引言
汽车涂装作为整车生产四大环节之一，是汽车品质的重要控制环。随着环保意识的提升，涂装工艺基本已由溶剂型转向水基型，从而降低工艺过程有机化合物VOC的排放量。相对溶剂型油漆，水性漆喷涂条件更为严苛。为稳定地获得高质量的漆面，需要建立起完善的质量控制体系，从而发挥水性环保涂料的最大效能。本文根据作者多年涂装现场施工应用经验，总结汽车涂装水性漆喷涂质量控制关键点。
1、质量控制因素
1.1 涂料入口检测
涂料稳定性直接决定喷涂质量，且一旦涂料出现质量问题，将导致批量的喷涂事故，因此涂料的入口控制非常关键。在生产实践过程中，以下几个性能对现场施工影响大，需重点关注。
1.1.1黏度
水性漆是假塑性流体，黏度是其最基础的性能指标。黏度稳定性可以侧面反映涂料批次稳定性，同时直接影响喷幅稳定性。不同剪切速率下测量的涂料黏度可反映不同条件下的施工性能，如存储稳定性、涂料的流平性能。实践过程中，通常在1000-1500s-1区间选取某一转速监测黏度，批次黏度控制在±5%为宜。如发现车身流挂较严重，建议增加低剪切下黏度监控，如0.1 s-1转速下的黏度。
1.1.2色差
涂料色差监控通常由供应商提供批次板，并附上自检报告。入口监测时对数据进行复核。当然有条件情况下，色差板最好现场喷涂。素色漆选取45°角监控，金属和珠光漆尽量多角度监控，通常选取15°、25°、45°、75°、115°五个角度。需要注意的是，对于金属和珠光漆，涂料色差除数值合格外，务必保证不同角度的色相（L/a/b值）曲线趋势与匹配时走向一致。某珠光漆色差L相曲线如图1所示。曲线1为匹配时数据；2为批次监控数据，整体趋势较好；需特别注意，务必避免出现曲线3“山峰”型走势，此种走势在现场很难调整色差。
图1 某珠光漆L相曲线
1.1.3抗流挂极限
流挂是现场最常发的喷涂缺陷之一，除设备、环境外，涂料抗流挂性能是关键影响因素。抗流挂极限测量采用手工梯度喷涂的方式。在以一定阵列冲击圆孔的电泳板上，梯度喷涂，直至出现流挂时停止喷涂。烘干后测量出现流挂时的漆膜厚度，作为抗流挂极限。注意喷涂时应连续，不能等表干后再继续喷涂。某颜色的抗流挂极限测量板如图2所示。
图2 抗流挂极限测量板
1.1.4耐针孔/漆泡极限
针孔/漆泡极限测量方式与抗流挂极限测量方式基本一致，唯一区别是测量板材无需冲击圆孔。因针孔或漆泡在烘干后才会出现，梯度喷涂的厚度需要经验积累。为保证实验成功率，梯度喷涂厚度范围可以尽量宽些。当然，固体分、PH值、抗石击、遮盖力、附着力等都是涂料的重要指标，实践中通常相对稳定，在此不再赘述。
1.2 输漆循环系统管理
检测合格的涂料到达现场后，通过输漆系统供应到喷涂机器人，因此输漆循环系统的管理非常重要。关键点主要是三方面：温度、压力、停产特殊控制。
1.2.1温度
涂料温度不同，黏度差异较大。管路温控条件要保证与施工温度一致且稳定，从而保证涂料正常的施工温度。另外，管路温度设置最好与环境温度产生一定的温差，利于缸壁内形成冷凝水，从而避免缸壁上涂料的干结，以减少车身颗粒产生的可能性。
1.2.2压力
搅拌循环过程，涂料受到剪切力作用，会对树脂、铝粉、云母片产生破坏，从而影响黏度、色差等性能。因此搅拌桨要求选用低剪切力的结构设计；在涂料填充速率满足机器人要求的情况下，管路出口压力尽量低，循环泵尽量保持低频次运行，以降低剪切影响。特别地，可根据颜色特性，制定压力控制标准，因为不同涂料的填充速率不同。
1.2.3停产特殊控制
长时间停产，涂料长时间得不到更新，剪切力作用和助剂挥发的影响会逐步显现。某颜色黏度随放置时间变化曲线如图3所示。为降低影响，通常在长时间停产时，可采用间接性启动循环泵的方式，如停泵10小时、启动循环2小时，以此平衡漆沉积和剪切破坏的影响。再次启动生产时，特别是停产5天以上，建议强制更新部分涂料，并加入助剂调整黏度至假期前水平；同时，对管路末端涂料无法循环部分，采用挤漆或模拟方式，消耗掉此部分涂料。
图3 某颜色黏度随放置时间变化曲线
1.3 喷房工艺参数控制
水性漆含水率通常超过60%，喷房参数直接影响涂层水分的初步挥发和涂料的流平。同时喷房的洁净度直接影响车身的脏点颗粒数。因此喷房工艺参数控制是车身涂装质量控制的重要环节。
1.3.1温湿度
水性涂料含水量高，喷房环境温湿度控制尤为关键。以外观为例，温度恒定时，湿度高对涂膜外观有利；同理，相对湿度一定时，温度越低越有利。因为温度低、相对湿度高，水分挥发慢，涂料会充分流平，当然必须建立在不产生流挂的前提下。
喷房的相对湿度受外界温湿度影响较大。以华南地区工厂为例，雨季和旱季，相同设备相同参数设置，喷房实际相对湿度会存在差异，雨季偏高，旱季偏低。为降低外界天气影响，依据实践经验，一方面温湿度设定在施工窗口中间值；同时可根据季节变换喷房新鲜风取风口位置，如雨季从车间厂房内吸取空气。
车身表面温度也很关键。特别是冬季，车身温度会明显低于喷房设定温度，此时极易产生流挂缺陷。典型的铰链流挂如图4所示。车身温度在线监测是有效的监控手段。针对固定流挂位置，除了喷涂参数调整，在漆前打磨线用砂纸打磨或用电吹风加热是非常有效的临时措施。同时，条件允许情况下，可适当提高打磨线空调设定温度，以提前加热车身。
图4 典型的铰链流挂缺陷
1.3.2闪干时间
水性涂料在进入烘房之前需要保证足够的闪干时间，以防止针孔、漆泡等漆膜弊病的产生，同时可以增加漆膜的外观平整度；但不宜保持较长时间，对于金属或珠光漆来说，长时间的湿膜闪干极易导致漆膜失光。因此，一般涂膜闪干时间控制在5min左右。水性涂料水分含量高，流平性较溶剂型差，在喷涂工艺选择上应尽量选择一站式喷涂，以增加单层厚度来保证良好的流平。通常，素色漆或色差易控的颜色建议选用。
1.3.3洁净度
喷房的洁净度直接影响车身脏点颗粒数。作为高洁净区，标准上，≥5um颗粒数应为0，湿板落尘纤维数应为0。为有效管控喷房洁净度，以下几个措施在实践中有效：
(1) 风速风向控制。依靠循环风过滤系统维持喷房洁净度。风速一般控制在0.2-0.5m/s，建议各站和门上粘接磁带条，每天点检风向符合图纸设置要求。按周期或压差更换过滤棉。
(2) 开门次数管控。污染物大部分都是人员带入，因此尽量避免喷涂时进入喷房，管控人员进出喷房次数很关键。可在门上安装光电传感器，自动记录开关门次数，形成报表管控。自动降尘。人员进出喷房是无法完全避免的，即使做好穿戴防护，依然难免带入污染物。建议制作机器人专用喷涂程序，在人员进入后、喷车前执行喷涂，利用漆的黏附作用快速除去污染物。
1.4 机器人管控
目前主流汽车喷涂线基本采用机器人喷涂的方式。喷涂质量的好坏是硬件与软件参数共同作用的结果。因此需同时关注硬件维护和喷涂参数设定。
1.4.1 设备硬件维护
根据作者实践经验，影响喷涂质量的最核心部件为：旋杯、成型空气环、空气控制单元（空气流量）、齿轮泵（涂料流量）。
旋杯影响油漆分散的好坏，重点关注：旋杯表面无明显划痕，旋杯边缘杯齿完好无损。旋杯的损伤通常来源于拆卸维护过程中磕碰和油漆导致的磨损。人为损伤是可以通过管理避免的，如旋杯拆卸后单个存放，做好防磕碰措施，严格按维护操作步骤执行。为确保旋杯状态合格，建议开班前安排目视检查，如发现异常，及时更换。
成型空气环是必须周期性维护的关键器件。因为长时间喷涂，漆雾会将部分空气孔堵塞。在线判断成型空气环是否堵塞的最便捷途径是喷幅测试，如图5所示。合格的喷幅为规则圆形，且大小在规定范围内。若某些空气孔严重堵塞，圆形上会产生缺口。若部分堵塞，喷幅大小可能会超出规定数值。成型空气环维护后，建议安装到机器人上，先用手去触摸确认每个空气孔均有空气吹出；然后做喷幅测试，确保在合格范围内。为保障生产，建议空气环能一备一用，且备用空气环是经过测试合格的。
图5 喷幅图片，合格(左)，不合格（右）
空气控制单元和齿轮泵分别保证空气流量和油漆流量的精确性，而空气和涂料是喷涂最重要的物料流。为保证精确控制，定期校准测量是必须的。
1.4.2 喷涂参数设定
喷涂硬件往往存在某些天生短板，或者喷涂硬件带来的波动往往很难完全避免。此时，行之有效的方法之一是通过喷涂参数的优化设定来弥补。
连续的喷涂刷子间，喷涂参数应避免大幅度变化，包括空气流量、涂料流量、电压等。以后门窄边漆泡弊病为例，缺陷图片如图6所示。从缺陷形态分析是色漆膜厚过厚导致的。缺陷率约20%，缺陷位置总膜厚120-145 µm之间，缺陷车膜厚普遍在135-145 µm，偏厚。更换硬件，缺陷状态无变化；降级模式后，喷涂缺陷消失。最终通过排查仿形，基本锁定原因为：设置喷涂参数时，空气流量变化过大，可能导致空气控制单元（ACU）不能反应过来，膜厚随机偏厚。当调整空气流量设置避免大幅度变化后，缺陷消除，所以设置参数时尽量避免频繁变换。
图6 后门窄边漆泡弊病图片
通过预先模拟的方式，提前发现缺陷。如漆量，可以通过设定参数比例为80%和120%，即模拟流量偏低或偏大的情况下，实际验证喷涂状态，以此提前评估风险。对于可优化参数的缺陷，提前优化参数；对于很难继续优化的缺陷，制作高风险缺陷点清单，用检查的方式来维持喷涂稳定性。
2、结 语
质量管控是系统工程，好的结果来源于好的过程。从涂料、输漆循环系统、喷房工艺参数、机器人、烘房管控五个维度，总结了水性漆喷涂质量控制关键点，并给出行之有效的方法。希望能够提供些实践经验，供各位同行参考。
