论文部分内容阅读
摘要：本文分别从电泳漆、机器人喷涂、烘干速率以及面漆材料五个方面对汽车橘皮优化进行阐述。通过实验表明，电泳材料橘皮越好、机器人喷涂越均匀、烘干率升温越缓慢、以及油漆材料流平性越好，车身的橘皮越好，外观越佳。本论文所阐述的实验，目的是寻求查找橘皮优化的最优解决方案，从而实现橘皮改善，外观优美的目的，望对后续工作人员有所帮助。
关键词：静电喷涂;橘皮优化;长波;短波
综述
随着汽车智能化，电动化的发展，越来越多的雷达被安装在汽车上，随之而来的是对涂料的穿透性能和反射性能的要求也越来越高，从而改变目前市面上的汽车涂料体系，最终导致汽车涂装方法也随之发生变化。目前在主流汽车厂中，水性涂料的涂装大都采用机器人自动空气喷涂[1]，而作者所在的汽车厂，采用机器人全自动静电喷涂[2-3]。相比较空气喷涂，静电喷涂具有雾化效果好、上漆率高和环境友好等优点，但机器人结构也相对复杂，喷涂参数稳定性控制较为困难。本文旨在基于静电喷涂工艺下，通过对板材、材料等方面进行研究，找出车身最优橘皮参数，从而达到外观优美的目标。
1影响汽车橘皮因素分析
评价汽车橘皮的好坏，通常来说有两种方式。一是通过人眼感受光线在汽车表面的折射程度来判断，通常人眼感受越差，橘皮效果也越差;二是通过光学仪器测量车身表面的长波（波长0.6mm及以上）和短波（波长小于0.6mm）的数量，来判断橘皮的好坏，通常长短波数量越少，短波与长波数量比越接近2，表示橘皮越好[4]。不同的主机厂对于长短波的标准不尽相同，作者所在的汽车厂标准为：10≤水平面短波≤25、长波≤5;10≤垂直面短波≤30、长波≤13，以下研究的结果也是基于该标准完成。
通过研究表明[5-6]，影响汽车橘皮的主要有汽车板材、油漆材料、电泳工艺、面漆喷涂工艺、环境等。本文基于车间生产情况，重点对电泳材料、色漆材料、清漆材料、面漆喷涂工艺、烘干速率进行研究，如图1所示。
2汽车橘皮优化实验及措施
2.1 电泳材料
电泳材料的细腻程度对汽车橘皮短波有重大影响。作者所在的工厂电泳漆为某日系品牌，其具有抗缩孔，环保性好等优点;但同时目视效果较差，粗糙度较高。因此，为改善车身橘皮，车间推动供应商切换新配方的电泳漆，为了验证结果，我们以抱怨最大的红色和黑色车身在同等工艺下进行试验，新旧电泳的实验结果如图2、图3和图4所示。
实验结果表明，新配方电泳漆对电泳车身和面漆车身橘皮，不仅在目视外观改善明显;同时在测量数值上，红色车身短波数据平均提高了约3个单位，黑色车身的短波数据提高了約1个单位，有效的改善了长短波比例，橘皮效果大为改善。实验说明，电泳橘皮越好，面漆车身的橘皮效果也就越好
2.2 色漆材料
现场试验发现，色漆材料对车身的短波具有较大的影响。一般来说，色漆的润湿性和流平性越好，对底材的覆盖越好，橘皮效果也就越好，反之则相反。为了改善橘皮，车间联合材料厂家，从材料的配方着手，通过改善树脂比例和助剂种类，来实现改善橘皮的效果。以黑色漆为例，试验结果如图5所示：
实验结果表明，新配方通过改善黑色油漆的树脂比例和助剂种类，车身短波数据平均提高了约2个单位，有效的改善了长短波比例，橘皮效果得到一定改善。同时在现场生产过程中，我们还对白色实色漆，白色珠光漆，红色色漆，绿色色漆等进行了同类型的实验，对橘皮的改善，都起到了一定的效果。
2.3 清漆材料
清漆为车身喷涂工艺中最外面的涂层，对车身具有抗老化、抗石击、提光泽的效果。在生产过程橘皮优化中发现，清漆材料主要对车身的长波影响较大，清漆材料流平性越好，与色漆的结合性越好，车身的长波越短，橘皮效果也就越好。在生产实践过程中，我们从不同厂家的清漆和同一厂家不同配方的清漆两个维度进行实验。结果如图6和图7所示：
通过对比A和B两个厂家提供的清漆发现，在同等工艺条件下，B的清漆长波比A清漆的长波低1-2个单位，橘皮效果较优。返溯原因发现，B的清漆粘度更低，流平性更好。
通过对B厂家不同配方的清漆实验发现，随着新的树脂优化配方的清漆更新率越高，车身平面的长波数值越小，车身立面的长波数值变化不大，因此新的配方对改善车身平面橘皮具备一定效果。
2.4 面漆喷涂工艺
如图8所示，相比较空气喷涂，杯加杯静电喷涂能有效的提高色漆的上漆率。但静电喷涂设备的复杂性，也带来喷涂参数更复杂，喷涂的稳定性也较难维护。在实际的生产中，我们对工艺参数和喷涂轨迹两方面进行优化，达到优化橘皮的效果。下面简要介绍两个实际工作中，对通过喷涂工艺优化来改善橘皮的案例。
2.4.1 通过优化前盖喷涂轨迹，提高喷涂重叠率，改善车身橘皮。
如图9所示，通过增加前盖喷涂轨迹，缩短喷涂间距，喷涂重叠率由30%提高至67%，红色和绿色两种颜色的前盖短波橘皮分别增加了1.8和2.2个单位，橘皮效果得到了改善。结果表明，仿型之间的重叠率越高，膜厚均一性越好，车身的橘皮效果也就越好。
2.4.2 通过优化车门把手轨迹和喷涂参数，改善车身橘皮。
如图10所示，对汽车的车门把手的轨迹进行优化，首先将喷涂轨迹间距进行调整，利用下方的喷涂轨迹来覆盖把手区域;同时取消了喷涂中断，改为小流量喷涂，从而保证了喷涂的均匀性，达到优化橘皮效果。
2.4.3 不同车型，其车身结构也不同，因此在实际工作中，需要根据车型的差异和喷涂差异，查找橘皮较差的位置，并进行优化。作者所工作的车间，我们一共优化了37个位置，极大的改善了车身橘皮。
2.5 烘干炉升温速率
车身喷涂完毕后，汽车进入烘干炉进行烘烤，为了研究烘干炉升温速率对汽车橘皮的影响，我们设计了在车身喷涂条件相同的情况下，不同的升温一区时间和对应的橘皮状态实验。具体实验表1所示：
3 7 107
根据上述实验参数，由专业人士对实验车身结果从数据测量和目视外观进行评价，结果如表2所示：
通过实验结果表明，烘干率一区的升温时间越长，速率越慢，则车身的橘皮越好。在满足车身烘干条件的情况下，可适当延长烘干率升温速率，改善车身橘皮。
3结论
通过实验证明，静电喷涂情况下，电泳材料橘皮越好、机器人喷涂越均匀、烘干率升温越平稳、以及面漆油漆材料流平性越好，车身的橘皮越好，外观越佳。
4结束语
汽车橘皮影响因素多，因素之间的互相制约性也较大，大多数情况下，不是由单一的因素而导致车身橘皮变差，需要研究者从全盘的考虑。本文从实际出发，通过对多因素的研究，期望对后续研究者有所帮助。但所承述的结果可能会因为施工现场的差异而不同。
参考文献：
[1]李亚林. 喷涂机器人在汽车车身涂装的应用与质量控制研究[D]. 长沙：湖南大学，2012.
[2]赵天宇，赵时璐等. 喷涂机器人涂装系统及涂装缺陷分析[J]. 机械设计与制造，2021（7）： 184-186.
[3]李发忠.静电喷涂机器人变量喷涂轨迹优化关键技术研究[D].镇江：江苏大学，2012.
[4]李沫林，伍沛亮. 浅谈汽车油漆外观质量橘皮优化的研究[J]. 化工设计通讯，2016（11）：57
[5]马捷. 基于ROBCAD的涂装生产线3D建模及喷涂关键技术研究[D]. 镇江： 江苏大学，2016.
[6]许瑆琥. 汽车涂料橘皮影响因素的研究[J]. 涂层与防护，2019（11）：46-55
作者简介：吴忠喜（1989-），男，硕士研究生，中级工程师，主要研究汽车防腐及喷涂方向
关键词：静电喷涂;橘皮优化;长波;短波
综述
随着汽车智能化，电动化的发展，越来越多的雷达被安装在汽车上，随之而来的是对涂料的穿透性能和反射性能的要求也越来越高，从而改变目前市面上的汽车涂料体系，最终导致汽车涂装方法也随之发生变化。目前在主流汽车厂中，水性涂料的涂装大都采用机器人自动空气喷涂[1]，而作者所在的汽车厂，采用机器人全自动静电喷涂[2-3]。相比较空气喷涂，静电喷涂具有雾化效果好、上漆率高和环境友好等优点，但机器人结构也相对复杂，喷涂参数稳定性控制较为困难。本文旨在基于静电喷涂工艺下，通过对板材、材料等方面进行研究，找出车身最优橘皮参数，从而达到外观优美的目标。
1影响汽车橘皮因素分析
评价汽车橘皮的好坏，通常来说有两种方式。一是通过人眼感受光线在汽车表面的折射程度来判断，通常人眼感受越差，橘皮效果也越差;二是通过光学仪器测量车身表面的长波（波长0.6mm及以上）和短波（波长小于0.6mm）的数量，来判断橘皮的好坏，通常长短波数量越少，短波与长波数量比越接近2，表示橘皮越好[4]。不同的主机厂对于长短波的标准不尽相同，作者所在的汽车厂标准为：10≤水平面短波≤25、长波≤5;10≤垂直面短波≤30、长波≤13，以下研究的结果也是基于该标准完成。
通过研究表明[5-6]，影响汽车橘皮的主要有汽车板材、油漆材料、电泳工艺、面漆喷涂工艺、环境等。本文基于车间生产情况，重点对电泳材料、色漆材料、清漆材料、面漆喷涂工艺、烘干速率进行研究，如图1所示。
2汽车橘皮优化实验及措施
2.1 电泳材料
电泳材料的细腻程度对汽车橘皮短波有重大影响。作者所在的工厂电泳漆为某日系品牌，其具有抗缩孔，环保性好等优点;但同时目视效果较差，粗糙度较高。因此，为改善车身橘皮，车间推动供应商切换新配方的电泳漆，为了验证结果，我们以抱怨最大的红色和黑色车身在同等工艺下进行试验，新旧电泳的实验结果如图2、图3和图4所示。
实验结果表明，新配方电泳漆对电泳车身和面漆车身橘皮，不仅在目视外观改善明显;同时在测量数值上，红色车身短波数据平均提高了约3个单位，黑色车身的短波数据提高了約1个单位，有效的改善了长短波比例，橘皮效果大为改善。实验说明，电泳橘皮越好，面漆车身的橘皮效果也就越好
2.2 色漆材料
现场试验发现，色漆材料对车身的短波具有较大的影响。一般来说，色漆的润湿性和流平性越好，对底材的覆盖越好，橘皮效果也就越好，反之则相反。为了改善橘皮，车间联合材料厂家，从材料的配方着手，通过改善树脂比例和助剂种类，来实现改善橘皮的效果。以黑色漆为例，试验结果如图5所示：
实验结果表明，新配方通过改善黑色油漆的树脂比例和助剂种类，车身短波数据平均提高了约2个单位，有效的改善了长短波比例，橘皮效果得到一定改善。同时在现场生产过程中，我们还对白色实色漆，白色珠光漆，红色色漆，绿色色漆等进行了同类型的实验，对橘皮的改善，都起到了一定的效果。
2.3 清漆材料
清漆为车身喷涂工艺中最外面的涂层，对车身具有抗老化、抗石击、提光泽的效果。在生产过程橘皮优化中发现，清漆材料主要对车身的长波影响较大，清漆材料流平性越好，与色漆的结合性越好，车身的长波越短，橘皮效果也就越好。在生产实践过程中，我们从不同厂家的清漆和同一厂家不同配方的清漆两个维度进行实验。结果如图6和图7所示：
通过对比A和B两个厂家提供的清漆发现，在同等工艺条件下，B的清漆长波比A清漆的长波低1-2个单位，橘皮效果较优。返溯原因发现，B的清漆粘度更低，流平性更好。
通过对B厂家不同配方的清漆实验发现，随着新的树脂优化配方的清漆更新率越高，车身平面的长波数值越小，车身立面的长波数值变化不大，因此新的配方对改善车身平面橘皮具备一定效果。
2.4 面漆喷涂工艺
如图8所示，相比较空气喷涂，杯加杯静电喷涂能有效的提高色漆的上漆率。但静电喷涂设备的复杂性，也带来喷涂参数更复杂，喷涂的稳定性也较难维护。在实际的生产中，我们对工艺参数和喷涂轨迹两方面进行优化，达到优化橘皮的效果。下面简要介绍两个实际工作中，对通过喷涂工艺优化来改善橘皮的案例。
2.4.1 通过优化前盖喷涂轨迹，提高喷涂重叠率，改善车身橘皮。
如图9所示，通过增加前盖喷涂轨迹，缩短喷涂间距，喷涂重叠率由30%提高至67%，红色和绿色两种颜色的前盖短波橘皮分别增加了1.8和2.2个单位，橘皮效果得到了改善。结果表明，仿型之间的重叠率越高，膜厚均一性越好，车身的橘皮效果也就越好。
2.4.2 通过优化车门把手轨迹和喷涂参数，改善车身橘皮。
如图10所示，对汽车的车门把手的轨迹进行优化，首先将喷涂轨迹间距进行调整，利用下方的喷涂轨迹来覆盖把手区域;同时取消了喷涂中断，改为小流量喷涂，从而保证了喷涂的均匀性，达到优化橘皮效果。
2.4.3 不同车型，其车身结构也不同，因此在实际工作中，需要根据车型的差异和喷涂差异，查找橘皮较差的位置，并进行优化。作者所工作的车间，我们一共优化了37个位置，极大的改善了车身橘皮。
2.5 烘干炉升温速率
车身喷涂完毕后，汽车进入烘干炉进行烘烤，为了研究烘干炉升温速率对汽车橘皮的影响，我们设计了在车身喷涂条件相同的情况下，不同的升温一区时间和对应的橘皮状态实验。具体实验表1所示：
3 7 107
根据上述实验参数，由专业人士对实验车身结果从数据测量和目视外观进行评价，结果如表2所示：
通过实验结果表明，烘干率一区的升温时间越长，速率越慢，则车身的橘皮越好。在满足车身烘干条件的情况下，可适当延长烘干率升温速率，改善车身橘皮。
3结论
通过实验证明，静电喷涂情况下，电泳材料橘皮越好、机器人喷涂越均匀、烘干率升温越平稳、以及面漆油漆材料流平性越好，车身的橘皮越好，外观越佳。
4结束语
汽车橘皮影响因素多，因素之间的互相制约性也较大，大多数情况下，不是由单一的因素而导致车身橘皮变差，需要研究者从全盘的考虑。本文从实际出发，通过对多因素的研究，期望对后续研究者有所帮助。但所承述的结果可能会因为施工现场的差异而不同。
参考文献：
[1]李亚林. 喷涂机器人在汽车车身涂装的应用与质量控制研究[D]. 长沙：湖南大学，2012.
[2]赵天宇，赵时璐等. 喷涂机器人涂装系统及涂装缺陷分析[J]. 机械设计与制造，2021（7）： 184-186.
[3]李发忠.静电喷涂机器人变量喷涂轨迹优化关键技术研究[D].镇江：江苏大学，2012.
[4]李沫林，伍沛亮. 浅谈汽车油漆外观质量橘皮优化的研究[J]. 化工设计通讯，2016（11）：57
[5]马捷. 基于ROBCAD的涂装生产线3D建模及喷涂关键技术研究[D]. 镇江： 江苏大学，2016.
[6]许瑆琥. 汽车涂料橘皮影响因素的研究[J]. 涂层与防护，2019（11）：46-55
作者简介：吴忠喜（1989-），男，硕士研究生，中级工程师，主要研究汽车防腐及喷涂方向