汽車保險杠論文

1、汽車保險杠論文汽車保險杠的發(fā)展與噴涂工藝江蘇中大工業(yè)涂裝環(huán)保有限公司（224003）   楊 奎摘要：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車保險杠作為一種重要的安全裝置走向了革新的道路，保險杠除了有保護功能外，還要追求與車體造型的和諧與統(tǒng)一，追求本身的輕量化和表亮化。為此，本文結(jié)合生產(chǎn)實踐和實際應(yīng)用，對于保險杠的表面噴涂，從它的發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域、涂層性能要求、涂裝工藝等方面逐一進行闡述與探討。關(guān)鍵詞：汽車保險杠、塑料保險杠、安全裝置、噴涂工藝1  前言汽車保險杠是吸收緩和外界沖擊力、防護車身前后部的安全裝置。20年前，轎車前后保險杠是以金屬材料為主，用厚度為毫米以上的鋼

2、板沖壓成形槽鋼，表面處理鍍鉻，與車架縱梁鉚接或焊接在一起，并與車身有一段較大的間隙，好像是一件附加上去的部件。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車保險杠作為一種重要的安全裝置也走向了革新的道路。今天的轎車前后保險杠除了保持原有的保護功能外，還要追求與車體造型的和諧與統(tǒng)一，追求本身的輕量化。為了達到這種目的，目前轎車的前后保險杠采用了塑料，人們稱為塑料保險杠。塑料保險杠是由外板、緩沖材料和橫梁三部分組成。其中外板和緩沖材料用塑料制成，橫梁用厚度為1.5毫米左右的冷軋薄板沖壓而成形槽；外板和緩沖材料附著在橫梁上，橫梁與車架縱梁螺絲連接，可以隨時拆卸下來。這種塑料保險杠使用的塑料，大體上使用聚酯系和聚丙烯系兩種

3、材料，采用注射成型法制成。國外還有一種稱為聚碳酯系的塑料，滲進合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出來的保險杠不但具有高強度的剛性，還具有可以焊接的優(yōu)點，而且涂裝性能好，在轎車上的用量越來越多。塑料保險杠具有強度、剛性和裝飾性，從安全上看，汽車發(fā)生碰撞事故時能起到緩沖作用，保護前后車體；從外觀上看，高質(zhì)量的噴涂技術(shù)可以很自然的與車體結(jié)合在一塊，渾然成一體，具有很好的裝飾性，成為裝飾轎車外型的重要部件。2  保險杠噴涂工藝介紹 2.1  工藝流程：工件上線預(yù)脫脂脫脂水洗水洗純水洗吹水水份烘干冷卻轉(zhuǎn)掛擦凈、打磨火焰處理靜電除塵噴底漆流平噴面漆流平噴罩光漆流

4、平固化烘干檢查、拋光、檢驗工件下線。2.2  保險杠噴涂的工藝說明：塑料保險杠噴涂作為比較高檔的表面涂裝工藝手段，整個過程的質(zhì)量要求極為嚴格，用涂料廠商的整個表面處理工藝過程，包括前處理過程，噴涂過程到固化過程都需有嚴格的質(zhì)量控制，以保證保險杠涂裝的質(zhì)量。 保險杠噴涂工藝多采用多層噴涂，本文采用“三噴二烘”的工藝，以充分發(fā)揮油漆的耐久性、耐候性的優(yōu)勢。噴涂設(shè)備必須保證有出色的霧化效果，保證噴涂層的均勻性，涂料中的金屬微粒的分布，直接影響涂層的外觀效果。涂層均勻，質(zhì)量優(yōu)秀的涂層具有金屬光澤，顏色鮮明、明顯的立體感。而使用不合適的噴涂設(shè)備的噴涂層，會產(chǎn)生顏色不均，表面有陰影或涂

5、層不牢。大大影響了保險杠的裝飾效果。以下為塑料保險杠噴涂工藝的具體說明：2.2.1  表面處理：前處理是涂裝作業(yè)的基礎(chǔ)，是不可缺少的重要工序，是提高保險杠涂膜附著力、耐蝕力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因而前處理質(zhì)量高低，直接關(guān)系到保險杠噴涂質(zhì)量的優(yōu)劣。表面處理一方面提高涂膜的防腐防銹性能，延長涂膜的使用壽命，另一方面提高涂膜對保險杠的附著力，另外能使保險杠得到均一的涂膜性能。表面處理主要包括三個方面： （1）、從保險杠表面去除各種污垢。如除油（也稱脫脂），以保證涂膜的理化性能和產(chǎn)品的質(zhì)量。常見的污垢有：灰塵、油污、舊涂膜等。 （2）、對經(jīng)過清洗的保險杠的表面進行各種化學(xué)處理，以提高涂膜的耐

6、腐蝕性和涂膜與工件表面的附著力。 （3）、采用機械的辦法消除保險杠的加工缺陷，調(diào)整基體表面的粗糙度，以提高產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和附著力。2.2.2  水份烘干： 烘干的目的是使保險杠表面生成的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜充分脫水，獲得最佳的附著力和耐蝕力。但烘干溫度不應(yīng)過高,否則過度脫水會引起涂層性能大幅下降。2.2.3  表面噴涂： 通常保險杠表面層由多道作用不同的涂膜組成?，F(xiàn)噴涂工藝多采用濕噴濕的噴涂方式，這樣既可節(jié)省能源、簡化工藝，又能適應(yīng)大批量流水線生產(chǎn)的需要。目前比較先進的涂裝線由噴漆機器人、雙組份供漆、自動換色、工件識別、同步、總控等子系統(tǒng)組成，具有自動換色、自動識

7、別、同步運動、離線仿真等功能。多臺機器人依次運動，一次完成打磨擦凈、火焰處理、靜電除塵、底漆、面漆和罩光漆噴涂等工序。當然，完全用機器人這種全自動作業(yè)方式進行各工序作業(yè)，投資和運行成本相對較大，當前在國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)中還沒有應(yīng)用到這個領(lǐng)域。（1）、打磨擦凈： 保險杠經(jīng)過表面處理后，第一道工序是打磨擦凈，這道工序可根據(jù)工件的表面實際情況可以省用，但對工件表面有凹凸不平或其它損壞現(xiàn)象，必須進行這道工序的作業(yè)，然后進行表面擦凈清理工作。 （2）、火焰處理： 火焰處理這種方法是利用高溫（3000°F以上）氣體火焰使塑料的表面氧化。火焰激活空氣中的氧分子，使它們在材料的表面形成帶有碳分子的極

8、性分組。表面分組極性的增加和氧化減少了塑料的表面張力，增加材料基體對油漆的吸附力。 保持一定的火焰溫度和距離，是在適當?shù)囊苿铀俣认聦ぜ砻孢M行的一種噴涂前的處理，以達到降低工件表面應(yīng)力，提高工件表面的附著力，提高噴涂的質(zhì)量。 （3）、靜電除塵： 可以去除工件表面由于靜電吸附的毛刺，保證工件在噴涂前的潔凈度，有利于提高噴涂過程的良品率。主要設(shè)備可以用靜電除塵槍、靜電除塵離子風(fēng)機、靜電除塵離子除塵風(fēng)棒等。 （4）、涂底漆： 涂底漆的目的在于提高涂層抗?jié)B透能力，增強對基材的保護，掩飾金屬表面細微缺陷，加強面漆與金屬表面的附著力，保證面漆涂層的顏色均勻性。漆層厚度通常為58µm。

9、 （5）、涂面漆： 保險杠經(jīng)涂底漆、底漆流平后涂裝面漆，這是完成涂裝工藝過程中的關(guān)鍵階段。涂面漆的作用是在于提供所需的裝飾顏色，使外觀達到設(shè)計的要求，并且保護金屬表面不受外界環(huán)境大氣、酸雨污染的侵蝕，防止紫外光穿透，大大增加抗老化能力。在多層噴涂中面漆涂層最厚，通常為3035µm。 （6）、涂罩光漆： 涂罩光漆的作用是在于增強面漆涂層抗外界侵蝕能力，保護面漆涂層不被氧化，增加面漆色彩的金屬光澤，使產(chǎn)品外觀更加鮮艷。漆層厚度通常為1015µm。（7）、流平晾干： 流平晾干是一個涂層中溶劑或水份蒸發(fā)的過程，從而允許涂膜達到晾干可觸摸或晾干到可再噴涂的狀態(tài)。流

10、平效果如何取決于稀釋劑的揮發(fā)速度。快干稀釋劑可減慢漆膜的運動和流動，導(dǎo)致涂膜產(chǎn)生桔皮、干噴、濕化不好等缺陷。慢干稀釋劑留在濕膜內(nèi)的時間較長，可使漆膜光滑，但會產(chǎn)生流掛、花斑和顏色不一致。所以應(yīng)隨時觀察流平效果，控制好溶劑揮發(fā)速度，確保漆膜流平最佳。同時流平區(qū)必須保持干凈、無塵。 （8）、烘烤固化： 噴涂好的保險杠經(jīng)流平后，需進入固化爐進行固化處理。涂料的烘烤固化是油漆的一個熔融、化學(xué)反應(yīng)過程，它使涂膜變硬、耐摩擦，是涂裝工藝中重要的一個環(huán)節(jié)。完全的烘烤包括烘烤時間和溫度，它將決定涂膜的性能和特性。烘烤不足可導(dǎo)致涂膜厚度不均勻、附著力差、耐候性差、強度和硬度下降；烘烤過度輕則涂膜失色，重則涂膜焦

11、化，機械強度嚴重下降。2.2.4  工件運輸： 根據(jù)我們現(xiàn)有工程實例和大多數(shù)用戶的要求，一般前處理、后處理都采用滑撬地面鏈輸送，滑撬上擺設(shè)雙工位，連續(xù)運行。也有前處理采用吊掛形式，后處理采用地面鏈的運輸方式。2.2.5  質(zhì)量檢驗： 目前主要以美國汽車安全技術(shù)法規(guī)第15篇第38章國家交通及機動車安全法為準則，嚴格的質(zhì)量檢查才能保證高質(zhì)量噴涂產(chǎn)品。 3  結(jié)束語： 我國保險杠產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊，隨著汽車車型的增加、產(chǎn)銷量的擴大，保險杠的需求也將隨之增長。汽車保險杠配件、備件市場需求量的同時增加，將給汽車保險杠生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大發(fā)展機遇。在保

12、險杠需求數(shù)量增長的同時，經(jīng)濟附加值高、技術(shù)含量高的轎車彩色保險杠正呈現(xiàn)全面替代本色保險杠的趨勢。目前國內(nèi)轎車使用彩色保險杠的比例為6070，估計到2006年，轎車將基本全部使用彩色保險杠，輕微型客車中也將有30左右采用彩色保險杠。參考文獻：1、中國涂裝網(wǎng)，成都2、粉末涂料涂裝工藝學(xué)，上海，上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社，1997，93、最新汽車涂裝技術(shù)，北京，機械工業(yè)出版社，1998，34、中外涂裝，南京，全國涂裝標準化分技術(shù)委員會編印，1999，75、涂裝設(shè)備與技術(shù)，武漢，武漢工業(yè)大學(xué)教材6、汽車中國網(wǎng)，2003.10 l       作者

13、介紹：楊奎（yangkui），男，1976年3月出生，畢業(yè)于江蘇理工大學(xué)（現(xiàn)江蘇大學(xué)）機電一體化專業(yè)，學(xué)歷：大學(xué)，現(xiàn)工作于江蘇中大工業(yè)涂裝環(huán)保有限公司，國家質(zhì)檢總局主辦中國國門時報特約記者，職稱：工程師，職務(wù)：技術(shù)業(yè)務(wù)部經(jīng)理，目前主要研究方向為涂裝工藝。文章來源：水性塑料件用涂料施工特點及應(yīng)用在涂裝涂料領(lǐng)域內(nèi)，安全和低VOC的水性化技術(shù)和工藝已成為涂裝涂料的發(fā)展趨勢之一。塑料件用涂料和涂裝工藝的水性化在國內(nèi)已開始著手推廣應(yīng)用。塑料件已被成功地廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾，由于節(jié)省資源的時代發(fā)展需求，采用塑料材質(zhì)替代鋼板減輕車身自重以實現(xiàn)汽車輕量化降低油耗已經(jīng)在國內(nèi)作為重要的課題進行研究和應(yīng)用，塑料材質(zhì)

14、在汽車上的應(yīng)用日益廣泛。目前，塑料材質(zhì)在汽車上的應(yīng)用主要分為3類：外裝件、內(nèi)飾件和功能結(jié)構(gòu)件，而無論是作為哪種部件，都需要對這些塑料進行表面處理，而對塑料件進行涂裝是常用的方式。如今，在涂裝涂料領(lǐng)域內(nèi)，安全和低VOC（揮發(fā)性有機化合物）的水性化技術(shù)和工藝已成為涂裝涂料的發(fā)展趨勢之一。塑料件用涂料和涂裝工藝的水性化在國內(nèi)已開始著手推廣應(yīng)用。國外某知名廠家開發(fā)成功并應(yīng)用的水性塑料件用涂料相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)和施工要求如表1所示。水性塑料件用涂料施工工藝1.前處理前處理由注塑材料和注塑工藝決定。塑料保險杠是不良導(dǎo)體，容易產(chǎn)生靜電而吸附灰塵，可采用潔凈壓縮空氣通過高壓噴嘴利用電暈放電，使離子化的空氣吹到塑料表

15、面以中和灰塵電荷。根據(jù)產(chǎn)量決定采用手工靜電除塵還是自動靜電除塵。日韓系保險杠涂裝生產(chǎn)線的前處理僅用手工溶劑（一般用異丙醇）擦拭即可，而歐美則采用強力沖洗除去塑料表面的脫模劑、油污及灰塵。一般由微酸性預(yù)脫脂、微酸性脫脂水洗水洗去離子水洗（加表面活性劑）新鮮去離子水洗吹水烘干強冷等工序組成。有時根據(jù)需要使用等離子火焰處理表面（如以1 0002 000的高溫丙烷氣或天然氣火焰快速接觸工件表面），可以使塑料表面層分子局部氧化，消除界膜阻力增加塑料的表面能、提高表面的浸潤性并增強附著力，另外還要消除表面的毛刺，提高噴涂合格率。火焰處理后進行靜電除塵處理。2.塑料保險杠水性噴漆工藝流程（1）歐美系工藝：前

16、處理噴底漆底漆閃干烘干/強冷底漆打磨、擦凈離子化空氣吹噴面漆底色漆色漆后預(yù)烘干噴清漆閃干烘干強冷檢查修飾檢查（合格品入庫，不合格品點補或返工）。（2）日系3C1B工藝：前處理噴底漆底漆后閃干烘干/強冷噴面漆底色漆色漆后閃干預(yù)烘干/強冷噴清漆閃干烘干強冷檢查修飾檢查（合格品入庫，不合格品點補或返工）。（3）2種工藝流程的差異：歐美系在噴完底漆后在常溫下閃干710min，然后再在80的爐溫下烘干1730min，通過冷風(fēng)吹使工件溫度降至40后進行打磨、擦凈和離子化空氣吹再噴色漆；而日系的3C1B工藝則是在噴完底漆后用85熱風(fēng)吹2.53.5min，然后用2224冷風(fēng)冷卻1.5min以上，最后直接噴色漆

17、。從節(jié)能角度說3C1B工藝更為省資源，但從質(zhì)量控制的難易程度來說歐美系工藝更容易一些。3.塑料保險杠水性噴漆工藝設(shè)備要求（1）噴漆室：所有帶漆部件常用不銹鋼制造或者下部水槽及水膜板等底架部分采用不銹鋼材料。（2）烘干/強冷室：所有內(nèi)板常用不銹鋼制造或滲鋁鋼板，外部采用優(yōu)質(zhì)鍍錫鋼板（見圖1）。圖1  烘干/強冷室（3）涂料供應(yīng)及循環(huán)系統(tǒng)（見圖2）：輸調(diào)漆所有部件的選擇必須符合水性漆使用要求，如穩(wěn)壓器、四通閥和管接頭等部件；輸調(diào)漆的供漆泵適用于水性漆使用要求（材質(zhì)、輸出壓力和流量等）；攪拌器選用電動變頻攪拌器保證對涂料較低的剪切力，選用低剪切的攪拌槳葉；所有管路系統(tǒng)均采用SUS

18、316材質(zhì)，并盡量采用焊接方式；避免管線設(shè)計、施工以及其他細節(jié)設(shè)計部分存在管徑偏小、管道焊接不平整、鈍化處理不到位以及存在循環(huán)盲端等問題，從而影響日后水性漆的循環(huán)穩(wěn)定性以及涂裝質(zhì)量。若是雙組分涂料，油漆供應(yīng)及循環(huán)系統(tǒng)還要適應(yīng)雙組分噴涂。圖2  涂料供應(yīng)及循環(huán)系統(tǒng)（4）靜電噴涂裝置：輸漆軟管、換色閥及接地裝置均有特殊要求，絕緣性要求高，計量泵常用不銹鋼制造。（5）空調(diào)送風(fēng)裝置：能適應(yīng)控制噴漆室、調(diào)漆間和漆庫的溫濕度要求。（6）油漆及調(diào)漆用純水保溫裝置（見圖3）：能夠很好地保溫，嚴格控制油漆及純水溫度。圖3  油漆及調(diào)漆用純水保溫裝置由于國內(nèi)外清漆水性化技術(shù)

19、還沒有成熟，因此推薦繼續(xù)采用高固體份、低溶劑含量的清漆，在此不作介紹。奇瑞公司B11車型前保險杠塑料件整車效果圖、A15車型塑料件整車效果圖和A1防擦裝飾條塑料件整車效果圖如圖4、圖5和圖6所示。圖4  奇瑞公司B11車型前保險杠塑料件整車效果圖圖5  奇瑞公司A15車型后保險杠塑料件整車效果圖圖6  奇瑞公司A1車型塑料件整車效果圖水性塑料件用涂料靜電噴涂工藝1.靜電噴涂的分類：靜電噴涂施工方法適用于溶劑型和水性涂料，按噴涂設(shè)備不同分為：高速旋杯霧化靜電噴槍和空氣輔助靜電噴槍兩種。2.塑料件采用靜電旋杯噴涂的優(yōu)勢靜電旋杯噴涂相對于傳

20、統(tǒng)的空氣噴槍噴涂可以將涂料的利用率提高25%40%，從而有效地減少涂料的消耗，降低生產(chǎn)成本，同時減少VOC的單車排放量，降低汽車涂裝生產(chǎn)對環(huán)境的污染。3.塑料件靜電噴涂的條件由于塑料件良好的絕緣性，表面電阻通常1 012，容易造成靜電荷的積累，為適應(yīng)靜電噴涂，通常需要使用導(dǎo)電塑料或?qū)щ姷灼醽硖峁┝己玫膶?dǎo)電性。由于傳統(tǒng)的導(dǎo)電塑料價格昂貴，不適用于汽車工業(yè)的大批量生產(chǎn)。在塑料件上涂不導(dǎo)電底漆成為汽車工業(yè)塑料件靜電噴涂工藝的主流，通常的導(dǎo)電電阻理論值低于106，實際應(yīng)用中低于0.3×106即可滿足生產(chǎn)要求。施工過程中要保持明確的高壓靜電場，工件必須保證接地良好。4.靜電霧化原理將高電壓加至

21、自由流動的漆流上，漆流在電荷的作用下震動并分散成小滴（見圖7）。圖7-1  靜電霧化原理及旋杯示意圖圖7 -2 靜電霧化原理及旋杯示意圖5. 影響施工質(zhì)量的因素（1）環(huán)境因素：噴漆室溫度、濕度和風(fēng)速。溫濕度控制：23+3，濕度 60+5% ，噴漆室保持正壓，噴涂區(qū)沉降空氣速度 0.20.4 m/s 。溫度過高、濕度過低和表干過快時，涂層容易產(chǎn)生椐皮等缺陷；溫度過低和濕度過大時，漆膜受重力作用容易產(chǎn)生流掛或涂層內(nèi)水分和溶劑沒有及時揮發(fā)出來導(dǎo)致經(jīng)高溫烘烤后出現(xiàn)針孔、痱子等缺陷。尤其在夏天高溫高濕氣候下，靜電噴涂設(shè)備容易產(chǎn)生跳高壓現(xiàn)象導(dǎo)致生產(chǎn)不連續(xù)、油漆利用率低等。噴涂區(qū)沉降空氣

22、速度過大，帶走的油漆粒子多且漆膜易流墜；速度過小，漆霧四處亂飛遮擋員工視線并附著在噴漆室相關(guān)設(shè)備上影響設(shè)備的正常使用。因此要控制好噴漆室的溫濕度和風(fēng)速。（2）油漆參數(shù)： 油漆配比、粘度。 施工前要按照施工說明書TDS內(nèi)容先將參數(shù)調(diào)整好。（3）噴涂參數(shù)：出漆量、霧化扇面壓力。出漆量決定涂層的厚度，不同設(shè)備各有差異，應(yīng)定期校正，保證涂層厚度在規(guī)定范圍內(nèi)。（4）閃干時間：對生產(chǎn)線而言，閃干時間主要受鏈速影響。閃干時間短，涂層內(nèi)水分和溶劑沒有及時揮發(fā)出來導(dǎo)致經(jīng)高溫烘烤后出現(xiàn)針孔、痱子等缺陷；閃干時間長，漆膜表面過干，涂層容易產(chǎn)生椐皮等缺陷。要合理選擇閃干時間。（5）烘烤條件：溫度和時間的選擇，直接影響漆膜性能。溫度高、時間長可能會產(chǎn)生過烘烤導(dǎo)致漆膜性能變差；溫度低、時間短，漆膜可能會沒有完全烘干，附著力及機械性能變差。因此要選擇合理的烘烤溫度、烘烤時間和升溫速度。塑料件靜電噴涂的效率如表3所示。水性塑料件用涂料在國內(nèi)的應(yīng)用前景1.由于水性塑料件用涂料的特殊嚴格要