汽车制造工艺课件：涂漆 -

10.1概述10.2涂漆工艺与设备10.3涂漆方法10.4涂漆质量保证10.5汽车车身涂装的典型工艺涂漆涂漆教学提示：涂漆对汽车车身具有防腐蚀保护作用和装饰作用，对有专门用途的汽车还具有标志作用。根据汽车产品的特性，要求涂漆质量具有极高的水平。汽车涂料一般系指制造新汽车用的涂料及辅助材料和车辆修补用涂料。教学要求：了解评价涂漆质量的方法，了解汽车漆的特性。掌握汽车车身涂漆各工序的目的与作业内容。了解几种常见的涂漆方法，掌握外貌不佳缺陷发生的原因与保证质量的措施。了解国内外汽车车身涂装工艺的三个基本体系。10.1概述为了防止金属制品、木制品及其他制品受腐蚀和破坏，可采用各种保护涂层：金属的和非金属的涂层。金属涂层是用喷镀法，电镀法或氧化(处理)法，烧蓝法，磷酸盐处理法(也就是化学处理法)以及其他方法涂装于制品的表面上。

非金属的油漆涂层比其他各种保护涂层有特殊的便利，就是其价格便宜、保护作用可靠。因此它们被广泛地应用于国民经济中。对于所有金属制品大约有60％是采用各种油漆涂层(即熟油、清漆和色漆)来保护的。上述这些涂料涂饰在制品的表面时，在干燥情况下能形成一种细薄的漆膜，以防制品受大气、光、湿气和化学试剂的影响。同时油漆涂层还可赋予各种制品以美丽的外观。10.1.1涂漆质量与要求油漆涂饰形成透明(清漆)和不透明两种，评价涂饰质量从以下几个方面进行：(1)涂层外观颜色，采用透明涂饰，外观颜色应鲜明均匀，木纹清晰；(2)漆膜表面形状应平整光滑，不流存流挂、缩孔、涨边、鼓泡、皱皮等涂饰缺陷；(3)亮光装饰抛光表面应有镜面般光泽且不留研磨缺陷，严亚光装饰表面应符合要求的消光程度。不透明装饰要求与透明装饰一样，只是不显露木纹，色漆漆膜形成的外观颜色应均匀纯正；(4)漆膜应达到一定厚度，具有很高的附着力、耐磨、耐寒、耐温差。10.1.2涂漆工艺概要车身涂漆工艺因汽车级别而异。例如，货车与轻便汽车进行底漆、面漆两次涂漆，而轿车则常需头道底漆、二道底漆、面漆三次涂漆。图10.1为轿车车身涂漆工艺举例。10.1.3涂料汽车涂料就是指涂装在轿车、吉普车、大客车、大卡车等各种类型的汽车车身及零部件上的涂料，有时也包括一些农机产品如拖拉机、联合收割机和摩托车用涂料，一般系指制造新汽车用的涂料及辅助材料和车辆修补用涂料。1.汽车漆的主要类型按涂装对象的不同，汽车漆可分为：新车原装涂料；汽车修补漆。2.汽车用底漆的特点及常用品种汽车用底漆就是直接涂装在经过表面处理的车身或部件表面上的第一道涂料，它是整个涂层的开始。3.汽车用中涂漆的特点及常用品种汽车用中涂也称二道浆，就是用于汽车底漆和面漆或底色漆之间涂料。要求它既能牢固地附着在底漆表面上，又能容易地与它上面的面漆涂层相结合，起着重要的承上启下的作用。4.汽车用面漆特点及常用品种汽车用面漆是汽车整个涂层中的最后一层涂料，它在整个涂层中发挥着主要的装饰和保护作用，决定了涂层的耐久性能和外观等。汽车车身用面漆的种类很多，按其成分主要有表10-1所示的几大类。5.汽车用金属闪光底色漆的特点及主要品种所谓金属闪光底色漆就是作为中涂层和罩光清漆层之间的涂层所用的涂料。目前国内汽车涂装线一般采用溶剂型闪光底色漆，而在一些西方发达国家已经大量使用水性底色漆。典型的闪光底色漆配方组成见表10-2。6.汽车用塑料涂料的主要品种随着塑料产品质量的调整发展，性能的不断提高，汽车工业已经越来越多地采用工程塑料来代替各种金属材料。因为塑料的密度低，耐腐蚀性能好，力学性能也不低于金属材料，这样就可实现汽车的轻量化。7.汽车用阻尼涂料的特点及主要品种随着我国汽车、特别是旅行车及轿车向高档化发展，对保温、防震、消音涂料的性能提出了更高的要求。8.汽车用粉末涂料的特点及主要品种粉末涂料是以固体树脂和颜料、填料及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料。和普通溶剂型涂料及水性涂料不同，它的分散介质不是溶剂和水，而是空气。10.2涂漆工艺与设备

10.2.1涂漆工艺设计涂漆工艺设计时，在充分理解各工序目的与作业内容的基础上，必须设计出符合产品质量要求的涂漆工艺。以下着重介绍汽车车身涂漆各工序的目的与作业内容。

1.涂漆前处理

汽车在涂漆之前，不论是零部件、大件工件或整车，都要先将金属表面的油污、锈蚀等杂物彻底清除干净后，方可涂头道底漆(即有防锈作用的底漆)，这样才能使漆膜直接附着于金属表面，起到防锈作用，提高漆膜的附着能力，使漆膜真正起到防锈和保护金属的作用。涂漆前处理是在车身金属基体表面上形成磷化膜，以提高其防锈能力及其与底漆的结合能力。前处理工序包括脱脂、磷化、清洗等内容，如图10.2所示。2.前处理的沥水干燥

一般，在循环热风炉内使前处理后的水分蒸发干燥。干澡条件应使车身表面水分充分蒸发去除，炉温一般为80～120℃，干燥时间一般为10～30min。关于前处理是否需要干燥，虽然众说纷纭，通常认为，水分充分烘干有助于电泳涂漆，漆膜性能也好。3.电泳涂漆

作为头道底漆的电泳涂漆，其目的在于防锈。与喷涂相比较，电泳涂漆可使钢板接合部与车身各处都有漆料附着，显著提高防锈能力。此外，漆膜厚度也可通过调整通电时间和电压来控制。

4.烘干电泳

涂漆后必须烘干。烘干条件虽因涂料种类而异，但一般高于面漆烘干温度，常为150~170℃，保温30min。

5、涂防声胶

涂防声胶的目的在于缓和汽车行驶时从发动机与路面上发生的振动与噪声，防卫从路面上带起的砂砾与石块，水与泥、尘埃、热气等对车身的撞击与侵袭。6.刮、喷腻子

以腻子填平并修整车身外护扳上的四坑、锉纹与划痕，可用刮与喷两种方式。对于程度特别严重的缺陷，应先以砂轮或锉刀修整。

7.涂密封胶

汽车车身上有许多钢板接合缝和间隙，对这些部位应涂上密封胶，防止汽车行驶时水、风、尘埃侵入车内。8.二道底漆喷涂

在喷漆线前面的准备室内，用压缩空气吹掉附着在车身上的灰尘，并以抹布楷拭，汽油喷洗车身表面。9.烘干

喷漆终了后停放10min左右，再送入烘干炉中。10.二道底漆水磨

水磨是以砂纸、转动砂轮或摆动砂轮研磨涂漆表面，以去除尘粒和其他附着物，而使表面平整；此外，并可在漆膜表面上留下微细划痕，增加了表面积，提高了面漆的附着能力。11.沥水干燥

在炉温为100～120℃的热风烘干炉中，保持10～15min。12.面漆喷涂

乃是车身涂漆的最终工序，一般多用空气喷涂，也有采用静电涂漆的实例，以及自动化涂漆的实例。涂金属漆时，为了保持金属光泽，防止铝粉变色，有时未等金属涂漆干燥，即在其上再涂一层透明漆，称为湿碰湿(Wefonwef)法。

13.烘干

与二道底漆的烘干工艺相同，烘干温度为140～150℃，保持30min。

14.成品车的防护涂漆

涂漆目的在于对向用户运送或保管中的成品车加以短期保护，所用的涂漆方法有空气喷涂和无气喷涂等两种。

10.2.2涂漆车间平面布置进行涂漆车间平面布置时，应该充分考虑到未来车型变化，使之具备适当规模。此外．还应充分考虑生产的流水化和自动化倾向，以及对劳动环境改善和防止产业公害等要求。一般，大量生产的涂漆生产线采用悬挂方式或合车方式的输送机系统，各工序间也以分枝输送机和叠式储存器联系，以达到自动化。此外，不要忘记设置车辆修整用的返回线，以及适应工艺特性和对生产变动起着缓冲作用的储存线。图10.3为轿车车身涂漆车间平面布置之一例。10.2.3前处理装置一般，在大量生产条件下，零件涂漆表面的脱脂、清洗、防锈等前处理，多采用浸渍式和喷淋式的前处理自动线。喷淋式磷酸锌处理规范的实例载于表10-5。处理装置的剖面图载于图10.4。10.2.4喷漆室喷涂时，使雾化的喷漆涂料在零件表面上形成液态皮膜。与此同时，那些从涂漆表面上溅出和未能到达涂漆表面的涂料微粒，在喷漆室内集结成涂料云雾。这种云雾必须迅速排除，并应控制喷漆室的温度与湿度，除去尘埃，这样才能得到良好的漆膜外观质量，并保证工人的健康。表10-6为喷漆室的设计标堆，设计的要点是空气的供应与排气的净化。必须具备充分的排气能力，其垂直气流风速应为0.3~0.6m/s。例如，长40m、宽5m的喷漆室的净化空气供应量应为2.5×105m3/h，而且全部空气应从喷漆室上部均匀输入，这点特别重要。图10.5给出喷漆室内的气流流线与空气流速。气体中的涂料粒子在排气前应先经分离清除，否则将有占总量30~50％的涂料经排风装置排至室外大气内。目前通用的湿式分离方式有喷嘴喷水式(图10.6)、无泵式(图10.7)、汾丘里(Venturi)式(图10.8)等三种。10.2.5烘干炉涂料的干燥条件可分为常温干燥型与烘烤干燥型两大类。从提高生产效率出发，前者也采用强制干燥。目前，汽车工业所用的涂漆供干炉有红外线炉、远红外线炉和热风炉等数种，它们在炉温条件(升温速度、最高温度、温度分布)、设备费用、热源费用、炉内气氛、操作性能、安全性能等方面各具优点与缺点，应该充分分析所用涂料性质，被涂工件形状、生产规模等条件，合理选用。表10-7为烘干炉的设计标准。以下概述几种烘干方式。1.红外线炉

目前所使用的红外线热源大都是钨丝灯泡，其放射能量的90％为红外线，可见光约为10％。红外线的波长范围介0.77~400μm之间，透过灯泡玻璃射到被加热工件上的波长约为4μm左右。2.热风供干炉

所用热源有城市煤气、天然煤气、液化气、煤油、重油等燃料，以及燕汽、电热等能量。加热方式有直接加热式与间接加热式等两类。生产方式则可分为：使用输送机连续作业的隧道式、驼峰式，以及周期作业的开闭炉门式。(1)直接加热式

将油或煤气等燃料燃烧的气体和炉内循环空气混合，输人炉内。这类炉型的结构简单，建造费用低，热损失少，其热效率可至90％以上。缺点在于所用重油、轻油、煤油等燃料于炉子起动时，发生油烟，而且当管理不当时，所形成的不完全燃烧气体将恶化炉内气氛，引起漆膜开裂、变色等缺陷。图10.9为炉子加热部分的构造。(2)间接加热式将已燃气体送至热交换器内，用之加热护内的循环空气。由于已燃气体不直接送至护内，不致发生因炉内气氛与煤烟所引起的该膜缺陷。与直接加热式相比较，其热效率降低虽无法避免，也应注意燃烧室与热交换器的设计。炉子加热部分的构造示于图10.10。3.远红外线炉

是一种在热风干燥炉本体内部装设辐射板，使炉内工件同时受到热风和辐射线加热的炉型。一般最常使用的以热风或燃烧气体加热的远红外线炉的构造，示于图10.11。10.2.6研磨工序水磨工序不需要特殊设备，但是为了能够确切判断前道工序的疵病并加以修整，需要配备足用的照明装置。在干磨场地应设置排气装置，以使粉尘不致伤害工人。大量生产时，车身外护板研磨采用自动研磨机。10.2.7涂料供应对涂料厂供应的涂料，应按批定期检验粘度，不挥发性，色彩与漆膜性能，并调配成涂漆车间所需要的状态与粘度，供喷漆使用。所采用的供应方法，因涂料的用量而异，可分为下列三种。

(1)杯式喷枪供应法

用于选喷与补喷等车身局部喷涂。

(2)容器供应法

用于涂漆台数较少的场合。漆箱容量有10、20、50升等数种。

(3)循环管路供应法

用于单色大量长期涂漆，循环方式可分为终端式〔图10.12（a）〕与全循环式〔图I0.12（b）〕两类。

10.2.8涂漆车身储存线车身在涂漆前后工序与涂漆内部各工序中，并不总是能够按照已定的程序运行署。例如：一旦运输设备或机械设备发生故障，或是在某些工序上发生缺陷，产品需要返回时，生产周期就应作出相应的变动。此外，由于工件若在前处理工序与电泳涂漆工序的中途停顿放置，将对涂漆质量发生恶劣影响，所以在工休时或假日之前应先将这些工序停下来。为了解决上述向题，应在涂漆前后工序间与涂漆内部工序间设置相应的储存线。涂漆完成后的储存线一般称为涂漆车身储存线，其规模(车身储存量)决定于生产数最，涂漆不合格率与设备开动率，一般多按数小时所生产的台数计算。10.2.9辅助设备在涂漆车间排放的物质中，有些已成为限制的对象。为此，希望果用那些没有成为限制对象的表面处理剂与涂料。当不得不排出限制物质时，必须安装处理设备，将其含量控制在规定限度之内。涂漆车间排出物中应加限制的主要物质载于表10-8。1.废水处理

(1)脱脂废水与脱脂清洗废水

(2)磷化废水(3)喷漆室废水(4)电泳涂料废水(5)水磨废水2.排气处理(1)吸附法(2)燃烧法(3)其他处理法10.3涂漆方法10.3.1空气喷涂是一种最常使用的方法，是以压缩空气将涂料雾化进行喷涂。对于喷漆量、漆束形状、漆束直径、漆粒大小、空气压力等参数，必须根据涂料的种类与粘度加以适当调整。其优点在于：能够任意选择喷漆条件，比较容易操作，适于重视喷涂质量的工件。其缺点是：涂料利用率低，空气中容易携带水与油。

10.3.2无气喷涂是一种对涂料自身施加压力，使之从特殊喷嘴中喷出雾化的方法。其优点在于：超喷少，涂料损失小；排气装置简单；一次喷涂即可得到较厚的漆膜；漆雾散射量小，环境卫生好。无气喷涂可分为冷态无气喷涂和热态无气喷涂等两种方式。前者只对涂料施压，使之从特殊喷嘴喷出，涂料输送压力与二次压力之比设计成1:16～1:20，后者对涂料加热并施加压力，涂料较冷态无气喷涂者易雾化，涂料输送压力与二次压力之比为1:8～1:10。10.3.3自动喷涂是使上述空气喷涂与无气喷涂自动进行的方法，具有提高劳动生产率、减少工人数量、稳定涂漆质量等优点。但是，对于汽车车身这类形状复杂的涂漆件，自动喷涂后，还应以手工喷涂修整。

10.3.4淋涂其法系将被涂工件由输送机运至装有许多涂料喷嘴的涂漆室内，涂料由喷嘴喷出，沿工件表面流淌，形成漆膜。滴下的过剩涂料，由滴料槽回收，并循环使用。这种方法的优点是：不需要像浸涂方式那样的大容量槽，也不必装人大量的涂料；涂料无超喷且能循环使用，损耗少；不致像浸涂那样，因空气排出受阻而发生浸不上漆的现象。汽车车身地板的里面涂漆常用此法。10.3.5浸涂其法系将被涂工件浸入涂料内，取出后使过剩涂料受重力作用滴落，而在工件表面形成漆膜。在汽车工业中，这种方法适用于不要求外表美观的部分和车身地板的防锈涂漆。其优点是：比喷涂的涂料损失少；实现连续作业后，可提高效率，节省人力；涂漆质量不因操作而异，容易稳定均匀。其缺点是：不适于处理那些在结构上能滞留涂料的零件，或是那些具有许多不能浸漆部位的零件；容易出现流淌痕迹之类的缺陷，不适于处理有外观要求的工件；锐角部位容易发白，闭合断面难于涂漆；必须一次购进大量涂料。汽车工业大量生产中的浸漆主要使用水溶性涂料。其理由是：降低涂料成本，不散发有害溶剂蒸汽，无火灾危险。其适当的条件是：粘度低，不挥发份高；在与空气的界面上不形成皮膜；颇料沉淀量少；长期使用时质量稳定。10.3.6静电涂漆其法系对空气喷涂或无气咬涂雾化的涂料微拉施加60000伏左右的高电压，使之带电，以将接地的工件涂漆。在静电效应作用厂，提高了涂料的微粒化程度与漆膜涂敷率，并可减少喷漆尘雾，改善涂漆环境。然而，由于采用高压电，不仅被涂工件，而且操作者及其四周器物也都需要采取接地等充分安全措施。10.3.7电泳涂漆是一种巧妙地利用高分子电解质的电泳运动与析离现象的涂漆方法。其法是以被涂工件为阳极，悬挂在被碱中和的稀释水溶性涂料中，而以电泳槽为阴极或另设阴极。通电后，在电泳现象作用下，漆膜成分在阳极上沉积，进而在析离现象作用下脱去漆膜中水分，形成不溶水的漆膜，水洗、干燥后即可，涂层质量均匀。表10-9列举这种涂漆方法的优点，图10.14为电泳涂漆的工艺过程。10.3.8粉末涂漆是使合成树脂呈粉末状态，进行涂漆。其优点是：可使用高分子合成树脂，可得到厚的漆膜，省掉自干停放时间，边缘部位的被覆性好，涂料可回收。其缺点是：薄层涂漆困难，漆面的平滑性较差，烘干温度高。汽车车身粉末涂漆可采用静电涂漆方式。

10.3.9电子束漆膜硬化法是一种利用电子束能量硬化漆膜的方法。所用涂料是将不饱和聚酯树脂或乙烯树脂等溶解在苯乙烯、醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯等聚合单体内形成的。这种方法的特点是：反应可在以秒为单位的时间内完成，设备以紧凑为宜；触媒(