【 摘要】介结了油漆桔皮的定量测定的原理、方法和仪器,对测定结果的评价方法,以及如何减少桔皮
【 关键词】 油漆桔皮、长波、短波、防治方法
目前世界上的轿车越来越鲜艳夺目,光彩照人。各大汽车厂为了给客户留下良好的第一印象,无不刻意追求涂装的质量。过去人们评价油漆的表观质量,主要是靠目测的方法进行主观评价。后来人们用鲜映性D0I来进行评价, 并发明了相应的鲜映仪PGD 。但由于鲜映仪采用肉眼来区分O-13 个等级,仍带有许多主观因素, 因此测量仍是半定量的。
鲜映性反吸的是光泽、桔皮和雾影的综合效果,很难区分其中哪一项是主要因素。最近欧洲一些大的汽车厂家己采用分别定量测定膜厚、光泽、雾影和桔皮长短波的数据来评价油漆的涂装质量。由于排除了任何人为的主观因素,.数据科学可靠,能在不同的时间场合进行比较,并能通过对数据的分析处理,找出存在问题的原因,然后加以克服。
在汽车工业中,油漆表面的波纹称为桔皮。桔皮是油漆最常见的毛病之一,也是难以克服的毛病之一。由于影响因素众多,控制难度高,因此不易得到光洁平滑的表面,对桔皮的评价,过去也一直采用目测的方法,不同的人由于不同的时间、不同的地点会得出不同的结果。后来人们用粗糙度仪来进行评定,利用不同程度的物理桔皮作为标准来支持视觉评估。但这种测定只能在实验室内进行,且所测得的只是表面的机械轮廓,非光学轮廓。
我们所见的桔皮是表面波纹的光学轮廓。目前我们采用国际最新的激光桔皮仪WAVE SCAN 4806 来评价桔皮。激光桔皮仪是利用激光聚焦在表面,模拟人的视觉,定量测定表面波纹的光学轮廓,获得一组组准确的数据,可以直观地了解被测区域的桔皮情况,也可通过数据处理获得更多的信息。本文将就激光桔皮仪的测量原理、方法、参考评价标准及桔皮的防治方法等作一个较全面的论述。 一、桔皮测量的原理
人类眼睛可看到0.1-10mm 之间的结构尺寸,因此我们没有足够的分辨率去测量1-2μm 之间结构的真正深度。我们的脑袋把我们所见的阴影当作为三维的山丘和山谷,结构内的反差给我们结构深度的感觉和间接地评定波浪度。当光线聚焦在波纹表面时,我们可以看见高光亮区和非光亮区的反差,从而形成了视觉对桔皮的评估(图1 )
图1 视觉评估桔皮
当我们要评估一个表面外观时,我们既会在近距离观看,又会较远的距离观看。为了模拟人眼的分辨率,;我们将波形分为长波和短波。在50cm 的距离,人眼可看到35 条0.lmm 阔的线条;在2.5m 的距离,人眼可看到35 条0.6mm 阔的线条(图2 )。为了要模仿这种情况,桔皮仪采用在1Ocm 的距离内读取1250 个数。每个读数之间的距离为0.08mm。此数比人眼的分辨率0.lmm 要小,因此比人眼观察更精确。
桔皮仪应用数学滤波的方式将结构尺寸>0.6mm的测量数据归纳为长波,代表了表面较长波幅的变化;将结构尺寸,< 0 . 6mm 的数据归纳为短波,代表较短波幅的变化。短波常常会叠加在长波上。仪器采用数理统计的方法,可以将它们分别正确地统计出来。
图2 人眼的解像度
桔皮仪是用光线聚焦在表面来模拟视觉评估桔皮的。仪器使用60°的激光作为点光源照射被测表面。当仪器在被测表面移动1Ocm 时,发射1250 次激光照亮表面,在光源对面同样角度上通过狭缝滤波的方法测量反射光。由于表面存在波纹,当光线照在波峰和波谷时,反射光最强,仪器检出最大信号;光线打在斜坡上时,由于反射角的变化,反射光偏离60°
角,仪钱检出信号最小。因必测得的信号频率正好是被测表面机械轮廓频率的二倍,(图3)即和人眼观察到的光学轮廓相一致。
因此,桔皮仪定量测得的数据,准确地反映了表面波纹的光学轮廓,― 即桔皮。
图3 桔皮仪原理
二、桔皮测量的方法
桔皮仪测量桔皮的方法非常简单,按住桔皮仪的操作键,此时指示灯亮。在被测表面上朝一个方向在2-3 秒内缓慢移动1OCm 后,仪器会发出一声轻响,同时指示灯熄灭,此时即可从仪器显示屏读取一组长波和短波的数据。
对一辆汽车而言,我们可以选择多个点进行测试,以了解平面、垂直面及易喷的和难喷的不同部位的情况。一般易喷的点如l 、3 、5 、6 ,每点测量3次,其余为难喷的点,每点侧量4 次(图4 )
图4汽车测量点的选择
桔皮仪可与电脑相联接,设定程序,如不同的生产线、车型、颜色、测量日期等。在测量时,桔皮仪本身每次可储存599 个数据,大约可一次记录40 辆车身的测量结果。与桔皮仪配套
的计算机软件数据库可存3 万辆车身的测量数据,在测量结束后,可按不同的要求对数据进行统计、分析,可以为我们了解和比较不同的生产线,不同的油漆,不同底材的桔皮情况提供公正客观的材料。 三、桔皮的评价标准
国际上制定一项统一的标准差不多要6 年时间。目前桔皮的定量测定刚开展不久,并无统一的标准。各大汽车厂商根据自身的情况制定企业标准来考核油漆桔皮。本文试介绍一种评价方法供同行参考。本文将车身分为14 个区,其中前盖、车顶和后盖为平面区,其长波要求<4 ,短波要求<20;左右前叶、四门、侧件、C柱和后围板为垂直面区,其长波要求<15 ,短波要求<25 。将实测值超出
标准值的部分相加求和,分别得到长、短波的扣分值。即可得出桔皮的评价值。公式如下: W=∑(X-N) W--长、短波扣分值 X--长、短波测定值 N--长、短波标准值 条件是(X-N) > 0 ,
若(X-N) < 0则以0计算。一般,长波的WL<50 , 短波的WS<20 时,长、短波情况符合标准。将每天的扣分值按周按月制成曲线图,可清楚地看出每天桔皮长短波的变化情况和发展趋势,或将实测值按所测位置列图分析,可看出每一位置的桔皮长短波情况(表1 ,图5 ,图6 ) ,表l 所列的是生产线上桑塔纳2000 型油漆质量的测试结果,各项数据均较理想。
表1桑塔纳2000 型轿车的测试结果
四.桔皮的防治
由于影响桔皮的因素众多,要克服桔皮,必须分别从涂装设备、工艺和材料等诸多方面进行
努力。
1 .高压静电自动喷涂系统由于其对油漆的雾化效果好,利用率高,工作条件稳定一致等优点,被轿车涂装线广泛采用。
设备的选型对涂装质量和桔皮的形成有着密切的关系考,如高压静电的最大值、喷杯的数量、²喷杯转速的可调范围、喷杯的型号(有72mm 和50mm等不同直径)、喷杯表面的几何形状、喷杯表面材质、喷杯出漆量各不相同,与油漆之间也有匹配的问题。目前国际上倾向于选用口径较小,出漆量较大的喷杯,而且其中心多孔,出漆量占总量的20-30%。 设备运行参数的选择和优化同样十分重要,选用的高压静电值、转速、成形空气的压力,油漆的粘度等等都必须反复调整至最佳范围,才能使桔皮降到最低程度。
2 .自动喷涂系统中应安装流量控制计。流量控制计的作用是通过自动反馈系统,使出漆量不随气压、电压、温度、湿度、粘度的变化而发生波动,从而保证了漆膜厚度的均匀一致,提高了流平性,降低了桔皮。
3 .车身的幌度应该保持在土5mm之间,以保证车身到高速旋杯之间的准确距离。喷杯到车身的距离由设备供应商提供,建议可考虑26-28cm ,不仅可提高油漆利用率,而且有利流平。
4 .车身底材钢板的粗糙度对桔皮有显著的影响。为此,日本的部分汽车厂家采用激光处理过的钢板,表面光滑细洁。一般来说,粗糙度RA≤1μm 的钢板可以使用。我们对上海宝钢提供的厚度为0.75mm 和0.5mm 的钢板的粗糙度进行测定,.结果RA在0.8-1.1μm 之间,对桔皮的影响不明显。
5 .预处理和阴极电泳的质量对桔皮也产生一定的影响,尤其电泳漆膜的不均匀对短波影响明显。因此磷化膜的厚度、结晶的致密,电泳的库仑效率,电泳漆膜的表面流平性等均应保持在最佳状态,以便为中涂,面漆提供一个良好的表面。
6 .中涂应选择对电泳表面填充效果好,比较亮的中涂漆。这种漆的树脂含量比较高,流平性能一般比较好。中涂的颜色应尽可能与面漆一致或相近,这样可大大减少金属色漆的漆膜厚度,从而可以提高清漆厚度,这对减少桔皮有着非常明显的效果。
7 .在施工时应避免过喷和漆雾的飞扬,减少内腔喷涂的次数,防止漆雾飞扬至车身表面引起桔皮。
8 ,金属色漆的喷涂,应在满足遮盖率的前提下尽量少喷。遮盖率好的金属色漆漆膜厚度可考虑在12-15μm 之间,最低可8 μm ,遮盖率差的也不应大于25μm .通常,喷涂金属色漆采用自动喷杯和自动喷配套。一般原则是喷杯多喷,喷少喷。每一种颜色色漆的喷
涂比例均不一样,需在实践中找出最佳配比。喷涂比例不同会引起漆膜颜色的差异。金属色漆漆膜的干燥也十分重要,在不干的金属色漆层罩清漆易引起桔皮和失光。
9 .油漆的施工粘度对桔皮的影响也非常明显。粘度的增加会引起长短波的增加,尤其对长波影响更大。不同的设备对油漆施工粘度的要求不同,需反复调整,找出最佳区间。油漆的粘度和温度密切相关,因此调漆间和输漆系统保持恒温是必要的,最好能保持23±1 ℃ 的状态。
10 .保证喷漆系统的洁净,减少灰粒,减少打磨。对电泳和中涂尽量采用选择性的点式打磨,以避免漆膜表面被破坏,导致桔皮。
11 .车身外表需要手工喷涂的部分,用静电喷代替空气喷抢。其油漆利用率可由30-40%提高到80%而且雾化效果好,漆粒细,流平性好。手工补喷应尽量减少。必须手工补喷的边角区应尽可能在自动喷涂前完成。因高压静电喷涂后表面漆膜非常细洁,手工补喷会造成破坏,所以每道喷涂后必须减少甚至禁止手工补喷。
12 .喷涂清漆时,自动静电喷涂系统应采用9 万伏的高电压,5 万rpm/min 的高转速,以达到最佳雾化效果。同时应在不产生流挂的情况下,尽量多喷。这样可以大幅度减少桔皮,尤其在垂直面效果更佳。
13.调整油漆配方,添加不同沸点的溶剂,不同的添加剂、流平剂以适应生产线的情况,使漆膜的溶剂挥发、流平达到最佳,也是减少桔皮的重要措施。
14 .漆膜烘干的温度、条件、位置对桔皮的形成也有影响。垂直区的长波可以是水平区的3 倍以上,在烘干时应使升温曲线平坦些,升温区的时间应在7 分钟左右为好。车身进烘箱前的流平区应有足够长度,以保证漆膜有足够的流平时间和部分溶剂的挥发。
15 .油漆的施工常常采用湿碰湿工艺。生产过程的连续性是至关重要的。断断续续的生产会造成漆膜干燥程度的不一致,容易引起桔皮。因此保证输送系统的稳定可靠,优化计算机程序,防止漏喷、误喷和停机、死机现象的出现十分重要。
16 .选择优良的涂装材料,电泳、中涂、面漆和清漆之间的配套性,各种材料与设备的配套性,最佳参数的选择等等均是克服桔皮需要认真对待的问题。 结语
桔皮仪为我们提供了一双观察桔皮的客观眼睛,使我们能在不同的时间、地点按同一标准对不同的车型对桔皮进行客观的评价,以衡量其质量的好坏。同时,也为我们采取各种措施克服油漆桔皮提供了客观评价的标准和方法。大的汽车厂己将桔皮列为每天的必测项目,并通过计算机软件定期处理分析。这种方法己成为分析桔皮形成原因,寻求解决办法,提高涂装
质量的有效手段。 【参考文献】
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5最新车身涂装工艺概述 [EB/OL].http://www.ychctz.com/news/155.html;2010-1-23 6锆系薄膜前处理工艺在汽车涂装中的应用 [EB/OL]. http://www.jiaxintz.cn/news_text.asp?TZIMS_ID=128 2010-5-23
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