保險杠兩側與鈑金搭接位置脫漆問題優化

申小敏

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 序言

圖1 故障車脫漆圖示

隨著國內汽車工業由快速發展逐漸走向低速緩慢增長，汽車行業的競爭日趨激烈，客戶對汽車的選擇性越來越多，選擇的眼光也越來越挑剔，更多關注外飾件的細節匹配質量，對感知質量要求越來越高，這對汽車設計和生產制造提出了更高的要求。汽車企業為了在這樣激烈的市場上長久生存，就必須滿足客戶需求，提高自身的品質。市場銷售的乘用車，無論是進口豪車還是自主品牌，前、后保險杠與鈑金搭接匹配位置都存在脫漆現象[1]。本文根據保險杠兩側與翼子板、側圍鈑金搭接位置出現的干涉脫漆問題，對保險杠的生產過程，試驗驗證和結構匹配進行快速分析探討，并對影響脫漆的主要原因進行改進優化。

2 問題原因分析

根據售后故障車的問題癥狀，從故障部位觀察到，保險杠與翼子板或者側圍鈑金存在干涉，拆開故障保險杠發現，起皺脫漆的位置在靠近保險杠圓角位置，所以初步分析判斷保險杠注塑尺寸偏長和分型線過高這兩個因素可能是導致保險杠與鈑金干涉的原因，所以從以下幾個可能的因素進行分析確認：首先確認保險杠的尺寸狀態，對其進行零部件檢具和整車檢具測量分析，然后對保險杠的噴漆質量進行分析，探討噴涂質量對脫漆的影響，最后根據故障件發生起皺剝離脫漆過程原理進行可能原因分析。

2.1 保險杠尺寸偏長

（1）對故障件進行上檢具測量分析，確認保險杠注塑尺寸。

標準 +/-0.5mm故障件故障區域尺寸偏差-0.4～0.1 -0.5～-0.3 -0.4～0.3 -0.4～0結論 OK OK OK OK

從測量結果得出，保險杠輪廓度設計要求±0.5mm，故障件的偏差滿足設計要求。

（2）觀察故障件的分型線位置，確認分型線高度

標準 0.5mm故障件分型線高度0.42～0.44結論 OKimages/BZ_137_1864_2801_2125_3023.png

根據測量結果得出，分型線高度也滿足設計要求。

從以上測量分析看，保險杠的注塑尺寸和加工尺寸都滿足要求，排除保險杠尺寸偏長導致與鈑金干涉的因素。

2.2 分析保險杠故障位置噴涂質量

保險杠通常采用噴底漆、色漆、清漆和烘烤固化的“三噴一烘”工藝。保險杠普遍使用的是非極性聚烯烴PP材料，涂料在其表面難以潤濕和附著，且材質耐溶性很強，涂裝難度大，因此需要加涂一層底漆，加強面漆與基體表面的附著力[2,3]。塑料件表面常因模具脫模等原因，沾有油污、手汗和脫模劑，這些異物會使涂料附著力變差，涂層產生龜裂、起泡和脫落，涂裝前應進行前處理。前處理不好容易造成漆膜的附著力差、縮孔和顆粒等缺陷。涂底漆可以有效提高涂層的抗滲透能力，增加塑料的活性基團,增強對基材的保護作用，掩飾基體表面的細微缺陷，加強面漆與基體表面的附著力，底漆施工時涂層應均勻，保證面漆涂層顏色的均勻性，底漆中的稀釋劑對塑料基材有一定的膨潤度，膨潤層也可以加強底漆與基材的附著力，底漆層厚度通常為5～8μm。

清漆一般包括啞光、平光、亮光，清漆的特點是光澤度高，清晰度優，飽滿度好，光澤保持性好，同時具有一定的硬度、耐磨性、耐侯性、抗碎石沖擊性。它的作用在于增強面漆涂層的抗外界侵蝕能力，保護面漆涂層不被氧化和破壞，增加面漆的金屬光澤，使產品外觀更加鮮艷，清漆涂層膜厚為30～40μm。

通過對塑料件噴涂工藝的分析，判斷保險杠油漆脫落與油漆噴涂質量存在一定關聯。在保險杠圓角脫漆故障位置進行十字劃格油漆附著力測試[2]，來快速判斷故障位置的油漆噴涂質量。對故障位置分別進行常溫劃格和高溫水煮劃格測試，直接快速判斷故障件油漆涂層質量如圖2所示。保險杠脫漆圓角位置漆膜未發生起泡、脫落、開裂等現象，根據測試結果可以初步判斷，零件圓角位置噴漆質量非脫漆問題的主要原因。

圖2 保險杠漆膜劃格

觀察故障件漆膜起皺剝離過程，發現漆膜都是從保險杠圓角臺階邊緣位置開始撕裂，逐漸向圓角面擴大，通過對故障位置進行切片顯微鏡掃描，分析保險杠圓角臺階位置漆膜質量。圖3為漆膜涂層掃描示意圖，從圖上可以看出，保險杠圓角臺階邊緣位置漆膜難掛住，油漆都向臺階根部流動堆積，導致臺階邊緣漆膜厚度都很薄，底漆漆膜不連續，呈現斷裂狀態。底漆太薄導致油漆的附著力變差，沒有清漆會導致零件表面油漆失去保護，清漆過薄，也會導致油漆硬度不夠，耐磨性、耐候性差。當漆膜厚度過薄時，漆膜在受到外力擠壓時或者漆膜受熱膨脹，油漆表面張力過大，油漆就從附著力最薄弱的位置開始撕裂。因此，臺階邊緣位置漆膜過薄是保險杠脫漆的主要原因之一。

在我國的焊接生產技術之中平面與立體分段組裝水平都比較高，但是橫向與立向的曲面船臺焊接技術仍然存有一些亟待解決的問題，特別是一些規模相對較小的造船企業之中更有可能在正常運轉過程中遇到這種問題。由于是以自動焊來對立向平直段的合攏口，這種焊接方法之下的焊接水平與質量都比較高。但是在一些其他位置的合攏口所適用的仍然是CO2單焊工藝，這種焊接質量方面的差異極有可能使船舶檢驗師出現一定的懷疑，進而便會船舶商造成較為不利的影響。

圖3 漆膜厚度掃描圖

2.3 分析脫漆的機理

根據上面油漆質量分析，初步判斷漆膜過薄的位置在受到一定的作用力情況下，開始撕裂向外延伸，所以我們分析作用力的產生原因。根據故障車問題癥狀統計分析，油漆涂層起皺剝離問題主要發生在保險杠與鈑金分縫的下邊角，此位置搭接基本存在干涉。前期設計時，為實現保險杠與鈑金間隙小且均勻，通常兩者間隙設計為Gap：0+1.0/0，由于實際零件輪廓度有一定的公差，再加上零件表面噴涂油漆，實際裝車可能存在0間隙甚至干涉的情況，根據故障車統計發現，保險杠與鈑金的分縫走向越傾斜，分縫下角位置就越嚴重，判斷分縫越傾斜，保險杠的重力集中點就越靠下側，所以下側尖角位置就會受到重力和干涉擠壓力兩個力。在保險杠脫漆的位置，都會伴隨著保險杠與鈑金干涉擠壓的現象。如圖4所示，車輛長期露天存放不移動，太陽暴曬后油漆涂層硬度變軟，同時保險杠受熱膨脹，尺寸增大，導致保險杠受到熱脹冷縮方向的干涉摩擦擠壓作用力以及重力，長期暴曬，導致保險杠日復一日的擠壓摩擦，長期積累后漆膜涂層在最薄弱的位置撕裂起皺，然后往外延伸剝離脫落，漆膜起皺剝離方向與熱脹冷縮方向一致。保險杠在熱脹冷縮時運動的方向跟保險杠與鈑金的造型分縫特征，以及保險杠安裝固定點也有關系。太陽暴曬時保險杠發生熱脹冷縮運動，保險杠與鈑金之間存在干涉時就會出現摩擦擠壓，干涉受熱擠壓是漆膜起皺剝離脫漆的原理過程，為主要原因之一。

圖4 脫漆示意圖

3 解決方案及措施

根據原因分析結果可以看出，保險杠圓角起皺剝離脫漆是由于局部漆膜過薄，與翼子板和側圍鈑金間隙小，長期受熱膨脹干涉擠壓導致。當這兩個主要原因同時存在時，保險杠與鈑金搭接位置就有可能發生脫漆，為避免該問題，制定出合理可行的方案。

3.1 調整噴漆工藝，改善噴漆質量

由于保險杠與鈑金搭接位置出現在機械手盲區，噴涂過程中，圓角翻邊位置無法完全覆蓋油漆，機械手在一遍走槍后，圓角臺階分型線邊緣位置不易掛漆，油漆堆積在臺階根部，油漆流平后容易出現漆膜過薄，不利于控制該位置噴漆質量[4，5]，見圖5。調整機械手的走槍角度，機械手噴涂方向與翻邊盡量垂直，呈一定角度，噴漆過程中應加大圓角位置噴漆流量，或者增加一次走槍，提高漆膜厚度。同時，加強每批次保險杠噴漆質量檢查，通過漆膜十字劃格和水煮后十字劃格測試，確認翻邊圓角位置的噴涂質量，避免出現噴漆不良產品流入市場。

圖5 保險杠翻邊噴漆

3.2 保險杠與鈑金干涉擠壓問題設計優化

保險杠與鈑金搭接結構設計優化，調整兩者DTS尺寸定義，減少保險杠與鈑金的干涉量或者避免發生干涉，見圖6所示。設計由間隙Gap：0+1.0/0更改為0.2mm+0.8/-0，避免結構搭接匹配設計上保險杠與鈑金存在接觸，設計間隙調整為0.2mm。保險杠翻邊上間斷增加小凸筋用于支撐頂住鈑金，可以控制兩者的間隙或者減小保險杠圓角位置干涉時所受的擠壓力。同時，防止保險杠安裝支架變形，擠壓保險杠翻邊，導致保險杠與鈑金再次發生干涉，保險杠支架與保險杠限位方向也預留0.3mm間隙。保險杠安裝支架與保險杠翻邊圓角支撐位置需做避讓，支架C角設計，既可以保險杠導向裝配，也可以減小支架變形往鈑金方向支撐形成的保險杠圓角擠壓力。當保險杠熱脹時，凸點頂住鈑金，支架離空位置擠壓力較小，保險杠熱脹時不會繼續往鈑金方向擠壓摩擦，從而減小了保險杠與鈑金之間干涉熱脹冷縮摩擦脫漆風險。保險杠翻邊結構設計時避免圓角臺階結構，在臺階邊緣可以增加斜面特征，改善漆膜無法掛住流平后漆膜過薄的問題。

圖6 保險杠搭接位置設計優化

4 結論

針對前、后保險杠與鈑金搭接起皺剝離導致的脫漆問題，通過對零件尺寸狀態、保險杠油漆涂層質量、受熱膨脹干涉擠壓原理進行了分析探討。結合脫漆的主要原因，加強生產過程控制以及對保險杠結構設計改進優化，實車裝配驗證得出以下結論：

（1）油漆涂層質量。

首先噴涂的底漆可以改善油漆的附著力。最后一層清漆具有一定的硬度、耐磨性、耐侯性，增強漆膜涂層的抗外界侵蝕能力，保護面漆涂層不被氧化破壞。噴涂過程中，增加保險杠翻邊圓角位置底漆和清漆的噴漆流量，提高圓角位置的漆膜附著厚度。生產過程中加強管控，每批次進行劃格抽查檢測油漆涂層質量。

（2）保險杠與鈑金搭接結構設計優化。

調整保險杠與鈑金搭接位置TDS，保險杠圓角脫漆位置與鈑金預留0.2mm間隙。保險杠翻邊增加間斷式凸點防止圓角位置接觸干涉，圓角臺階邊緣位置再增加斜面，解決無法掛漆，漆膜太薄問題。保險杠支架避讓保險杠翻邊預留0.3mm間隙，設計C角導向減少支架擠壓保險杠的作用力。