出现的高新技术设备. 它是根据汽车,特别是轿车大批量生产的特点,把工业 机器人技术,硬仿形自动喷涂机技术综合,简化而成的 新型自动涂装设备.其自动涂装生产效率高,喷涂质量 好,喷涂表面质量稳定,工人劳动条件好,可保护操作 者健康,且能减少污染,降低动力消耗,深受大批量生 产企业的青睐而广泛采用.喷涂机是涂装系统不可缺 少的重要设备.随着时代的进步和电子技术的不断发 展,喷涂设备也由最简单的喷涂机发展到现在的仿形 喷涂系统.仿形自动喷涂机采用交流伺服电机驱动,并 可利用计算机实现远程可视化离线编程,根据不同工 件要求,通常采用三自由度或四自由度的结构形式,因 此,在喷涂过程中,可以保持喷枪与工件表面的距离不 变,并且可以根据车型表面来自动调整喷枪的位姿.不 同的工件对应不同的工作程序,可同时满足对多种工 件的喷涂要求.目前,仿形自动喷涂机多用于对喷涂工 艺质量要求较高的环节,如中,高档轿车的面漆喷涂. 根据喷涂车身的部位不同,车身用自动静电仿形喷涂 机由侧喷机和顶喷机组成.侧喷机主要用于轿车车身 侧垂直表面的自动喷涂,一个工位一般装有6台侧喷 机,每侧的3台侧喷机的喷涂区域相互交错,从而使车 身侧面的喷涂层均匀.左右喷涂机的旋杯分别命名为 21,22,23号旋杯和11,12,13号旋杯,对油漆车身立 面进行喷涂;顶喷机一组由3个旋杯组成,分别命名为 34,32,31号杯,对油漆车身平面进行喷涂.机器人用 静电喷涂机,其安装在涂覆机器人的手臂前端,通过该 手臂的手腕部的动作,改变雾化喷出涂料的方向,其 中,穿人上述手臂内并且用于向静电喷涂机供电的电 缆至少其一部分具有能够伸缩的形状.该涂覆机器人 用静电喷涂机能够防止伴随着机器人手臂手腕部位的 转动而发生的穿人在机器人手臂手腕部位内的供电电 缆的断线故障.一般喷涂一遍油漆只要用4台机器人 即可,即左右各1台机器人喷涂侧面,用2台机器人喷 涂平面,它有个好处即机器人的手臂前端旋杯可以 360.喷涂,对于车身A,B,C柱等复杂部位很容易喷 涂,膜厚很均匀,橘皮目视效果不明显. 6ESTA喷涂机与机器人喷涂区域 ESTA喷涂机与机器人喷涂区域见图3和图4. 图3ESTA喷涂区域图4机器人喷涂区域 从图3和图4可以看出,ESTA喷图机在仿形设 计上不如机器人喷涂机合理,在喷涂过程中的优缺点 就表现出来了. 7影响橘皮的因素 橘皮是油漆件最常见的缺陷之一,由于影响橘皮 的因素很多,除了设备对它有很大的影响外,还需要从 工艺和材料等方面进行改善. 车身钢板(粗糙度Ra?1.0m),磷化,电泳涂层 的粗糙度最好控制在Ra<~O_3m之内,若这些涂层 的粗糙度质量得不到很好的控制,便不能为面漆提供 一 个良好的涂层基面. 钢板质量对最终表面外观的影响:在粗糙和光滑 的钢板上涂装同样的电泳漆,中涂层,面漆层,在40 cm外观察到的面漆外观见图5和图6. 2009年12月 第l2卷第l2期 现代涂料与徐装 ModernPaint&Finishing Dee.2oo9 Vol_12No.12 图5粗糙钢板上的面漆图6光滑钢板上的面漆 明显能看到短波呈现出平滑的表面 在3m外观察到的面漆外观见图7和图8. 图7粗糙钢板上的面 漆差的湿性外观 图8光滑钢板上的面 漆好的湿性外观 中涂的作用主要是对电泳涂层的填充性,在施工 时中涂颜色应尽可能与面漆一致或相近,这样色漆就 会很容易地对中涂层进行遮盖.减少色漆的膜厚,提高 清漆的膜厚,这对减少橘皮有着非常明显的效果,且对 短波值的提升也是有一定的好处的. 面漆的喷涂对车身橘皮影响是最大的.一般情况, 在满足遮盖力的前提下要尽量减少色漆的膜厚,这样 (上接第24页)每台车都会有297mmx210mm大小 的铝合金试验样板随同车体一同涂装,样板的每层涂 装都会用20mm宽的胶带进行屏蔽保留底层再进行 下一层涂装(腻子层除外,白面漆长度为100mm,色带 漆共137mm),因此在涂装结束后试验样板上可以清 晰地表示车体的所有涂层结构和涂层顺序,以备进行 涂层破坏性质量检查和后续进行追溯性检查. 3.3环境及人员管理 车间定期组织生产操作人员进行资质考试及培 训,从工作观念及操作水平两方面进行教育,明确奖罚 ,提高工人的自觉性和责任感.保证车间环境清 洁,尽可能消除影响涂装质量的环境因素. 3.4质量控制 要求每道工序必须严格按工艺文件执行,涂料比 例必须用精密的电子称进行称量,涂料施工黏度必须 每桶都用涂料黏度杯进行测量.每位操作员工在操作 结束后需对自己的操作进行自检并签字确认,然后由 质检人员对班组的产品进行专检并签字确认,如有质 量问题,质检人员通过SAP系统通知车间及,工 艺等部门,评审并明确解决方案,返工后再由质检人员 确认,在进行了自检和专检确认后产品方能流人下一 工序.工艺人员和生产管理人员不定期对生产过程进 行检查,确保涂装质量. 有利于色漆的流平,从而提高橘皮的短波;清漆膜厚在 满足现场施工的窗口内越厚越好,提高清漆的膜厚,有 利于橘皮的长波效果. 漆膜烘干方式,工艺温度,烘干室断面结构等对橘 皮的产生也有影响,垂直面的长波一般要求不大于1O Ixm,水平面的长波一般要求不大于4Ixm,所以在烘干 时应使升温曲线平坦些,升温时间应以79min为 宜.并且色漆和清漆喷涂后在晾干间内要有足够的流 平和溶剂挥发时间. 涂装材料,不同涂层之间的配套性,以及各种材料 对工艺设备的适应性及施工范围,对橘皮的影响也是 很大的. 8结语 涂装过程中选择何种油漆,对车身外观是很重要 的.生产过程中要对油漆的施工参数进行不断的优化 并寻求稳定的最佳组合.特别要注意油漆的干湿程度, 膜厚的控制及烘干过程,施工环境的相对稳定,同时要 运用先进的涂层检测仪器和科学的方法提供依据. 收稿日期:2009—02—17 4结语 引进杜邦涂料配套体系,优化施工工艺,严格控制 施工质量,高速动车组涂装整体效果得到铁道部,西门 子技术人员的认可,也经受住实际运行环境的考验.这 不仅提高了公司的涂装技术和作业质量,同时为进军 国际市场,达到国际一流涂装水平增添了技术储备. 参考文献: [1】杨松柏.铁路客车用双组分涂料涂装系现状[J].中国涂料, 2003,18(2):5-6. 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