科建動態
行業動態前言
汽車廠涂裝車間使用的PVC膠大致分為2類：一類是焊縫密封膠主要起防止漏水和防腐蝕的作用；另一類是車底涂料（涂膠）主要作用是減震和抗石擊。兩種材料的成分大致相同，都是由聚乙烯樹脂、填料、增塑劑、顏料、防發泡劑和穩定劑組成。兩種PVC膠料在車身使用時都需要經過烘烤固化形成具有一定力學性能的彈性物質[1]。
PVC膠料在使用過程經常會出現膠氣泡或者膠孔等典型缺陷。膠氣泡的出現嚴重影響了車身膠的美觀性，一旦膠氣泡破裂甚至可能會影響到車身的防腐蝕性能[1]。所以本文對各種膠氣泡的產生機理進行詳細的說明，進而為解決膠氣泡不良提供理論依據。
PVC膠氣泡根據產生的機理大致可以分為三大類：（1）膠料本身含有空氣；（2）輸送系統混入空氣；（3）鈑金縫隙里面的空氣或膠料修飾過程中混入空氣受熱形成氣泡。接下來將全方面的對以上氣泡的產生機理和解決方法進行詳細的說明。
密封膠膠料自身含有空氣的情況下，機器人用該膠料噴涂的部位都會有氣泡產生。若PVC膠制造中間環節控制不嚴[2]，可能導致密封膠排氣不徹底進而帶有氣泡，所以為防止膠料中混入空氣要嚴格執行工藝流程。
另外，膠料在運輸過程中，膠桶側翻或者滾動可能會使料桶里面的空氣混入到膠料里面。所以在膠料運輸過程中禁止膠桶側翻橫放等違規操作。
密封膠輸膠系統是一個相對封閉的系統?？諝膺M入輸膠系統一般只會發生在管路入口、一級二級供料泵管路的過濾網處；設備異常、設備長時間使用磨損也可能會造成氣泡進入輸膠系統[3]。
空氣進入輸膠系統有兩個明顯的現象：（1）“炸膠”現象；（2）噴涂的膠料表面呈現蜂窩狀[3]，通過以上兩個現象基本可以鎖定膠氣泡是由于空氣混入輸膠系統產生。
2.1 換膠不及時
輸膠系統的膠料都是通過原料桶經過壓盤而進中的輸膠系統。為保障生產的連續性，一段時間后操作人員需要及時更換掉空的原料桶。倘若更換不及時就會造成泵的空打，這樣空氣就會混入到輸膠系統。
要防止此問題的發生，要準確的算出原料膠桶的更換時間間隔，并嚴格按照時間間隔來更換料桶。
密封膠在換膠時為防止膠料混入空氣，換膠時需要進行排氣。（1）排氣孔的位置要選擇在壓盤較高的位置，這樣有利于膠桶里面的空氣排出；（2）排氣的時間盡可能延長，最好排出一定體積的膠料確保膠料空氣排放徹底。
輸膠系統及機器人系統都采用很多先進的設備，來達到對輸膠系統和機器人噴涂的精確控制。這些設備使用過程需要定期的維護和保養，維護和保養過程中可能帶入空氣。
要防止此問題的發生：（1）生產前中后要定期的對設備進行點檢掌握設備的運行狀態，并合理的安排保潔保養周期；（2）設備維修、部件更換、濾網清洗后，通過槍嘴排膠的方式將混入的氣體排出。
鈑金縫隙里面的空氣經過烘烤之后產生膠氣泡，這類氣泡缺陷普遍存在各大主機廠，給車身品質和生產帶來一定的影響。此類氣泡的發生有一個很明顯的特征：產生的部位相對固定、發生率相對較高。
這類氣泡的產生是一個相對復雜的過程問題，涉及的因素[4][5]有以下幾個方面：（1）折邊膠膠量（Q）；（2）折邊膠膠寬（d）；（3）折邊膠膠距（D）；（4）內外鈑金貼合處的鈑金間隙（h）；（5）涂裝PVC膠的膠厚（δ）；（6）涂裝車間烤爐的升溫速率（V）和溫度（T）。
膠氣泡的產生機理，鈑金縫隙里面的殘留空氣經過烤爐烘烤之后空氣體積膨脹溢出產生氣泡。接下來本文將一一的介紹各因素具體影響的原理。
這里只討論單因素對膠氣泡的影響，討論過程中假設其他因素都在理想狀態下。膠量較少的情況下如下圖3例1所示，內外板貼合后折邊膠不能完全填充鈑金之間的間隙，鈑金間隙的空氣由于受熱體積膨脹產生氣泡。
通過增加折邊膠膠量，擠壓后膠料完全將鈑金間隙填充飽滿能夠很好解決此問題。折邊膠膠量增加過量的情況下會造成折邊膠溢出，這樣給焊裝和涂裝生產帶來不利影響，所以生產情況下要嚴格控制折邊膠的膠量。還有一種極端的解決方案那就是將折邊膠的膠量減少至0即不涂折邊膠如圖3例4所示。這樣鈑金間隙里面的空氣受熱向鈑金內板膨脹溢出，PVC膠就不會產生氣泡，但這樣涂布的方式鈑金貼合強度可能會降低。
折邊膠膠寬在一定范圍內越寬，折邊膠受擠壓后分散的效果會越好鈑金間隙填充的越飽滿氣泡產生的概率也會越小如圖4例1。膠量一定的情況下，膠寬較小折邊膠受擠壓后分散不能完全填滿鈑金間隙進而產生膠氣泡如圖4例2所示。解決此種氣泡，只要適當的增加膠寬就能夠很好的解決。
折邊膠膠距也是影響折邊膠分散的一個重要因素。膠距（D）太大的情況下鈑金包邊擠壓后折邊膠無法填充滿鈑金間隙，鈑金間隙的空氣烘烤溢出產生氣泡如圖5例1所示。適當的減少膠距能夠很好解決此不良如圖5例2，四門兩蓋的膠距一般在3-5 mm。
鈑金間隙（h）也是影響膠氣泡的一個重要因素。鈑金間隙一般較小且不易測量往往被大家所忽視。間隙太大容易造成空氣殘留，從而產生膠氣泡如下圖6例1。通過調整內外板鈑金包邊模具適當的減小包邊間隙就能夠順利解決此不良例2。鈑金間隙圖紙上一般要求是0 mm，但考慮實際情況無法達到0 mm只要控制在0.15 mm以下就能夠很好避免此不良。
PVC膠氣泡發生之后，通過增加PVC膠厚只能改善氣泡的發生率和直徑，并不能夠完全消除氣泡的發生。具體原理如下圖7受力示意圖所示，鈑金間隙里面的空氣壓力P空氣一定的情況下，增加膠厚PVC膠抵抗變形的力P膠增大從而可以在一定程度上緩解膠氣泡的發生率和直徑具體如下圖。
鈑金間隙的空氣可以近似當為理想氣體處理，空氣壓力P空氣=nRT/V在膠氣泡未形成之前空氣體積V不變，這樣P空氣和溫度T呈現線性關系。當升溫速率很緩慢或者溫度較低時P空氣壓力變化不大，然而在升溫的過程中PVC膠在不斷的固化力學強度P膠也在不斷增加。當升溫速率無限緩慢或溫度很低的情況下，P膠＞P空氣這樣就可以避免膠氣泡的產生，但考慮到現實生產不可能做到升溫速率無限緩慢；在兼顧當日產量的情況下，適當的降低烘烤溫度能夠在一定程度上降低膠氣泡的發生率[4]。
※ 產生修飾過程中氣泡
車身涂膠之后為保障車身的美觀度或防水性能，局部PVC膠需要經過刮板或者刷筆的修飾處理。修飾過程中刮板、刷筆磨損或修飾手法有問題的情況下，修飾過程中會造成空氣混入進而烘烤之后產生氣泡具體機理如下圖8所示。這類氣泡的發生部位和發生率波動范圍較大，通過及時更換損壞的工具以及保障正確的修飾手法能夠很好的避免該不良氣泡的發生。
※ 案例分析
接下來通過兩個案例給大家進行進一步說明希望對大家有所幫助。
例1：油箱蓋膠孔不良說明
某零部件廠家生產的油箱蓋頻頻接到主機廠反饋油箱蓋有膠孔發生，發生率80%左右，通過調查最終鎖定在折邊膠膠距4.0-6.0 mm較大引起的，通過減小膠邊距（減小至3.0mm）順利的解決了此不良。
例2：4D門框膠氣泡不良
一段時間4D門框膠氣泡發生率100%，單條膠氣泡多達8個給生產加修和車身品質帶來了一定影響。通過對焊裝折邊膠的膠寬和膠距進行優化調整膠寬由原來的6.0 mm增加到 8.0 mm，膠距由原來的4.5 mm減小為3.0 mm，膠氣泡由原來的單條膠8個降低為單條膠4個，改善很明顯但無法消除氣泡。
通過對現場重新梳理調查，發現4D門框鈑金間隙高達0.3 mm（3D門鈑金間隙0.05 mm）異常，現場手修10臺車4D門包邊間隙縮小至0.15mm以下涂膠后無氣泡發生。焊裝調整包邊模具后包邊間隙控制在0.1 mm以下，4D門氣泡完全消除。
※ 小結
PVC膠氣泡是汽車制造過程中常見的一個缺陷，但由于涉及的因素較多、產生機理較為復雜等原因，一直困擾著各主機廠。本文詳細的介紹了膠氣泡的產生的相關因素：膠料含有氣泡、空氣混入輸膠系統、折邊膠膠量、膠距、膠寬、鈑金間隙、PVC膠厚、升溫速率和溫度；并對各因素產生氣泡的機理進行了詳細的論述，為解決膠氣泡提供了一定的理論基礎。
來源：期刊-《汽車實用技術》
周俊鵬，徐康，張正業
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