涂裝車間常見縮孔缺陷及對策
點擊： 2338 發布時間： 2023-03-04
摘要：縮孔是涂裝車間常見的缺陷之一，由于其難以在線修復，常造成返工。縮孔產生原因有很多種，本文主要介紹了在實際生產中發生的幾種縮孔的類型、發生原因、解決方案等，為其他現場類似問題分析解決提供一些參考。
引言
在涂裝工藝中，縮孔缺陷是難以避免且修復工作量又較大的一個問題。造成縮孔的原因有很多，例如電泳層的缺陷、電泳層的污染、噴涂前環境的污染、噴涂設備的污染、噴涂后的污染、涂料的問題等。縮孔的發生不僅增加返工成本，又耗時費力不容易解決，所以做好汽車涂裝工藝中縮孔問題的原因分析，找到相應的解決措施，盡可能消除縮孔的產生，是提高涂裝工藝水平、降低生產成本的一個非常有意義的研究方向。
縮孔產生的原因
1.1 涂裝工藝介紹
白車身進入涂裝車間經過前處理電泳后，進行密封膠工藝，然后到達電泳打磨工位，將電泳車身上的一些漆渣、殘膠、焊渣等影響下一道面漆工序的缺陷處理掉，之后進入噴漆室進行噴涂。
噴漆工藝使用 IP2 工藝，也稱為免中涂工藝，其中色漆涂層為BC1 底漆層和 BC2 色漆層，BC2 噴涂后進入閃干烤箱，之后噴涂清漆，最后進入面漆大烤箱。
1.2 縮孔的形態
缺陷描述：在漆膜表面如同火山坑狀的凹陷（見圖1），直徑可大可小，通常在肉眼可觀察到的0.2-1.0mm之間。凹陷中間有的可觀察到異物，有的則沒有，有些縮孔在濕膜狀態下即可觀察到。
縮孔與針孔的區別：1）縮孔一般比針孔大，邊界清晰，深度也要比針孔淺；2）針孔孔洞較小。像用針扎出來的孔洞，觀察時中間由于小而深，看上去呈黑色；3）針孔一般是從色漆層形成的空氣泡或者溶劑泡頂出造成。
圖1
1.3 縮孔產生的原因
縮孔產生的原因主要是外來污染物（滴落、飛濺、吹掃、揮發等）引起底材或涂料表面張力變化，造成涂膜成膜不均勻。一般分為以下幾個方面：1）在涂料中有污染；2）在工藝過程中環境有污染；3）人員引入污染；4）清潔用品污染；5）相關材料更換（例如壓縮空氣、室體玻璃膠）；6）非標準物料引入；7）沒有認證的油或者潤滑脂被使用。
1.4幾種常規的材料縮孔評估測試方法
測試方法一般有：將樣品與試板摩擦或者涂于試板上，進行噴涂，觀察濕膜狀態；干膜測試；樣品與油漆混合測試；樣品與溶劑混合后進行污染測試等不同工廠方法也有差異。一般試驗的過程是模擬待測樣品在實際使用中的情況、條件進行測試。
02縮孔案例及解決方案
2.1 前處理磷化層缺陷導致的縮孔
2.1.1 案例描述
1）發生時間：2020 年 9月20日開始，縮孔缺陷比例突然上升;
2）車型顏色：主要集中在一種車型，不分顏色
3）發生位置：50%以上在車身機蓋平面；
4）發生頻次：1.5%左右。
2.1.2 縮孔形態
打磨缺陷后，可見深入至電泳層消失，見圖 2。
圖2
2.1.3 缺陷分析
跟蹤白車身、磷化及電泳車身狀態發現，磷化膜表面可見明顯白點，比較密集，大小有差異，電泳后有火山口狀缺陷，見圖 3。
圖3
2.1.4 問題解決
從掃描電鏡（SEM）分析結果明顯看出此縮孔已經深入至磷化層。縮孔內成分通過能譜分析（EDS）發現元素主要為 Fe、P、Zn，是磷化層及鍍鋅板的主要元素。由此得出結論，造成面漆縮孔的根本原因是磷化層形成的不均勻磷化層造成電泳層孔洞，進而造成噴涂面漆后形成縮孔；經前處理調整參數優化后，磷化層的問題減輕，面漆縮孔消失。
2.2 條狀污染物導致的縮孔
2.2.1 案例描述
1）發生時間：2020 年 12 月 3 日開始，縮孔缺陷比例突然上升；
2）車型顏色：不分車型，不分顏色；
3）發生位置：50%以上在車身機蓋平面；
4）發生頻次：1.5%左右。
2.2.2 縮孔形態
可見缺陷內有長條狀污雜物，見圖4.
圖4
2.2.3 缺陷分析
由于缺陷內部基本均可見污染物，大部分發生位置在外板水平面，推斷可能是有污染物掉落于涂層濕膜表面而形成的缺陷。打磨此縮孔缺陷后發現打磨至清漆至色漆層間時缺陷消失，懷疑是噴涂清漆前或者噴涂清漆過程中有污染物掉落造成。
2.2.4 問題解決
1）周末TPM 時清理清漆噴涂區域頂部消防噴淋防護帽和鏈子上的積漆，擦拭頂部框架表面，以及清漆內外板之間墻壁上漆霧造成的漆渣，后續縮孔比例明顯降低。
2）將此清理工作作為常規工作納入周末清潔維護工作中。
2.3 車身固定位置的清漆縮孔
2.3.1案例描述
1）發生時間：2021 年 2 月 1 日早班
2）車型顏色：不分車型，不分顏色；
3) 發生位置：發生于車身右側內板；
4) 發生頻次：80%以上，短時間內幾乎每臺車都有發生。
2.3.2 縮孔形態
觀察發現此縮孔較淺，屬清漆層縮孔，稍稍打磨即消失。
2.3.3 缺陷分析
1）問題發生于周一早晨開班，發生位置高度統一，均為右側內板，
2）觀察縮孔缺陷，均較淺，判斷為清漆層縮孔；
3）同時每臺車均有發生，不是單一缺陷，判斷為不是偶發；
4）綜合以上分析該縮孔為對應位置的清漆機器人故障導致，依此制定檢查方向和措施。
2.3.4 問題解決
1）檢查清漆內板噴涂此位置R21 機器人的旋杯表面、霧化器是否泄露，空氣環、軸承馬達、清洗程序是否存在異常，未發現問題；
2）更換清漆內板 R21 機器人霧化器，無改善；
3）檢查清漆內板 R21 機器人旋杯的分配盤，發現分配盤內有異物，系噴嘴偏心與其接觸后摩擦產生，更換分配盤后縮孔消失。
2.4環境污染導致的縮孔
2.4.1 案例描述
1）發生時間：從 2021 年 5 月 6日開始（五一假期后），主要集中在早中班;
2）車型顏色：不分車型，不分顏色；
3）發生位置：大部分在車身左側水平面;
4）發生頻次：3%左右。
2.4.2 縮孔形態
打磨縮孔缺陷發現深入至電泳層，切片分析顯示在BC1底漆層或者BC1底漆和電泳層之間，見圖 5。
圖5
2.4.3 缺陷分析
1）通過數據收集發現發生時間主要集中在白天（7：00-19：00）；
2）發生位置主要集中在車身左側水平面即機蓋、后蓋；
3）根據發生時間，調查集中在白天是否有影響或者造成縮孔的潛在因素；
4）根據發生位置主要查找對應此位置的污染源。
2.4.4 問題解決
1）針對噴漆室內部和噴漆室外部，由面漆工程師牽頭，涉及生產、維修、清理、規劃幾個部門，共同制定檢查項目清單，分別從人、機、料、法、環5個方面進行詳細排查;
2）發現在電泳車從電泳打磨輸送至噴漆室的輸送鏈下方有規劃部門負責的改造施工，此施工僅在白天進行，17：00 后停止施工，這與縮孔缺陷發生的時間基本吻合，且經過對施工現場的整理、清理、規范操作后，縮孔比例明顯下降，同題得到解決。
03結語
在實際生產中縮孔問題屢見不鮮，總是處在問題發生、調查原因和解決應對的循環中。縮孔問題的特殊之處在于我們不是總能找到真正的根本原因，從源頭去消除缺陷，但是問題的解決是不能停止的，只有不斷地總結經驗，歸納方法，尋找規律，梳理問題解決流程，才能在遇到問題時不忙亂，準確地找到著手點。
縮孔問題較常見的原因就是污染，不管是電泳層、輸送環境、噴涂材料、噴涂環境、噴涂設備都會有污染（尤其是有機硅）的問題，在這些環節上需要下大力氣進行管理。
1）材輔料：包括使用的凡士林、潤滑劑、機器人罩衣、管材、密封材料的更換、使用、品牌變更等都要做好記錄，有據可查。油漆材料也是很關鍵的一項，出廠縮孔測試是保證材料縮孔問題的第一關卡，材料到廠后投入系統，日常點檢觀察設備運行情況、循環系統溫度、壓力也是必不可少的;
2）人員管理：關鍵工位手套的佩戴、護膚品的使用、人員操作的規范性等。設備的維護，不管是噴涂機器人還是輸送設備，都要按照要求進行定期的保養、清潔、巡視等工作;
3）環境：環境的整潔對于涂裝是第一重要大事，其不僅僅對于避免縮孔缺陷十分重要，對于顆粒、纖維等常見涂裝缺陷也是重中之重。
總之，管理縮孔缺陷是一個系統管理問題，涉及方方面面，在問題發生前需要做的工作很多。問題發生后耐心梳理、尋找變化點，使問題改善解決是我們要持續學習的方向。
