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汽车涂装工艺知识(史上最全)



汽车涂装工艺知识

2015年2月3日 星期二

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目录
汽车涂装简介 1、汽车涂装技术发展 2、汽车工艺工艺 3、汽车涂装发展方向 主要工作职责 1、涂装SE分析 2、新工艺、新技术应用研究 3、生产线建设 4、过程质量控制

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汽车涂装技术的发展
汽车涂装的定义

汽车涂装是指将涂料(流动或粉末)涂布到清洁 的(经过表面处理的)汽车面上,经干燥成膜的 工艺。 汽车涂装的主要功能: 1、防腐 2、装饰 3、保护

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汽车涂装技术的发展
汽车涂料 50年代以前,硝基涂料,耐候性差 60~80年代,醇酸/氨基涂料(植物油改性),易退色 80年代后,采用无油聚酯/氨基涂料, 70年代前,采用硝基为基体树脂的金属漆 80年代,采用丙烯酸树脂为基体树脂的2C1B金属漆 90年代末,开发水性中面涂,开始应用于汽车涂装 未来发展,环保、节能;低成本;功能性提高
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汽车涂装技术的发展
涂装工艺

50年代,腻子+中涂+面漆 70年代,AED+中涂+面漆

80年代,CED+中涂+2C1B面漆
90年代,CED+中涂多色化+2C1B面漆 90年~,无铅CED+3C1B面漆 90年~,无铅CED+水性中涂+2C1B水性面漆 未来发展,环保、节能;一体化涂装提高效率;降低成本
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汽车涂装工艺
汽车用涂装材料-前处理药剂
组成及分类
名称
金属脱脂剂

主要成份名称
碳酸钠 氢氧化钠 硅酸钠

比例(%)
45 35 15 65 6.9 45 25

金属脱脂剂 金属表面调整剂 磷化液

聚氧乙烯烷基醚 磷酸钛盐 磷酸二氢钠 三聚磷酸钠

碳酸钠
磷酸钛 Mn盐 Ni盐 Zn盐 中和剂 促进剂 氢氧化钠 亚硝酸钠

20
3 1 1 3 20 40

功能 除去车身防锈油、泥沙、铁屑等异物,为后续工位提供清洁、合格的磷化 车身
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汽车涂装工艺
汽车用涂装材料-电泳底漆
组成及分类
按一次泳涂膜厚
薄膜型 中厚膜型 厚膜型 有铅型 无铅型 按环保要求 节能型 项目 基础树脂 主要组成 环氧聚酰氨改性或聚 脂改性树脂 封闭异氰酸树脂

阴 极 电 泳 底 漆

交联树脂

功能

低废气排放

◆防腐功能 ◆对底材的填充功能,一定程度上填补底材的缺 陷,保证面漆的良好外观。

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汽车涂装工艺
汽车用涂装材料-中涂
组成及分类 又称为二道底漆。按照树脂类型分为: 聚酯-氨基体系;丙烯酸-氨基体系。 按照溶剂含量分为:溶剂型;水性两种 功能 1、保护功能 ◆可以有效防止紫外线穿透面漆层对ED层产生破 坏,引起涂层剥离。(紫外线透过率) ◆对涂膜的抗石击性能有主要作用 2、对底材的填充功能,一定程度上填补底材的缺 陷,保证面漆的良好外观。

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汽车涂装工艺
汽车用涂装材料-面漆
分类及主要组成 按照树脂的类型分为:聚酯-氨基面漆 ;丙烯酸-氨基面漆体系两 类 按照溶剂含量分为:溶剂型;水性两种 按照涂装工艺分为: ◆ 1C1B 本色漆; ◆ 2C1B面漆;(Base+Clear) ◆ 3C1B面漆(Colour Base+Pearl base+Clear) 按照外观颜色分为
◆ 1C1B素色面漆,2C1B素色面漆 ◆ 2C1B金属面漆(珠光/银粉)

主要作用 ◆装饰功能(光泽、丰满度、鲜映性) ◆保护功能,尤其是对化学药品的破坏性起保护作用。(酸、 碱、汽油、机油、耐候) ◆其它特殊功能(耐擦伤等)

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汽车涂装工艺
汽车涂装大致可分为如下12个大的工步

脱脂

表调

磷化

电泳

烘烤

预烘烤 密封、PVC 120℃×5’

烘烤

中涂喷房

烘烤

面漆喷房

烘烤

注蜡

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汽车涂装工艺
典型的涂装工艺过程(3C1B)

预脱脂

脱脂(浸漬)

水洗

水洗

表面調整

磷化(浸漬)

水洗

水洗

水洗(浸漬)

水洗

純水洗

電着塗装(浸漬) UF水洗

UF水洗(浸漬) UF水洗

纯水水洗(浸漬)

水洗

水洗

純水洗

烘干

粗密封

细密封

PVC

烘干

中涂

底漆

清漆

检查

哄干

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汽车涂装工艺
前处理工艺

脱脂

水洗

表调

磷酸锌

水洗

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汽车涂装工艺
前处理—脱脂工艺
在碱性脱脂剂中,使用碱成分和界面活性剂。界面活性剂具有乳化,分散油的作用, 可发挥脱脂能力。如果再加上碱成分,脱脂能力更强。在碱脱脂工艺中,金属几乎不 溶解,也不形成磷酸盐皮膜。

脱脂的机理
用热水除油
鋼 板 油

用碱除油
RCOOH RCOOH RCOOH RCOOH RCOOH

用界面活性剂除油

热水喷淋

配列

亲油基 亲水基

配列

用喷淋,物理压 力和温度降低油 的黏度

R R R R R

COONa COONa COONa COONa COONa

NaOH

碱化
Na 3 PO

活性剤の新油基 が油下溶解して 油の粘度を下げ る

RCOONa RCOONa RCOONa RCOONa RCOONa



RCOONa

用搅拌力 和投瞄效 果集油



用搅拌力 和投瞄效 果集油

油被除去80%~ 90 %

RCOONa RCOONa RCOONa RCOONa RCOONa

油脱掉
油脱掉

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汽车涂装工艺
前处理—表调工艺
表调剂主要成分为胶体磷酸钛。均匀附着在车体表面,成为磷化成膜时的晶核,从而 形成均匀致密的磷化膜。

表调的机理
← 扩散层 →

?胶体钛的吸附

磷酸锌

?磷酸锌皮模结晶核

胶体钛 无表调 有表调
有表调 无表调

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汽车涂装工艺
前处理—磷化工艺
目前汽车行业采用三元系磷化液,主要成份为Zn(H2PO4)2、在车身表面形成均匀、 致密的磷化膜。从而提高电泳附着力,提高涂层耐腐蚀性

磷化成膜机理
成渣反应 Fe + (车体)
H3PO4 → (游离酸) Fe(H2PO4)2 + ↓[O] FePO4+H3PO4+H2O H2 ↓[O] H2O

成膜反应 Zn(H2PO4)2 → Zn3(PO4)2·4H2O + H3PO4 (磷化膜的H) Fe + Zn(H2PO4)2 → Zn2Fe(PO4)2 + H3PO4 (车体) (磷化剂的主要成分) (磷化膜的P)

磷化膜晶相

晶相1:1500
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剖面1:3000
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汽车涂装工艺
电泳工艺
阳极

超滤液去 喷淋系统 电泳槽 循环泵 供给去离子水 袋式过滤器

超滤系统(UF) 阳极循环系统

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汽车涂装工艺
电泳工艺 阴极电泳涂装机理 -

+

R-NH+

电泳槽液

H+

R-COO电解 电泳
阳极: 阴极:


电沉积
2H2O - 4e → 4H + O2↑ 2H2O + 2e- → 2OH + H2 ↑ + R-NHX +OH- → R-NHx-1↓+ H2O
+

电渗

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汽车涂装工艺
车体密封及抗石击
车体密封及抗石击涂料主要成分为PVC,用来提高汽车的舒适性及缝隙的耐腐 蚀性用来提高汽车的舒适性及缝隙的耐腐蚀性。

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汽车涂装工艺
中面涂成膜机理

【3C2B工艺】

【 3C1B工艺】

清漆 基色漆

30~ 40μm

W/W
15-20μm

清漆 W/W S/B 基色漆

30~ 40μm
15-20μm

中涂
ED
前处理

30~ 40μm
15~ 20μm

W/W
15~ 20μm 15~ 20μm

中涂 ED
前处理

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汽车涂装工艺
中面涂工艺过程
中涂
Μμ 旋杯 金属旋杯

基色漆
1-3min

清漆
金属旋杯
8-10min

Μμ 旋杯
7-8min

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汽车涂装工艺
中、面涂喷漆室结构
入风口

动压室

调节风阀

静压室

高效过滤层及框架

喷漆室

挡水板3 挡水板2 挡水板1

抽风风道

循环供水主管 水旋桶

循环回水主管

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汽车涂装发展方向

经济性

品质

向最高生产力挑战

环境
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性功能

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汽车涂装发展方向
★新机能需要 ●新固化体系采用,提高涂膜耐酸雨、耐擦伤等性能 ●新材料、新技术导入,提高涂膜抗石击性能 ★环境保护目标 ●水性体系 ●UV固化体系,粉体清漆 ★生产力提升,能源节省 ●3 Wet涂装体系(溶剂型、亲水型、水性) ●BODY套色新工艺 ●BODY/BUMP一体化涂装体系 ●新技术,新材料导入,低温固化性研究

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主要工作职责
负责产品开发涂装SE分析; 负责新技术、新工艺、新材料的应用研究及推广; 负责涂装生产线建设的工艺论证及招标、技术协议 签定等相关工作; 负责涂装生产线重大技术改造的论证、工艺技术方 案及相关工作;; 负责汽车新颜色可开发、应用及推广; 负责汽车涂装用原辅材料技术标准、入厂验收技术 条件的制定及修正; 负责提高汽车涂装质量技术措施的制定及实施;

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主要工作职责
产品开发涂装SE分析 在模型化阶段,通过对车体的分析,对涂装的工艺性和施工 性做初步的评价。 在工程化阶段,通过涂装SE分析,对车体的防腐性能、防 水性能、喷涂的施工性能、生产可行性分析等,输出SE分析 报告,将意见反馈给设计部门,以提高整车的涂装质量。 在样车试制及试生产阶段,通过车体解剖,验证产品结构及 SE分析的合理性,并提出解决方案,将意见反馈给设计部门, 以提高整车的涂装质量。

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主要工作职责
产品开发涂装SE分析 一、防腐性 1、前处理、电泳排水性 2、电泳工艺孔 3、排气工艺孔 4、注蜡工艺孔 5、车身结构 二、密封性

1、密封作业性 2、密封隔音、防腐

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主要工作职责
产品开发涂装SE分析 造型

在车型的造型设计上,为了减小不同底材喷涂同种颜色后在视觉上的颜色差异,一般 公司设计汽车时保险杠和车身的分界线通常采用水平或者垂直分界的方式,在采用斜 线分界时都比较短,长度一般不超过100mm。

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主要工作职责
产品开发涂装SE分析 排水性

不同生产线由于出入槽角度、工装等不同排水工艺孔的位置可能有变化

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主要工作职责
产品开发涂装SE分析

排气性

设置鼓包排气孔

外蒙皮

排气孔

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主要工作职责
产品开发涂装SE分析

设计结构与防腐
Side panel inner Floor side panel Side panel outer









图中①的设计方式红色区域漆膜产生边角效应,同时棱边容易被石击破坏,不利于车 身的防腐;②、③的方式比较好,底部能够有一个面保护,可以采用喷涂PVC的方式来 弥补。④的方式红色区域容易堆积淤泥,引起锈蚀,不利于车身的防腐。目前的欧洲 市场上的汽车普遍采用的是第②种设计方式。

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主要工作职责
产品开发涂装SE分析

车身结构与防腐
前地板

后地板 前地板 后地板

图1

图2

图2中红色区域容易被飞溅的石子击中,影响车身的防腐

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主要工作职责
SE分析图例一

裙边内蒙皮电泳孔及排水孔,确保车身防腐质量

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主要工作职责
SE分析图例二

前门内蒙皮排水孔W10*L20mm,孔间距约200mm,确保内腔 的前处理质量。

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主要工作职责
SE分析图例三

裙边注腊孔φ55mm太大,难以堵塞, 更改为φ20mm

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主要工作职责
SE分析图例四


⑨ ⑩

通过对闭合件的解剖分析验证工艺孔的合理性。





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主要工作职责
新工艺、新技术、新材料的应用研究
新工艺 为节约能源,提高质量不断采用新工艺。面漆采用3C1B工艺、 电泳烘烤采用A型烘干炉等等。 新材料 为了节约能源、降低消耗,同时为了保护环境不断采用新工 艺、新材料,先后完成了《新型低温低渣磷化液应用及研 究》;《低温无磷无氮脱脂剂研究及应用》、《高泳透力电 泳漆的应用》、《高固体份清漆的应用》等项目。 新技术 为提高产品质量、降低单车成本,不断采用新技术。《机器 人静电喷涂》、《前处理采用高压喷淋技术》、《采用湿材 加湿降温》、《密封胶预固化技术》等

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主要工作职责
新工艺、新技术研究

1、3C2B涂装
电泳涂装
烘烤
检查 打磨

中涂涂装
烘烤

检查 打磨

面漆涂装
烘烤

2、3C1B生产线
烘烤 烘烤

☆降低生产成本
①降低能源成本、人工费(减少一次烘烤) ②减少初期投资额、省空间(减少了一个中涂烘炉)

☆ 减少VOC 、CO2的排放量,保护环境

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主要工作职责
新工艺、新技术研究

磷化膜晶像照片(比例 1:1000)
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主要工作职责
新工艺、新技术应用研究

由于纤维带来的涂装缺陷

由于车身表面油污带来的缺陷

通过对涂装缺陷取样放大分析,并建立数据库,便于进一步控制涂装质量

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主要工作职责
生产线建设及改造 新涂装生产线建设的前期调研、工艺论证及设计,与涂装生产 线建设设计公司共同完成新涂装生产线的建设,使新生产线即 能满足目前产品的生产,同时考虑新产品的生产。 在方案论证时,结合工厂基本情况,采用新工艺,新设备,提 高涂装质量。 全程跟踪生产线的建设与调试,保证生产线在规定时间内高质 量的完成,与车间一起完成生产线的调试,发现并解生产中存 在问题。

为了提高涂装质量,降低单车成本对现有生产线不断采用新工 艺进行改造

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主要工作职责

脱脂工序采用悬浮分离+磁性吸附+纸带式过滤器将缺陷控制在源头
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主要工作职责

采用45度角度出入槽,缩短生产线长度及前期投料 量,减少投资,有利于排水、消除气袋,提高质量 。

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主要工作职责
生产线建设

磷化采用真空抽吸+纸带式过滤器,自动除渣,槽液浓度 小于200ppm,确保磷化质量
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主要工作职责

机器人的成功调试不但节约涂料,降低单车成本,而且为 多种车型共线生产奠定了基础
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主要工作职责

多车型共线分析

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多快好省

自主未来

长安汽车工程研究院 4过程质量控制

CHANAN AUTOMOTIVE ENGINEERING INSTITUTE

The end

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