汽车制造四大工艺_涂装工艺_全部工序

汽车涂装工艺汽车是一种陆路交通工具，其使用的环境、气候、道路条件复杂而多变，为此它需要有良好的耐候、耐蚀、耐擦伤及抗石击的特性，即应在日晒、雨淋、风沙冲击、干湿交替、冷热变换、盐雾与酸雨侵蚀的环境下，具有良好的保光、保色、不粉化、不脱落、不起泡、不锈蚀能力。此外，覆盖在车身表面的油漆涂装层还是汽车一层美丽的外装，对于绝大多数用户而言，往往外观是决定是否购买某车的主要因素。由此可见，汽车涂装应具有防护和装饰二大功效。汽车涂装工艺的重点就在于：在低污染、低成本的前提下实现对汽车车身及其他各总成部件最有效的防护并达到最佳的美化效果。第一节汽车涂装工艺流程汽车涂装工艺经历了100多年的发展历程，其作业方式由最初作坊式的简单刷涂到简单喷涂再到适应于大量流水生产的现代化工业涂装；其作业内容也由最初的仅在需保护的工件表面刷上一层油漆到在工件表面先刷防锈漆再喷面漆发展到现在的“漆前处理——电泳——中涂——面漆”等。涂装涂层至少包括电泳底漆、中涂、色漆和清漆等四层。对于有密封要求的焊缝部位，在电泳底漆与中涂之间还要加涂PVC。为了适应用户对汽车外观质量越来越高及多样化的要求，汽车车身涂装的漆前处理、底漆阴极电泳工艺已实现全自动化，中涂与面涂工艺实现了静电自动喷涂、计算机智能化控制。汽车车身涂层质地（外观装饰性、耐腐蚀性、抗擦伤性等）得到了显著提高，车身保用期达到和超过了汽车的整体使用寿命。车身涂层的构成面漆的构成面漆包括色漆层和清漆层二个层级，色漆层的主要作用是装饰，使车身美观好看；清漆层处于涂装的最外层，其主要作用是：防紫外线、防水的渗透、耐气候的蚕食、保色、耐酸雨、抗划伤等。第二节漆前处理早期生产的汽车，尽管新车出厂时外观非常漂亮，但不久就会出现起泡、油漆表面冒出星罗棋布的锈蚀斑点，通常每隔2至3年需要重新做一次油漆。其原因是漆膜的附着能力不够、防腐蚀能力差。为有效提高涂层寿命，其有效的方法是磷化。利用磷酸的离解（平衡）反应在洁净的金属表面析出不溶性的磷酸金属盐膜（简称磷化膜）。磷化膜是否能够有效生成与金属表面的洁净程度和表面微观结构直接相关。车身冲压与焊装工艺过程中不可避免会在金属车身表面留下脂、锈或其他残留物。为此，在磷化前需彻底除脂、除锈和表调处理；磷化处理后，还需彻底清除残留在车身表面上的磷化液及磷化膜表面的疏松层，并对磷化膜不完全的部分空穴进行封闭，使磷化膜的结晶细化，提高其致密性（即钝化）。汽车车身的前处理通常需要经历预清洗、预脱脂、脱脂、水洗、表调、磷化、水洗、纯水洗、翻转沥水等10多道工序。一、脱脂前5道工序是除油清洗（脱脂）工序。用热水和热碱液喷、浸结合的方法清洗车身。通过脱脂剂中的碱性物质对油污皂化及表面活性剂的浸润、分散、乳化及增溶作用达到脱脂的目的。借助压力喷射和搅拌等机械作用可以达到良好的脱脂清洗效果。二、除锈除锈较为有效的方法是酸洗。对于现代汽车制造业而言，由于普遍采用了拉动式生产方式，焊装好的白车身无需中间停留便进入到涂装工艺，锈蚀通常来不及产生，因此在现代化的汽车制造公司，车身涂装工艺中已很少见到除锈工序。当然，若车身冲压件及焊装好的车身有较长时间的储存、中转，车身表面锈蚀可能在所难免，在这种情况下，则应增设除锈工序。三、表面调整表面调整是磷化前必须进行的一道重要工序，其作用是改变金属表面的微观状态，促使磷化形成晶粒细致密实的磷化膜。尤其是经酸洗或高温强碱清洗过的金属表面。表面调整，简单的讲：是为磷化而作准备。四、磷化磷化工艺过程是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力。汽车车身磷化工艺当今汽车磷化的处理方式有：喷淋、浸渍、喷浸结合、刷涂等多种，由于浸渍处理方式具有高的生产效率和高的磷化处理质量，因此应用最为广泛。进入磷化池浸渍磷化五、水洗水洗的目的是清除残留在车身表面上的磷化液。水洗效果与水洗次数、水洗方式、水的洁净度、水质（自来水、纯水、去离子水）、沥水时间等工艺参数有关。多次水洗是提高清洗效果的关键因素。六、钝化利用化学或电化学的方法，在金属表面形成一层化学转换膜，使活性金属表面处于钝化状态，称为钝化。钝化处理能进一步改善电泳涂层与磷化膜黏附能力和提高磷化膜的耐腐蚀性。钝化剂中的六价铬系剧毒物质，有些国家基础上已取消了钝化工序。但欧美的汽车公司仍坚持在磷化后要进行钝化处理，为了减小污染，无铬钝化剂已开始用于欧美的汽车制造公司。结合我国的国情，对于普通钢板，若采用低锌磷化液进行磷化可不进行钝化处理；若采用高锌磷化液或镀锌钢板磷化后应进行钝化处理，以提高磷化膜与电泳涂装的附着力和涂层的耐蚀性。第三节电泳涂装工艺电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法。将具有导电性的被涂工件浸渍在装满用水稀释过的低浓度电泳涂料槽中，被涂工件作为一个电极，在槽中另设置一个与之相对应的电极。两极间通上一定时间的直流电后，在工件表面析出一层均匀的水不溶性涂膜，这种涂装方法称为电泳涂装法。电泳涂装法分为阳极电泳和阴极。若被涂工件为阳极、电泳涂料是带负电荷的阴离子型涂料，则称为阳极电泳；若被涂工件为阴极、电泳涂料是带正电荷的阳离子型涂料，则称为阴极电泳。1、良好的浸透性电泳涂料可在水中完全溶解和乳化，且电泳液的浓度很低，和水差不多。能浸透到车身内外表面的每一个部分，包括袋状结构部及缝隙中，所以可以对车身实现无遗漏的全方位保护。一、电泳涂装的特点2、泳透性好、涂膜均匀电泳液具有良好的导电性，涂料粒子具有很高的活性，但随着涂膜厚度的增加，沉积到车身上湿涂膜的导电性逐渐减小，电阻逐渐增大。当涂膜电阻达到一定数值时，电沉积停止，涂膜不再增厚。由此可见，电泳涂装具有良好的泳透性，涂膜厚度均匀。3、电泳液的利用率高槽液的固体含量小，黏度小，被车身带出槽外涂料少，且回收利用，电泳液的利用率高。4、电泳涂膜的附着与防锈能力均强由于电泳涂膜均匀、致密，因此涂膜的附着能力和防锈能力都很强。5、安全性好电泳液的浓度很低，用喷灯点火都烧不起来，因此不可能发生爆炸与火灾，整个工艺过程均十分安全。6、电泳涂装工艺的应用范围受限导电性能差、多种不同材料的组合体、耐温性能差的工件及批量小的产品均不适合电泳涂装工艺，且电泳涂装工艺最适合涂底漆工艺。二、电泳涂装工艺流程电泳涂装工艺由电泳、电泳后清洗、吹干和烘干（涂膜固化）等工序组成。电泳过程由摆杆链式输送系统在输送过程中自动完成。（a）车身进、出电泳池（b）车身进入电泳中电泳涂装三、电泳后清洗电泳后清洗是一道十分重要的工序，其目的和作用是：回收电泳液，提高电泳涂料的利用率（在封闭清洗场合涂料利用率可达95%以上）；提高和改善涂膜表面质量；减小打磨工作量，从而提高涂层的耐腐蚀性。四、电泳涂膜的烘干阴极电泳涂料属于热固化性涂料，必须在规定的较高温度下固化，这就是烘干。阴极电泳涂膜在热固化过程中（当涂膜温度达110℃以上时）有热分解产物，产生较多的油烟，在较高温度下较长时间烘干，能使涂膜变薄2～3μm，膜的平整度明显提高。烘干条件（温度和时间）对阴极电泳涂膜的固化十分重要，低于规定温度和烘干时间则不能固化，严重影响涂膜质量和性能。烘干不彻底，会严重影响涂膜的力学性能、附着力、耐腐蚀性、抗石击性和耐崩裂性。烘干温度过高、时间过长，轻者会影响中涂或面漆与电泳底漆层的附着力；重者涂膜会变脆，乃至脱落。电泳涂膜烘干程度的评估正确评估电泳涂膜的干燥程度，对确保车身涂装质量十分重要。可通过观察涂膜的色泽变化判断涂膜的干燥程度。如车身涂膜出烘干室时不冒烟、不粘手，即表明涂膜已基本干透。电泳涂层完全干透需在约190℃的烘干炉中烘烤30～40min。烘干室五、强冷电泳后的车身经长达近40min钟190℃高温的烘烤，车身温度远远高于后续涂防石击密封胶工艺所要求的温度，为了使后续工序能按照生产节拍连续进行，须迅速降低车身温度，即对电泳烘干后的车身进行强冷处理。第四节PVC涂装与防振隔声材料装涂工艺PVC是聚氯乙烯的缩写，PVC在汽车涂装工中的应用有二种不同的形态：一是PVC密封胶，主要用于焊缝的密封；二是PVC防石击涂料，喷涂到汽车车身的底部，可以防止汽车行驶时车轮甩起的沙石对汽车底部的损害。一、PVC密封胶涂装工艺我国早期生产的汽车，由于没有采用涂密封胶工艺，所以车身漏风、漏雨、焊缝淌黄锈等质量问题经常发生，还严重影响到车身的使用寿命。20世纪80年代，我国开始学习和引进国外先进的PVC涂装工艺，车身密封性和寿命均有质的改变。密封胶的涂装，对于轿车生产企业已基本实现了全自动机械手作业。车身密封胶的涂装工艺过程是：先将喷枪喷嘴沿车体板的搭接缝，距涂布面20mm左右喷涂，利用足够的压力将PVC胶充分压入缝隙，密封胶膜厚约3－5mm。全自动机械手涂密封胶二、防石击涂料的涂装工艺汽车轮罩与车底板下表面、纵梁与悬架摆臂下部等部位极易受石击而损伤。普通油漆涂料抗石击能力差，为此需要喷涂防石击涂料。车底防石击涂料的涂装工艺过程是：利用防石击涂料专用喷枪将防石击涂料均匀喷涂到车底外表面上，喷涂膜厚度约为500－800μm。在轿车生产企业，防石击涂料的涂装大多采用机械手自动作业。防石击涂料的涂装三、减振隔声材料装贴为减小振动和噪声，减振隔声材料在汽车上得到了广泛应用，其原理是利用某些材料良好的内阻尼特性衰减振动、吸收或阻碍声的传播。轿车上使用减振隔声材料已达15～20kg/辆。减振隔声材料主要是厚度为1.0－2.0mm的复合板材。粘贴部位主要是：①门板、隔板、车顶盖、发动机舱、后行李舱等的内表面；②车身地板的上表面。作业方式：目前主要是人工作业，但在部分汽车生产企业已开始采用机械手自动粘贴。第五节中涂、色漆、清漆尽管中涂、色漆、清漆是三种不同类型的涂料，且分设在汽车涂装工艺的不同阶段，但其所采用的涂装设备及工艺方法较为相近。一、中涂工艺中间涂层简称中涂层，其主要作用是改善被涂车身表面和底漆的平整度，为面漆层创造良好的基底，提高面漆涂层的鲜映性、丰满度和抗石击性，以达到良好的外观装饰效果。为此，中涂工艺应包括下表所示的工艺内容。中涂工艺内容表序号工序名称作用与功能1底漆打磨消除表面缺陷、形成良好的喷涂基面、增强涂层附着力2擦净去掉车身表面杂质、确保车身表面清洁、保证中涂层质量3喷涂形成良好、鲜映性好、丰满度高的漆膜4晾干（流平）在自然流平的过程中，挥发多余的溶剂、形成平整的漆膜5烘干使漆膜完全固化，避免后续工序对车身外观的不良影响6强冷降低车身温度，便于下续工序的连续进行1、底漆打磨底漆打磨是消除底漆表面缺陷、提高底漆表面平整度最有效的方法。中涂打磨有人工打磨和机械手自动打磨不同的作业方式。近些年，为了改善汽车涂装操作工的工作环境，减少可能对工作人员健康带来影响工位的用工人数，采用机械手自动打磨装线越来越普遍。人工打磨机械手自动打磨2、擦净保证涂装前车身表面洁净是获得高质量涂装质量重要且最基本的保证，为此需对车身进行擦净处理。其方法是采用吹、擦相结合的方式，除去车身表面上的灰尘、水渍，力争做到车身表面的洁净度达到100%。擦净处理由人工和机械自动二种作业方式。机械自动擦净的质量好效率高。人工擦净用驼毛擦净机擦净3、喷涂为了确保涂装质量，中涂喷涂在专门的恒温、恒湿的超高洁净度工艺区内进行。在早期，中涂喷涂均采用人工作业；随着轿车合资企业的建立，机械手自动喷涂的作业方式开始引入国内汽车制造企业，中涂喷涂开始进入人工喷涂和机械手自动喷涂相结合的车身涂装作业阶段；近几年，我国轿车产业的高速发展，带生产方式的进步越来越快，中涂涂装和面漆（色漆和清漆）大多已全部采用机械手自动涂装。车身外部喷涂车身内部喷涂（机械手将发动机罩打开喷涂发动机舱内部）4、晾干（流平）尽管机械手喷涂系统可以大幅提高喷涂的均匀度，但要想做到绝对均匀事实上亦是不可能。中涂用涂料（油漆）具有很好的流动性，一方面可以利用油漆在失去流动性前的短暂过程，利用其流动性让漆面充分自动流平；另一方面，在其尚未失去流动性前，进行高温烘烤，还会带来漆面炸裂、橘