手柄水转印(分享-汽车内饰零件表面油漆工艺分析及质量控制)

Posted 2023-05-26

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手柄水转印(分享-汽车内饰零件表面油漆工艺分析及质量控制)

摘要：汽车内饰塑料零件采用表面喷油漆工艺是当今轿车内饰设计中的亮点，也是一种趋势。通过对汽车内饰零件表面油漆工艺进行分析，从素材及油漆的选取、前处理的要求、空气洁净度要求、工艺流程规划、工艺参数控制及常见缺陷分析等各方面，找出了该工艺中关键的影响因素，只有加强对这些特殊特性的监控，才能保证稳定的生产过程，杜绝油漆色差、开裂及磨损等质量问题的发生，从而提高企业的制造水平及市场竞争力。

随着轿车的发展，人们对汽车内饰零件的外观有了更高的要求，各种新工艺和新材料也被广泛应用，内饰零件除了用非金属注塑外，还有真皮包覆、搪塑、TPU发泡、水转印、模转印、桃木、表面电镀及表面油漆等各种工艺丰富了内饰零件的外观，满足人们对汽车内饰件高品质的质感需求。其中内饰零件表面油漆工艺应用于内饰件仪表板出风口、装饰条、方向盘中开关按键、空调控制头旋钮及手球装饰盖等饰条和饰盖类零件，如图1所示，可以根据每款车的风格造型设计为黑色、银色、钢琴白及钢琴黑等不同颜色，还有亚光漆和软触漆等增加视觉及手感。本文以手球上饰盖为例分析内饰零件表面油漆的工艺及质量控制。

图1内饰油漆类零件示意图

1.材料

1.1 素材
用于饰条的材料通常有PC/ABS、ABS及PP等，TPU发泡、水转印、模转印、桃木、表面电镀及表面PC/ABS因其耐热性好，常被用于太阳直射区域的零油漆等各种工艺丰富了内饰零件的外观，满足人们对件，但其成本相对较高;ABS（丙烯腈、丁二烯和苯汽车内饰件高品质的质感需求。乙烯三元共聚物）属热塑性树脂类塑料，具有较高的其中内饰零件表面油漆工艺应用于内饰件仪表板机械强度和良好的加工性能，但其硬度低，耐候和耐出风口、装饰条、方向盘中开关按键、空调控制头旋溶剂性差，可通过塑料表面的二次加工来改善，可根钮及手球装饰盖等饰条和饰盖类零件，如图1所示，据不同耐热级别选用于不同区域，因其与油漆的亲和可以根据每款车的风格造型设计为黑色、银色、钢琴力强，在汽车内饰的饰条、饰盖上广为应用;PP因白及钢琴黑等不同颜色，还有亚光漆和软触漆等增加成本相对低，也会在一些低端车上使用，属非极性材视觉及手感。本文以手球上饰盖为例分析内饰零件表料，与油漆的亲和力差，油漆前需进行活化处理，工面油漆的工艺及质量控制。艺过程稳定性较难控制，因此应尽量避免。下面以ABS 素材表面油漆为例阐述其前处理及涂装的一些特殊要求。

1.2 油漆
目前汽车内饰上用的油漆可分为溶剂型和水性。水性因稀释剂与固化剂混合后可以使用的时间非常短，必须使用双组份混合系统进行在线混漆，确保充分混合，并不会损害油漆性能，对混漆系统整体要求用防腐材料、精确计量的电子流量计（需对流量计定期进行校验）、供漆泵、喷枪及供漆系统不能与溶剂型涂料共用。如喷涂系统停机 10 min 以上，混合器及后段涂料必须清洗掉，不能再使用，烘烤炉内壁要求使用不锈钢，固化前要求 30～60 ℃ /5～6min预烘，水性涂料对基材表面张力要求高于溶剂性涂料。因此水性油漆零件的施工成本相对较高，目前还是溶剂型的广为应用。根据油漆固化的类型也可分为热固型，光固型和自干型等，普通使用热固型，有些特殊的 UV 漆是采用光固化，光固型的油漆表面可达到镜面效果的高光，也应用在一些车上，自干型只在修补漆中使用，在零件批量生产中不使用。目前应用较多的还是热固型，本文以热固型为例进行介绍。

2 工艺分析
常规内饰零件喷漆工艺流程，如图2 所示。

常规内饰零件喷漆工艺流程

2.1 素材注塑
一个油漆零件外观质量50%由后续油漆工艺控制，50%由素材注塑工艺决定，可见注塑工序在该零件形成过程中的重要性。当 A 面造型锁定的情况下就应该考虑产品结构要有利于后续的注塑和油漆工艺。在进行模具结构设计时充分利用模流分析，模拟注塑过程，为模具结构的浇口位置、型腔数量、填充时间、冷却时间、变形分析、温度分布及熔接痕位置等设计提供依据。所有表面需油漆的注塑件中分型线和熔接痕是最重要的，分型线尽量不要放在可视面，但因造型局限性，又必须放在可视面，会增加后续的打磨工作量，由于分型线在曲面上，打磨时很难把握尺度，往往造成零件废品率高。针对素材外观上问题通常需采用多道打磨，先采用800钼的砂纸打掉毛刺、飞边，再用1500钼的砂纸打光滑熔接线，后续再用更细的砂局部修整。打磨往往是零件油漆过程中批量产能不足影响零件外观的瓶颈工序。模具评审时需评估是否要采用热流道和顺序阀，以减少后续油漆前处理工作量。零件背面的卡脚通常是易应力集中的区域，处理不好将来易产生油漆开裂的质量问题。可用塑料表面张力测试笔，测试塑料薄膜表面泽润张力大小，一般塑料件表面的湿润张力小于36 dy/cm，油漆或表面处理后表层易脱落，如果表面湿润张力小于40 dy/cm，复合的牢度会受到影响。

2.2 素材前处理
塑料表面的油污会极大地降低油漆的附着力，油污中含有脱膜剂助剂（增塑剂、防静电剂、润滑剂、防老剂和防燃剂）、其他（润滑油和灰尘）等。每个零件在摆放到治具上前需用异丙醇浸泡再人工用IPA 异丙醇擦拭零件表面，将零件表面污物去除，由于人工擦拭的原因，经常导致质量不稳定，必须先浸泡再擦拭，对擦拭布应明确定义擦多少零件需强制更换，这是质量控制的有效保证，防止已擦脏的布再次污染塑料件。在控制计划中明确异丙醇的牌号及厂家，擦拭布的牌号及有效使用次数，从工艺试验开始到试验通过，所有用的辅料状态在量产后不能改变，状态变更后需重新进行工艺试验。表面清洁后的零件随线进入静电除尘工序，可采用人工控制，静电除尘枪压力（0.6±0.05）MPa，工件与电极距离∶10～15 cm，，枪扫过零件表面的轨迹。静电除尘柜零件通过输送链流过该工位，无论是人工还是输送链的方式，该工位下方必须有水流过，将除尘落下的灰尘带走。

2.3 空气洁净度控制
内饰零件油漆线空气洁净度有强制性要求，所有进入油漆车间的物流和人流需分道，操作工进入喷涂车间需穿连体静电衣，无尘鞋，进车间先风淋，物流需进行二次风淋后方可进到预处理区域，摆放零件的料箱表面清洁，不能采用易起灰尘的黄板纸，油漆喷房区域需处于正压状态，便于空气中的灰尘、颗粒从换气装置排出。里面处于微正压，对进入的空气需有送风系统，送风系统中有多层过滤网，保证线内空气质量，过滤网需定期进行更换，更换周期可利用空气洁净度测量仪对空气质量进行监控，以选定合理的周期，如果空气洁净度超标，则应缩短滤网的更换周期，反之则可适当延长更换周期。一般要求达到10万级以上，具体要求如表1所示。用空气洁净度测量仪每班开始生产前及生产线维护保养后测量，颗粒数量测量点需覆盖工件所在区域范围，并做好相应的记录，*及如达不到要求则需更换滤网，进行换气。

表1 空气洁净度等级（美联邦 209F）

2.4 环境温、湿度控制

喷房采用循环水幕及送、排风系统吸收漆雾，静电喷漆室风速为0.2～0.3 m/s。区域的进风系统内须配置温、湿度调节设备，使进入以上区域的温度控制在 20～25 ℃，湿度控制在50%～70%范围内;温度通过空调可以控制，湿度却是油漆供应商的一个难点，因此地表面需保持有一层水膜，因为温、湿度影响油漆的粘度，进而影响油漆的性能，因此在所有的监控点需安置温、湿度计，用以监控环境是否在要求的范围内，通常每隔2 h需检查一次，并做好相应的记录，有的厂家规定每天或开班检查都是不可取的。喷房、流平区域及烘烤房的压力有一定的要求，如图3所示。

图3 各区域风平衡示意图

2.5 油漆的配比

油漆的粘度控制需按油漆供应商提供的粘度一温度特性表，参照油漆的实测温度用粘度杯进行配比，有些厂家规定一个固定的比例是不合理的，MMU16～17s 调漆房需有安全防爆设置。

2.6 工艺参数
2.6.1 喷枪压力及喷涂轨迹喷枪压力的设置因各油漆本身的特性差异及各喷涂系统不同而各不相同，通过工艺试验确定最终的工艺，手球饰盖 MMU喷漆（底漆）压力∶0.6～0.8MPa，角度∶45°，膜厚0.010～0.015 mm。喷漆（面漆）压力∶0.6～0.8 MPa，角度∶45°，膜厚 0.015～0.02 mm。每天定时清洁喷枪，泵及喷涂管路系统;每次换油漆时需清洁喷枪，泵及喷涂管路系统;每周清洁喷涂线除残漆。
2.6.2 自动喷线喷头的旋转速度由于手球饰盖零件形状不规则，零件较小，需采用自动喷涂线，用手工喷产量无法保证，质量稳定性也难控制，因此需设计一些工装，装零件夹持住同时还需设计一些泵带动零件旋转，为了估算出零件的旋转速度与生产链的移动速度，需进行大量的工艺验证，保证零件表面漆膜厚度达到要求，同时也能满足性能试验要求。
2.6.3 流平、烘道温度及时间控制油漆线内部，流平区域相对喷房及烘烤区域相对正压，控制风流向;流平、烘烤的时间、温度必须符合油漆供应商提供的工艺参数;需配备炉温跟踪仪，定期检查流平及烘烤的参数。根据烘道的长度计算出链速，确保零件从喷完到流平的时间满足要求，烘烤的温度及时间也满足要求，该手球饰条上所用MMU 油漆的烘烤温度75 ℃，时间 40 min;或者80 ℃ 时间 30 min 烘烤。烘道中应有足够多的传感器，以显示整个烘道各段的温度，需有平面布置图说明烘道中传感器的位置及数量，对应的温度表，如图4所示。每天开班前需用炉温跟踪仪动态跟踪从烘道进口直到出口的温度及时间曲线，以模拟零件在烘道中流过试验所烘的温度及时间，如图5所示。

图5 炉温烘烤曲线

3 质量控制
3.1 塑料件表面处理后必须进行其清洁度的检查，以保证随后的油漆质量
1）观察接触角。在处理后的塑料表面滴上液滴，完全铺展说明处理效果好，接触角小。
2）水浸润法。将处理后的塑料制品浸入水中，取出后观察水膜的完整性。

3.2 每批生产的零件需控制颜色、涂层厚度、附着力（含常温及潮湿试验后）及桔皮
1）颜色通常采用标准光源箱（Macbeth Splight Ⅲ）目测和色差仪（美能达2500C）测量相结合，对比标准色板。
2）涂层厚度对单层漆采用涂层厚度仪，多层漆需配备可区分多层油漆系统。
3）附着力采用胶带粘附力试验（DIN EN ISO 2409 Gt 0-1），胶带粘附力试验∶膜厚∶<60 μm，使用1mm 间距的刀头;胶带3M898或 tasa3450。
4）桔皮评判，使用标准桔皮板或桔皮仪。

4 缺陷分析
4.1 色差颜色问题一直是内饰零件关注的焦点，对该问题的控制要求格外严格。每个喷漆厂需持顾客签发的油漆样板，且该样板需遮光保存，用供应商色差仪对该样板上测量出的值与顾客设备测量的值进行对标。油漆供应商每批提供的油漆需附喷漆样板，每班开始生产需对零件的颜色进行测量，如零件太小无法用色差仪测量，可在工装上加测菲林片，通过测量菲林片颜色可知零件颜色是否符合要求。
4.2 开裂产生该问题的原因主要有2个方面∶
1）膜厚控制不好，即厚度过厚易产生该问题，曾经对故障件面漆厚度进行测量，结果为58 um，远超出标准要求的范围。基材注塑后应力过大，未释放完全，要确认是否有应力（前面已提及）。把从现场抽取的零件涂上冰醋酸，0.5h后如上面的薄层出现裂纹，说明有应力存在，否则没有。膜太厚，超出标准要求（底漆膜厚10～15μm;面漆膜厚15～20 μm）∶底漆膜厚20～25 μm，面漆膜厚25～35 μm。
2）表层加UV 漆，UV漆因韧性差，一般不能应用在受力区域，尤其是手球这种零件使用频次较高。如以上均没有问题，再确认喷漆工艺是否异常（如∶油漆配比和烘箱温度等），确认油漆使用牌号、配比记录及喷漆房的各种工艺参数;还有非正常原因如受到外部力量，根据与缺陷零件开裂区域相邻的区域有无碰伤痕迹，排除受外力可能性。
4.3 磨损一般油漆标准定义中干磨1000次，湿磨2 000次，对于换挡机构手柄总成表面有较高耐磨要求的装饰件，从试验开始就要进行加大耐磨要求的试验，虽不清楚在台架上磨多少次可以折算车辆使用年限，但因顾客的驾驶习惯等差异，还要提高耐磨要求。另外，手球上饰盖类零件尽量不使用油漆，改用电镀，这样既保证外观又保证性能。

5 结语

通过对内饰塑料零件表面油漆工艺分析，影响油漆工艺的主要因素有∶油漆原材料的调配、喷漆时的压力、轨迹、流平时的温度-时间、烘烤的温度-时间。次要因素有∶素材的表面质量、表面清洁处理、整个油漆线的空气清洁度、环境的温、湿度。在试制阶段进行试验验证，找到合理的工艺参数并确定为控制计划及工艺文件中的强制要求。培训员工严格执行这些要求，并按日常质量监控的要求进行常规的检测试验，就能保证批量产品质量的稳定性。

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