汽車門蓋折邊處密封膠氣泡問題的具體解決方法

朱北芳

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程，上海 201206）

引言

為了提高靜音防噪、耐腐蝕性功能，給客戶提供舒適的乘駕體驗，目前大部分主機廠會在前蓋、四個車門以及行李箱蓋或后背門的折邊位置實施油漆折邊密封膠工藝。

但在該工藝實施過程中，四門兩蓋涂有油漆折邊密封膠的位置經過油漆烘烤后可能會有氣泡問題產生，該問題表現為可見的凸點、起鼓包等，對產品的外觀有一定的影響[1]。因此，如何解決此類問題已經成為各個主機廠重點關注的內容。本文從氣泡產生的機理及主要影響因素、氣泡問題的解決思路和氣泡問題的具體解決方法等方面對該問題進行了研究，并總結氣泡問題的具體解決方法，為生產中類似問題提供參考和指導。

1 氣泡產生的機理及主要影響因素

通過對氣泡問題的分析，氣泡的產生主要是由折邊位置處的折邊密封閉空間（如圖1），混入了空氣或水分，再經過油漆車間烘烤后，空氣或水分受熱膨脹，頂起或沖破油漆折邊密封膠而產生氣泡或開裂（如圖2），其影響因素總結歸納有以下幾項：

圖1 折邊密閉空間

（1）涂膠材料相關因素。若油漆折邊密封膠材料中含有空氣或水分，可能會引起氣泡的產生；但這種情況較少見，因為供貨商在膠的生產和灌裝過程中有嚴格的措施來防止氣體或水分混入。此處需要說明的是，折邊膠和油漆折邊密封膠主要成分為酯類材料[2]，本身是不含水分的。

圖2 氣泡

（2）涂膠設備相關因素。在安裝膠通或是設備維護的過程中，操作不當，造成供膠設備內（膠泵壓盤與料桶之間、膠管中、膠槍等）進入空氣[3]，這也是產生氣泡的因素之一。

（3）制造工藝過程因素。沖壓新制板料褶皺、車身包邊后鈑金間隙大、油漆車間電泳后打磨等工藝過程造成空氣或水分進入折邊密閉空間等因素，都會對氣泡的產生起到促進作用。

2 氣泡問題解決思路和具體解決方法

對于涂膠材料相關因素和涂膠設備相關因素的影響，由于發生概率小，且現場通過規范操作可以避免，本文不作詳細闡述，主要針對制造工藝過程因素的具體影響進行詳細說明并提供確實可行的解決方案。

對于由制造工藝過程引起的氣泡問題，解決問題的核心在于減少、杜絕空氣和水分進入折邊密閉空間，并釋放或平衡已進入折邊密閉空間中的空氣和水分，從而抑制氣泡的產生。基于以上的這一解決思路，可以對下文中的具體問題采取具體的解決方法。

2.1 沖壓件產生的影響及解決方法

在汽車制造中，車身車間門蓋包邊時使用到的內板和外板沖壓件，若其折邊區域的翻邊面不平整或有褶皺時（如圖3），則車身折邊后無法達到內外鈑金零件完全貼合的狀態，內外鈑金之間會存在大量細微的空隙。油漆折邊密封膠涂敷之后會將這些細微空隙中的空氣封閉起來無法溢出，油漆烘烤后，空氣受熱膨脹，頂起油漆折邊密封膠，產生氣泡（如圖2、圖4）。

圖3 翻邊不平整或褶皺

對于此因素，可要求現場生產人員對每個來料折邊區域的翻邊面進行肉眼觀察或者手觸方式對平整度進行檢查，防止翻邊面不平整料的流入，若為批量件需查明原因并整改。

圖4 內外板貼合不緊處氣泡截面圖

2.2 車身車間制造過程產生的影響及解決方法

在車身車間，折邊工藝、涂膠工藝對氣泡問題有較大的影響，因此主要從這兩個方面進行分析和控制。

2.2.1 折邊工藝對氣泡問題的影響及解決方法

通過試驗驗證，在車身車間記錄同一種折邊零件總成，涂敷相同量的膠，折邊區域鈑金貼合不嚴實的折邊零件總成經過油漆烘烤后產生的氣泡數量較多，且分布位置比較隨機。這是由于鈑金貼合不嚴實，進入到折邊封閉空間的空氣更多，同時整條整個折邊位置的鈑金貼合間隙一致性控制較差時，不同的位置殘留的空氣體積不一致，氣體受熱后對外膨脹的壓強不均勻，從而產生氣泡（如圖4、圖6）。

因此，車身車間的工程師需要監控折邊后的鈑金間隙，優化折邊工藝，優先保證鈑金折邊區域間隙一致，鈑金間隙控制在0.02mm 以下。

2.2.2 涂膠工藝對氣泡的影響及解決方法

此處的涂膠工藝指的是在車身車間涂敷鈑金折邊膠的工藝。在主機廠車身車間（或焊裝車間）使用的折邊膠是一種用于鈑金折邊區域，為加強折邊區域鈑金之間連接結構強度的酯類材料，膨脹系數110%以下，同時具有密封性能，針對涂膠工藝主要通過以下幾方面進行分析研究。

2.2.2.1 制造氣體逃逸出口

前文分析了氣泡產生主要原因是折邊密閉空間存在氣體，在油漆車間進行烘烤時，氣體受熱膨脹，產生了油漆密封膠氣泡問題。所以，根本的解決辦法就是消除折邊密閉空間存在的氣體。如果車身車間不涂折邊膠，那么氣體就會有逃逸路徑，不會產生氣泡，但是這樣會犧牲汽車本身的防水及密封功能，產品設計是不允許的。

圖5 拐角不涂油漆密封膠

如何既能做到消除氣體又能保證汽車的防水和密封功能，我們觀察到某汽車品牌采用了一種折中的做法，在門蓋的拐角不涂油漆密封膠，如圖5 所示，紅圈區域沒有涂油漆密封膠。這種方法可以制造氣體的逃逸出口，但是依然犧牲了汽車的防水及密封性能，因為水汽或粉塵可以通過氣體的逃逸出口進入到兩層鈑金之間。

所以，在保證汽車防水及密封性能的前提條件下，無法通過制造氣體逃逸出口解決油漆氣泡問題。

2.2.2.2 保證氣體通道連續且貫通

制造過程中因為要保證汽車防水及密封性能，無法制造氣體逃逸出口，同時折邊工藝是一種冷變形工藝，鈑金回彈時氣體必定會進入到鈑金的折邊區域。所以真正解決氣泡問題的思路在于如何疏導封閉區域內的氣體，從而優化密封膠氣泡問題。

氣泡的產生是由于氣體在油漆車間烘烤時受熱膨脹，氣體對外壓力頂起油漆密封膠形成。假設一個零件總成所有折邊區域的被封閉的氣體都是連通的，且封閉空間大小都是相同的，那么所有區域受到的氣體壓強P 都是一樣的，根據公式F=P*S，氣體膨脹時對油漆密封膠向外頂起的作用力F 也是一樣的。同時，我們假設油漆密封膠涂敷量是均勻一致的，那么氣體膨脹造車密封膠頂起的高度也是一致的，這樣總成零件折邊區域的外觀表現就是一種沒有氣泡的狀態。氣體對外壓力與氣泡產生的關系如示意圖6 所示，此示意圖是沿膠長度方向上的剖面示意圖。

圖6 氣體通道示意圖

（1）通過車身涂膠工藝實現每個區域的氣體通道連通且封閉空間大小一樣，保證氣體對外壓力一樣大，在此提供了如下一個解決思路。如圖7，零件折邊后，將車身折邊膠填充折邊R 角，同時剛好蔓延到內板鈑金上表面。保證所有區域的涂膠狀態如圖8，形成一個連續的通道。因此可以保證這一整條膠所密閉的空間內，在受到高溫烘烤后各個位置產生的空氣膨脹力是相同的，即這一整條膠各個位置的突起高度是一致的，從而消除氣泡問題。

圖7 R 角示意圖

（2）對于現場有氣泡的零件，需要對氣泡位置附近一段的涂膠密閉空間進行疏通。疏通的方式可采取減少車身折邊膠直徑或增加車身折邊膠與折邊R 角的間距（如圖9），從而可以有效疏導整段膠密閉空間的氣體通道，實現各個位置 產生的空氣膨脹力是相同的，進而達到消除氣泡的目的。

圖8 空氣通道連續的經驗模型

圖9 涂膠位置示意圖

2.3 油漆車間制造工藝對氣泡問題的影響及解決方法

2.3.1 油漆密封膠厚度對氣泡的影響

現場油漆密封膠厚度涂敷越薄氣泡產生的概率越大，且易發生膠開裂問題；因為油漆密封膠厚度越小，其抗密閉空間的氣體膨脹力就越小，就越容易產生氣泡或直接開裂，因此根據經驗建議油漆密封膠涂膠厚度維持在2mm 以上。

2.3.2 油漆車間電泳打磨對氣泡影響

油漆車間在電泳打磨線會觸碰到水，進行濕打磨。沾水太多，打磨時間過長，易造成水汽進入到折邊鈑金之間，從而造成后續產生氣泡問題。因此建議盡量減少打磨時間和沾水量，若無法減少則建議在電泳打磨線末增加一個對折邊區域的吹干工藝，這樣可以有效降低油漆打磨過程對氣泡問題產生的影響。

3 總結

在當下產品設計要求及現有涂膠工藝方式下，氣泡的產生是隨機的，不可避免的，是需要進行持續改進和維護的活動。本文通過對氣泡問題產生的機理進行分析，總結出了針對不同工藝過程的具體控制手段，是可以有效優化氣泡問題，減少氣泡數量的。