汽车涂装工艺与发展趋势

汽车涂装工艺与发展趋势随着汽车市场竞争的日趋激烈以及环保呼声的日渐增高，汽车涂装在保证高装饰性、高防腐蚀性能的同时，对于环境保护的效果、涂装材料和涂装生产成本以及设备投资也越来越为重视。

汽车涂装工艺正朝着简化工序、减少设备投资、减少占地面积、提高生产效率、降低能源消耗、减少人员费用等方向发展。

汽车涂装工艺，一般可分为两大部分：一是涂装前金属的表面处理，也叫前处理技术；二是涂装的施工工艺。

表面处理主要包括清除工件表面的油污、尘土、锈蚀、以及进行修补作业时旧涂料层的清除等，以改善工件的表面状态。

包括根据各种具体情况对工件表面进行机械加工和化学处理，如磷化、氧化和钝化处理。

工艺流程为 : 预脱脂→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→中和→冷水洗→表面调整→磷化→冷水洗→热水洗→纯水洗→干燥表面处理是防锈涂装的重要工序之一。

据英国帝国化学公司介绍 , 涂层寿命受 3 方面因素制约 : 表面处理 , 占 60%; 涂装施工 , 占 25%; 涂料本身质量 , 占 15% 。

工程机械行业 , 不同零部件的表面处理方式。

机械清理可有效去除工件上的铁锈、焊渣、氧化皮 , 消除焊接应力 , 增加防锈涂膜与金属基体的结合力 , 从而大大提高工程机械零部件的防锈质量。

机械清理标准要求达到的Sa2 . 5 级。

表面粗糙度要达到防锈涂层厚度的 1 /3 。

喷、抛丸所用钢丸要达到 GB6484 要求。

薄板冲压件的表面处理称一般用化学表面处理。

汽车涂装工艺根据汽车类型的不同而各有特点和侧重点。

载重汽车的主要涂装件是前部驾驶室，涂装要求最高；其他部件如车厢、车架等涂装要求比驾驶室低。

客车的涂装与载货汽车的涂装有较大区别。

客车车身包括大梁、骨架、车厢内部、车身外表面，其中以车身外表面要求较高。

车身外表面不但要求具有良好的保护性和装饰性，而且喷涂面积大、平面多，有两种以上的颜色，有时还有汽车色带。

因此，施工周期比载货汽车长，施工要求比载货汽车高，施工过程比载货汽车复杂。

轿车和小型旅行车，不论在表面装饰性或底层保护性都比大型客车和载货汽车的要求高。

它的表面涂层属于一级装饰精度，具有美丽的外观，光亮如镜或光滑的表面，无细微的杂质、擦伤、裂纹、起皱、起泡及肉眼可见的缺陷，并应有足够的机械强度。

底面涂层属于优良保护层，应有优良的防锈性和防腐蚀性，很强的附着力；局部或全部刮涂附着力好、机械强度高的腻子，使用数年也不会出现锈蚀或脱落等现象。

涂装主要设备分为涂装前表面预处理设备、涂漆设备、涂膜干燥和固化设备、机械化输送设备、无尘恒温恒湿供风设备等及其它附属设备。

工艺流程为 : 预脱脂→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→中和→冷水洗→表面调整→磷化→冷水洗→热水洗→纯水洗→干燥汽车传统涂装技术为：频处理——阴极电泳——电泳烘干——PVC密封——中涂——中涂烘干——Esta喷涂色漆——气喷枪喷涂第二道金属色漆——色漆闪干——罩光清漆——面漆烘干。

涂装设备工艺布局图设计的好坏，对涂装生产线的使用至关重要。

如果涂装设备工艺布局不当，即使各项单台设备制作得再好，整条涂装生产线也不好使用。

现将涂装设备工艺布局常见的典型错误列举如下：1、产量达不到设计纲领：有的设计不考虑涂装设备吊挂方式，不考虑吊挂间距，不考虑上下坡、水平转弯干涉，生产时间不考虑废品率、涂装设备利用率、产品高峰生产能力。

导致产量达不到设计纲领。

2、涂装设备工艺时间不够：有的设计为了降低造价，通过减少工艺时间来达到目的。

常见的如：涂装生产线前处理过渡段时间不够，造成串液；固化时未考虑升温时间，造成固化不良；喷漆流平时间不够，造成漆膜流平不够；固化后冷却不够，喷漆（或下件）时工件过热。

3、输送设备设计不当：工件的输送方式有多种，设计不当，对生产能力、工艺操作、上下件都会产生不良后果。

常见的有悬挂链输送，其负载能力、牵引能力都需要计算和干涉绘图。

链条的速度对设备的配套也要有相应的要求。

涂装设备对链条的平稳性、同步性也有要求。

4、涂装设备选型不当：由于产品的要求不同，设备选型也有所不同，而各种涂装设备有其优点，也有其缺点。

而设计时不能向用户说明，制造后发现很不满意。

例如，喷粉烘道用风幕隔热、洁净度要求的工件未安装净化设备等。

这类错误是涂装设备工艺布局最常见的错误。

涂装技术的发展历史过程是刷、刮、喷、手工滚涂，自动线喷涂，静电喷涂，自动辊涂，自动浸涂，水溶性浸渍电泳，高压无气喷涂，粉末静电喷涂等主要发展的顺序过程。

涂料的性能，涂装特点，涂装方法，干燥方法，涂料间的层次配套等，以及涂装工艺生产中的逐步完善等诸因素，构成了涂装技术的应用与发展。

不同涂装特点的高性能涂料的出现，与之相适应的出现了先进的涂装方法、配套设备，相辅相成地促进了涂装技术向着高速度、高效率、高质量、低消耗、节省能源、减少环境污染、改善劳动条件、提高操作者健康水平的方向发展，普遍地建成了各种涂装方法的自动流水线生产，这是涂装技术今后发展的必然趋势，还将会有时代新技术特点的机器人、电子设备、更新的远红外、光固化、电子束固化、高周波固化等先进技术，用以实现全自动程序控制的无人操作的涂装生产。

在汽车制造过程中，车身涂装是工艺流程最长、技术复杂程度最高的环节之一，也是产生三废排放最多的环节之一。

在汽车及制造相关法规的驱动下，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是涂装技术发展的主题。

近十几年来围绕质量、环保、成本在新材料、新工艺、新技术等诸方面的进步十分显著。

除环保材料在典型的三涂层体系涂装工艺中得到全面应用外，从前无法实现的革命性新工艺和新技术也得到应用或即将应用，这预示着汽车车身涂装技术将进人一个新的发展时期。

涂装材料、涂装工艺、涂装设备、涂装管理是汽车涂装的四大要素，相互之间相辅相成，促进了涂装工艺和技术的进步与发展。

21世纪被称为面向环境的新世纪，环境保护倍受全球关注，并已成为人类最迫切研究的课题。

汽车及其零部件的涂装是汽车制造过程中能耗最高且产生三废最多的环节之一。

因此，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是涂装技术发展的主题。

近十多年来，涂装工艺及设备的进步主要体现在环保型涂装材料的应用，减少废水、废渣的排放，降低成本，优化汽车生产过程等几个方面。

由于涂装材料的进步，车身涂层体系的设计也有了革命性的进展，几种典型的新涂装体系及新技术已经或即将用于工业生产。

我国目前的涂装工艺及设备总体相当于欧美10年前的水平，有些企业在新涂装线上采用了一些当今国际先进水平的新设备。

几种新式车身涂装工艺逆过程工艺：在车身外表面先喷涂粉末涂料，待热熔融后再进行电泳涂装，随后粉末/电泳涂膜一起烘干。

使用这种工艺约可减少60%的电泳涂料用量，用厚度为70μm的粉末涂层替代车身外表面的电泳底漆和中涂层，取消中涂及烘干工序，从而节省材料和能源费用，降低VOC排放量。

二次电泳工艺：采用两涂层电泳材料，用第二层电泳(35～40μm)替代中涂。

电泳工艺自动化施工稳定可靠性高，一次合格率高，材料利用率高，设备投资少(不需空调系统)，因此可节省费用的48%，减少了维修频次及传统中涂的漆渣和VOC排放。

一体化涂装工艺(三涂层概念)：采用与面漆同色的功能层(15μm)替代中涂，功能层与面漆底色间不需烘干，取消中涂线，在提高生产效率的同时，大幅降低了VOC排放量。

1、普及环保型涂装材料，VOC排放量大幅度下降。

尽管目前在世界范围内，有机溶剂型涂料还在不同程度的使用，但环保型涂装材料近十几年来已经逐渐普及。

典型的3C3B涂装工艺在应用环保型涂料前后VOC排放量的对比。

VOC排放量从120g/g/m2下降到30g/m2以下，最低可降到12～13g/m2。

环保型涂料正式工业化应用的十几年来，在涂层质量及喷涂技术方面存在的诸多问题已经得到较好的解决，进入了成熟期。

为降低涂装CO2的排放，应用紫外光（UV）固化或低温固化涂料进行车身涂装也是各大汽车公司关注的课题，试验研究已经接近工业应用阶段。

我国几大汽车公司在漆前处理材料和电泳漆应用方面与国际水平相差不大，但由于应用水性中涂和水性面漆必须使用专用设备，涂装成本会大幅度提高，尽管目前国外独资及合资的涂料生产企业具备可在国内加工生产水性中涂和水性面漆的能力，但中涂和面漆仍采用传统的中低固体分溶剂型涂料，所以涂装VOC排放远落后于欧洲。

为适应未来的发展要求，我国近几年新建的车身涂装线多已考虑应用水性中涂及水性面漆的可能性。

2、涂装线的自动化趋于完美传统典型的运输机（Power and Free Overhead Conveyer、Pendulum Conveyer、Auto-Motor-Hoist）对漆前表面处理和电泳都不同程度地存在难以解决的问题或不利影响。

新型多功能穿梭机（Vario-Shuttle）和滚浸运输机（RoDip）诞生后，在解决了这些问题的同时兼备传统运输机的所有优点。

多功能穿梭机还具备在一条生产线上实现多品种不同工艺的功能，完全符合自动化柔性涂装生产的要求。

车身内外焊缝密封及铺放防声隔热片一直是人工劳动最大的环节，目前这两种操作随着新材料及喷涂装备的进步，已经可用机械人实现自动化。

典型的侧喷加顶喷式中涂和面漆用自动涂装机（ESTA）对多品种生产，尤其是车形尺寸差别大的情况下，有局限性，顶喷机的喷涂功能局限性更大，且对涂装质量也有不利影响。

随着机器人技术的进步，多功能喷涂机器人（VarioRobot）得到应用，显示出其功能方面的突出优点。

不仅使标准的自动喷涂段喷杯数量由9只减少到6只，标准喷漆室宽度由4.6m 减少到3.8m，而且取消了顶喷机横梁，消除了典型自动喷涂机的种种弊端。

使喷涂质量进一步提高，更适应柔性生产，一次投资和运行成本进一步减少，新车型上线和设备维修更容易。

我国在自动化技术应用方面基本与世界先进水平保持同步。

滚浸运输机、多功能穿梭机、多功能喷涂机器人都已经得到应用。

3、低成本涂装技术开始进入实用阶段如前所述，水性涂料的涂装成本高于传统溶剂型涂料，从现有水性涂料施工性能和喷涂技术方面的改进降成本潜力有限。

为此，从新材料和新工艺的应用角度实现涂装成本的降低，成为涂装技术发展的主要方向。

基于车身钢板表面质量的不断提高，使涂装工艺的简化成为可能。

值得关注的有以下几个方面。

3.1二次电泳工艺用两涂层电泳材料，首涂层（1020μm）具有防腐、导电性、泳透力极高的特性；第二层电泳（35-40μm）具有抗石击能力、外观卓越、零VOC、抗紫外线/有足够的遮盖力、无泳透力的特性，完全替代中涂。

试验模拟车身各部位二次电泳后的效果如图5.电泳工艺自动化施工稳定可靠，一次合格率高，材料利用率高（98%），设备投资少（不需空调系统），可节省费用48%，减少了维修频次，减少了传统中涂的漆渣和VOC排放。