朱北芳

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程，上海 201206）

引言

為了提高靜音防噪、耐腐蝕性功能，給客戶提供舒適的乘駕體驗(yàn)，目前大部分主機(jī)廠會(huì)在前蓋、四個(gè)車門以及行李箱蓋或后背門的折邊位置實(shí)施油漆折邊密封膠工藝。

但在該工藝實(shí)施過程中，四門兩蓋涂有油漆折邊密封膠的位置經(jīng)過油漆烘烤后可能會(huì)有氣泡問題產(chǎn)生，該問題表現(xiàn)為可見的凸點(diǎn)、起鼓包等，對(duì)產(chǎn)品的外觀有一定的影響[1]。因此，如何解決此類問題已經(jīng)成為各個(gè)主機(jī)廠重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。本文從氣泡產(chǎn)生的機(jī)理及主要影響因素、氣泡問題的解決思路和氣泡問題的具體解決方法等方面對(duì)該問題進(jìn)行了研究，并總結(jié)氣泡問題的具體解決方法，為生產(chǎn)中類似問題提供參考和指導(dǎo)。

1 氣泡產(chǎn)生的機(jī)理及主要影響因素

通過對(duì)氣泡問題的分析，氣泡的產(chǎn)生主要是由折邊位置處的折邊密封閉空間（如圖1），混入了空氣或水分，再經(jīng)過油漆車間烘烤后，空氣或水分受熱膨脹，頂起或沖破油漆折邊密封膠而產(chǎn)生氣泡或開裂（如圖2），其影響因素總結(jié)歸納有以下幾項(xiàng)：

圖1 折邊密閉空間

（1）涂膠材料相關(guān)因素。若油漆折邊密封膠材料中含有空氣或水分，可能會(huì)引起氣泡的產(chǎn)生；但這種情況較少見，因?yàn)楣┴浬淘谀z的生產(chǎn)和灌裝過程中有嚴(yán)格的措施來防止氣體或水分混入。此處需要說明的是，折邊膠和油漆折邊密封膠主要成分為酯類材料[2]，本身是不含水分的。

圖2 氣泡

（2）涂膠設(shè)備相關(guān)因素。在安裝膠通或是設(shè)備維護(hù)的過程中，操作不當(dāng)，造成供膠設(shè)備內(nèi)（膠泵壓盤與料桶之間、膠管中、膠槍等）進(jìn)入空氣[3]，這也是產(chǎn)生氣泡的因素之一。

（3）制造工藝過程因素。沖壓新制板料褶皺、車身包邊后鈑金間隙大、油漆車間電泳后打磨等工藝過程造成空氣或水分進(jìn)入折邊密閉空間等因素，都會(huì)對(duì)氣泡的產(chǎn)生起到促進(jìn)作用。

2 氣泡問題解決思路和具體解決方法

對(duì)于涂膠材料相關(guān)因素和涂膠設(shè)備相關(guān)因素的影響，由于發(fā)生概率小，且現(xiàn)場(chǎng)通過規(guī)范操作可以避免，本文不作詳細(xì)闡述，主要針對(duì)制造工藝過程因素的具體影響進(jìn)行詳細(xì)說明并提供確實(shí)可行的解決方案。

對(duì)于由制造工藝過程引起的氣泡問題，解決問題的核心在于減少、杜絕空氣和水分進(jìn)入折邊密閉空間，并釋放或平衡已進(jìn)入折邊密閉空間中的空氣和水分，從而抑制氣泡的產(chǎn)生?；谝陨系倪@一解決思路，可以對(duì)下文中的具體問題采取具體的解決方法。

2.1 沖壓件產(chǎn)生的影響及解決方法

在汽車制造中，車身車間門蓋包邊時(shí)使用到的內(nèi)板和外板沖壓件，若其折邊區(qū)域的翻邊面不平整或有褶皺時(shí)（如圖3），則車身折邊后無法達(dá)到內(nèi)外鈑金零件完全貼合的狀態(tài)，內(nèi)外鈑金之間會(huì)存在大量細(xì)微的空隙。油漆折邊密封膠涂敷之后會(huì)將這些細(xì)微空隙中的空氣封閉起來無法溢出，油漆烘烤后，空氣受熱膨脹，頂起油漆折邊密封膠，產(chǎn)生氣泡（如圖2、圖4）。

圖3 翻邊不平整或褶皺

對(duì)于此因素，可要求現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員對(duì)每個(gè)來料折邊區(qū)域的翻邊面進(jìn)行肉眼觀察或者手觸方式對(duì)平整度進(jìn)行檢查，防止翻邊面不平整料的流入，若為批量件需查明原因并整改。

圖4 內(nèi)外板貼合不緊處氣泡截面圖

2.2 車身車間制造過程產(chǎn)生的影響及解決方法

在車身車間，折邊工藝、涂膠工藝對(duì)氣泡問題有較大的影響，因此主要從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析和控制。

2.2.1 折邊工藝對(duì)氣泡問題的影響及解決方法

通過試驗(yàn)驗(yàn)證，在車身車間記錄同一種折邊零件總成，涂敷相同量的膠，折邊區(qū)域鈑金貼合不嚴(yán)實(shí)的折邊零件總成經(jīng)過油漆烘烤后產(chǎn)生的氣泡數(shù)量較多，且分布位置比較隨機(jī)。這是由于鈑金貼合不嚴(yán)實(shí)，進(jìn)入到折邊封閉空間的空氣更多，同時(shí)整條整個(gè)折邊位置的鈑金貼合間隙一致性控制較差時(shí)，不同的位置殘留的空氣體積不一致，氣體受熱后對(duì)外膨脹的壓強(qiáng)不均勻，從而產(chǎn)生氣泡（如圖4、圖6）。

因此，車身車間的工程師需要監(jiān)控折邊后的鈑金間隙，優(yōu)化折邊工藝，優(yōu)先保證鈑金折邊區(qū)域間隙一致，鈑金間隙控制在0.02mm 以下。

2.2.2 涂膠工藝對(duì)氣泡的影響及解決方法

此處的涂膠工藝指的是在車身車間涂敷鈑金折邊膠的工藝。在主機(jī)廠車身車間（或焊裝車間）使用的折邊膠是一種用于鈑金折邊區(qū)域，為加強(qiáng)折邊區(qū)域鈑金之間連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的酯類材料，膨脹系數(shù)110%以下，同時(shí)具有密封性能，針對(duì)涂膠工藝主要通過以下幾方面進(jìn)行分析研究。

2.2.2.1 制造氣體逃逸出口

前文分析了氣泡產(chǎn)生主要原因是折邊密閉空間存在氣體，在油漆車間進(jìn)行烘烤時(shí)，氣體受熱膨脹，產(chǎn)生了油漆密封膠氣泡問題。所以，根本的解決辦法就是消除折邊密閉空間存在的氣體。如果車身車間不涂折邊膠，那么氣體就會(huì)有逃逸路徑，不會(huì)產(chǎn)生氣泡，但是這樣會(huì)犧牲汽車本身的防水及密封功能，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是不允許的。

圖5 拐角不涂油漆密封膠

如何既能做到消除氣體又能保證汽車的防水和密封功能，我們觀察到某汽車品牌采用了一種折中的做法，在門蓋的拐角不涂油漆密封膠，如圖5 所示，紅圈區(qū)域沒有涂油漆密封膠。這種方法可以制造氣體的逃逸出口，但是依然犧牲了汽車的防水及密封性能，因?yàn)樗蚍蹓m可以通過氣體的逃逸出口進(jìn)入到兩層鈑金之間。

所以，在保證汽車防水及密封性能的前提條件下，無法通過制造氣體逃逸出口解決油漆氣泡問題。

2.2.2.2 保證氣體通道連續(xù)且貫通

制造過程中因?yàn)橐ＷC汽車防水及密封性能，無法制造氣體逃逸出口，同時(shí)折邊工藝是一種冷變形工藝，鈑金回彈時(shí)氣體必定會(huì)進(jìn)入到鈑金的折邊區(qū)域。所以真正解決氣泡問題的思路在于如何疏導(dǎo)封閉區(qū)域內(nèi)的氣體，從而優(yōu)化密封膠氣泡問題。

氣泡的產(chǎn)生是由于氣體在油漆車間烘烤時(shí)受熱膨脹，氣體對(duì)外壓力頂起油漆密封膠形成。假設(shè)一個(gè)零件總成所有折邊區(qū)域的被封閉的氣體都是連通的，且封閉空間大小都是相同的，那么所有區(qū)域受到的氣體壓強(qiáng)P 都是一樣的，根據(jù)公式F=P*S，氣體膨脹時(shí)對(duì)油漆密封膠向外頂起的作用力F 也是一樣的。同時(shí)，我們假設(shè)油漆密封膠涂敷量是均勻一致的，那么氣體膨脹造車密封膠頂起的高度也是一致的，這樣總成零件折邊區(qū)域的外觀表現(xiàn)就是一種沒有氣泡的狀態(tài)。氣體對(duì)外壓力與氣泡產(chǎn)生的關(guān)系如示意圖6 所示，此示意圖是沿膠長(zhǎng)度方向上的剖面示意圖。

圖6 氣體通道示意圖

（1）通過車身涂膠工藝實(shí)現(xiàn)每個(gè)區(qū)域的氣體通道連通且封閉空間大小一樣，保證氣體對(duì)外壓力一樣大，在此提供了如下一個(gè)解決思路。如圖7，零件折邊后，將車身折邊膠填充折邊R 角，同時(shí)剛好蔓延到內(nèi)板鈑金上表面。保證所有區(qū)域的涂膠狀態(tài)如圖8，形成一個(gè)連續(xù)的通道。因此可以保證這一整條膠所密閉的空間內(nèi)，在受到高溫烘烤后各個(gè)位置產(chǎn)生的空氣膨脹力是相同的，即這一整條膠各個(gè)位置的突起高度是一致的，從而消除氣泡問題。

圖7 R 角示意圖

（2）對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)有氣泡的零件，需要對(duì)氣泡位置附近一段的涂膠密閉空間進(jìn)行疏通。疏通的方式可采取減少車身折邊膠直徑或增加車身折邊膠與折邊R 角的間距（如圖9），從而可以有效疏導(dǎo)整段膠密閉空間的氣體通道，實(shí)現(xiàn)各個(gè)位置 產(chǎn)生的空氣膨脹力是相同的，進(jìn)而達(dá)到消除氣泡的目的。

圖8 空氣通道連續(xù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?

圖9 涂膠位置示意圖

2.3 油漆車間制造工藝對(duì)氣泡問題的影響及解決方法

2.3.1 油漆密封膠厚度對(duì)氣泡的影響

現(xiàn)場(chǎng)油漆密封膠厚度涂敷越薄氣泡產(chǎn)生的概率越大，且易發(fā)生膠開裂問題；因?yàn)橛推崦芊饽z厚度越小，其抗密閉空間的氣體膨脹力就越小，就越容易產(chǎn)生氣泡或直接開裂，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建議油漆密封膠涂膠厚度維持在2mm 以上。

2.3.2 油漆車間電泳打磨對(duì)氣泡影響

油漆車間在電泳打磨線會(huì)觸碰到水，進(jìn)行濕打磨。沾水太多，打磨時(shí)間過長(zhǎng)，易造成水汽進(jìn)入到折邊鈑金之間，從而造成后續(xù)產(chǎn)生氣泡問題。因此建議盡量減少打磨時(shí)間和沾水量，若無法減少則建議在電泳打磨線末增加一個(gè)對(duì)折邊區(qū)域的吹干工藝，這樣可以有效降低油漆打磨過程對(duì)氣泡問題產(chǎn)生的影響。

3 總結(jié)

在當(dāng)下產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)有涂膠工藝方式下，氣泡的產(chǎn)生是隨機(jī)的，不可避免的，是需要進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)和維護(hù)的活動(dòng)。本文通過對(duì)氣泡問題產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析，總結(jié)出了針對(duì)不同工藝過程的具體控制手段，是可以有效優(yōu)化氣泡問題，減少氣泡數(shù)量的。