电泳烘干炉工艺设计对电泳缩孔影响探究

李阳，俞勇，韩兆进

（一汽解放青岛汽车有限公司，山东 青岛 266200）

前言

阴极电泳中产生缩孔的原因很多，主要原因是电泳涂膜中有异物（如油、水、硅酮、气体、颗粒等杂质），在烘烤过程中，由于异物和电泳漆膜的表面张力梯度不一致，导致漆膜流平性能不均衡，从而产生电泳缩孔[1]。某自主品牌卡车涂装生产线自2014年投产以来，其电泳质量备受缩孔问题困扰，在进行大量对比实验后，将污染源锁定为前风窗上下横梁及立柱腔体中的油污。由于腔体结构复杂以及前处理双摆杆输送工艺的局限性[2]，导致腔体内油污无法通过前处理清除，在烘干过程中油污随残液沸腾后飞溅到驾驶室外表面造成电泳缩孔。因此，在无法有效控制来件含油量的条件下，如何通过对烘干过程的优化来抑制缩孔的产生成为问题解决的方向之一。

1 烘干室及烘干工艺

1.1 烘干室分类

为适应涂装工艺和平面布置的需要，汽车涂装用的烘干室的类型和形状很多。由烘干室的被涂物进出口端的结构不同，常见的通过式烘干室有直通式、桥式（在日本又称为“山”形）和“Π”字形（在德国又称为“A”字形）烘干室三种[3]。以上三种烘干室的特点如表1所示。

表1 三种烘干室特点

1.2 烘干工艺

汽车涂装的烘干过程有三种加热方式，包括辐射加热、循环风对流加热以及二者结合加热。以上三种烘干方式的特点见表2。

表2 三种烘干方式特点

2 问题分析及解决

我司前处理电泳生产线采用“Π”形烘干室、180℃循环风对流加热的烘干工艺，升温一区长度 22.5m，循环风速约5m/s，升温二区长度7.5m，循环风速约17m/s，如图1所示。

2.1 问题分析

对于类似原因引起的缩孔问题，国内某合资乘用车品牌采用了升降机高位等待，调整链速的方式，以达到延长预烘干时间的目的，有效的解决了缩孔问题[4]。我司出于安全性及设备稳定性的考虑，烘干炉入口升降机不允许高位等待,为了同样达到延长预烘干时间的目的，我们首先采用了降低升温区设置温度以延缓升温速度的办法，跟踪效果时发现缩孔数量非但没有减少，反而有增加的趋势。

经过与上述案例对比分析，该生产线与我公司缩孔问题的产生过程类似，但含油残液的存液位置不尽相同。该生产线产品存液位置为驾驶室车门包边缝隙，而我司产品的主要存液位置为前风窗上下横梁及立柱的腔体内。二者的升温过程不同，前者受热相对直接，基本与外表面同步，后者主要受循环风速影响，升温过程较外表面相对滞后。

2.2 调整烘干参数

经过以上分析，决定从以下两个方向进行调整验证：

a.加速外表面电泳漆膜表干；

b.延缓腔体升温速度。

采取的具体措施为提高升温区设置温度，降低循环风机频率，具体调整过程如表3所示。

表3 烘干炉参数调整过程

对调整后的炉温曲线进行跟踪验证，如图2所示。

随着温度的提升，驾驶室外表面的升温速率加快，由于循环风速下降，温度升高时，内腔的升温速率并未随之加快，反而略有下降。

对调整后的电泳驾驶室缩孔数量进行跟踪验证，如图 3所示。

从图中可以看出，提升升温区温度，并降低循环风速可以拉开驾驶室外表面和腔体升温速度的差距，达到了外表面加速表干、延缓腔体升温的目的；同时大幅降低了驾驶室外表面缩孔的数量及严重程度，缩孔数量下降达到 84%，，平均单车打磨点数为5点左右，消除了缩孔问题对打磨节拍的影响。

2.3 安装辐射器

为进一步拉开驾驶室外表面和腔体升温速度的差距，考虑将烘干炉改造为“辐射+对流”的烘干方式进行验证。

经实验室验证，电泳板在湿膜状态下置于 180℃的烘箱中烘烤 3min后，将湿油甩到样板表面不会产生缩孔。结果表明电泳湿膜外表面在180℃的条件下烘烤3min就可实现表干。结合我司电泳生产线的节拍、节距等数据进行计算，计算方法如公式（1）所示。

3min内驾驶室前进的距离=3min/节拍*节距+升降机距炉膛的距离 （1）

决定在烘干炉入口段约10m区域安装辐射器，实现“辐射+对流”的加热方式，以进一步提升电泳质量的稳定性。

分别在升温一区180℃和190℃条件下开启辐射器，对炉温曲线和电泳驾驶室质量状态进行跟踪验证。表2.2、2.3所示的是增加辐射器后各位置分别升温至 100℃和 160℃所需时间，可以看出开启辐射器后，外表面升温速度明显加快，而腔体升温速度仅有小幅提升，可进一步实现外表面加速表干的目的。同时由图2.3可以看出，在180℃时，开启辐射器，电泳驾驶室质量状态明显好于烘干参数调整前，但较调整后（190℃，75%）质量状态略差；190℃时，开启辐射器，电泳驾驶室质量状态有小幅提升。

表3 各位置升温至100℃所需时间

表4 各位置升温至160℃所需时间

由此得出两个结论，一是在升温区安装辐射器，可以有效的拉开驾驶室外表面与腔体升温速度的差距，对驾驶室缩孔的改善有明显的促进作用；二是无论是否安装辐射器，将升温区的温度设定为190℃，质量状态明显优于180℃条件下烘干。

3 验证

2018年1月中旬完成前三次调整，通过与上年度（2017年度）单车辅料用量进行对比，2018年各月度打磨辅料消耗量明显下降，如图4所示，单车辅料消耗金额同比下降36%，进一步验证了措施的有效性。

4 结论

缩孔是电泳涂装过程的常见缺陷，由于引起缩孔的原因复杂、排查困难，一旦出现，很难在短时间内锁定污染源并加以解决。对于脱脂效果正常，因部分腔体内仍残留油水混合物而导致烘干过程中出现缩孔的情况，本文提供了一种新的解决思路及可供参考的方案，结论如下：

（1）在电泳漆的烘干窗口内，适当提高升温区温度，可加快电泳漆膜外表面的表干速度，缩短外表面漆膜受油液影响的时间；

（2）降低升温过程循环风速，可以有效降低腔体热量，延缓腔体内含油残液的爆沸时间，减轻残液飞溅对驾驶室表面质量的影响；

（3）对于结构复杂，需要不同温度梯度的被涂面，辐射+对流的烘干方式是一种有效的可供参考的烘干方案。