作者：黄祉伟（广汽丰田汽车有限公司涂装成型部涂装技术科）

前言

广汽丰田的部品电泳生产线均是托盘承载的沉降式部品电泳，某车型生产过程中，通过解体前悬梁架部品，后悬梁架部品，发现内腔结构存在气泡的缺陷，令到部分位置存在膜厚不足的情况，这会严重影响部品的防锈性能，甚至投产后也是无法返修的。这个问题必须要在生准过程中解决，通过分析原因，测试不同对策的效果，最终选择导入二次电泳的程序，使得某车型投产前的部品工件防锈性能得到确保，成为行业参考的典型案例之一。
1.沉降式部品电泳的定义
沉降式部品电泳，指的是以挂具或托盘的进行承重依托，以搬送的方式进入电泳槽入口第一个工位正上方后，以一定的速度垂直进入泳槽入口第一个工位，电泳槽通过不小于一个工位后，在以一定的速度垂直提升离开电泳槽。在通过电泳槽时候，要求完全浸没部品，以达到电泳涂料完全附着内腔和外板的目的。广汽丰田的沉降式部品电泳示意图如下图1所示。

图1 广汽丰田的沉降式部品电泳示意图

2.沉降式电泳内腔气泡和膜厚不足对应

2.1某车型部品工件膜厚现状

某新车型前悬梁架工件和后悬梁架工件按照上述的工艺进行电泳的，解体后，进行了膜厚的测量和分析，发现内腔如下位置产生了气泡，无法附着上电泳涂料，附件位置也存在膜厚不足，具体数据如下图2，图3所示。

图2 前悬梁架工件膜厚不足内腔气泡和膜厚数据的情况

图3 后悬梁架工件膜厚不足内腔气泡和膜厚数据的情况

2.2原因的分析

由于之前并没有发生类似的情况，所以首先调查变化点的:从人、机、法、环的进行了调查，但并没有发现明显的变化点，而且其他在产的部品工件也没有出现这样的情况。最后前悬梁架工件和后悬粱工件的结构进行了分析，通过对再托盘上搭载的位置进行分析，发现电泳内腔气泡和膜后不再均是发生在工件边缘的位置，无明显的工艺孔能让涂料进入工件内部。具体如下图4所示，工件的顶部位置形成了气穴，导致涂料无法进入，内腔气泡形成的同时引起膜厚不足。

图4 电泳槽内外的搭载状态

2.3对策的实施与效果的比较

针对这样的情况，问题点就明确了，也就是如何让电泳涂料进入气穴的位置。作为涂装工程师，分别制定了如下可以快速实施的对策。
对策1：增加电泳槽的循环状态：首先调整电泳槽的涂料循环压力从0.5MPA上升到1.0MPA,依然存在膜厚不足和气泡的地方，效果不明显，不作考虑。
对策2：尝试调整电泳槽内的循环喷嘴的角度，从180度的朝槽内方向调整到120度朝槽内的方向，同样效果不明显，不作考虑。
对策3：改变工件的托盘内搭载状况：工件目前的搭载几乎是90度垂直于电泳槽，通过测试，分别搭载的角度分别尝试80度，70度。当小于80度时候能消除气泡并能维持膜厚，但一个托盘装载工件的数据从8个下降到4个，也就是生产的效率下降到原来的二分之一，生产同样数量的件时间会上升两倍，所以也不做考虑。
对策4：改变进入电泳槽的角度：由于是沉降式电泳，通过调整托盘进入槽内的角度从原来的90度，手动通过控制试教器倾斜到85度和80度和进入电泳槽，在空槽的情况下进行测试和量度，发现85度和80度托盘与电极管最近的距离分别是7mm和4mm，由于设备运行的过程中的有晃动，会干涉的风险，同样不作考虑。
对策5：改变电泳的次数：通过手动模式，发现工件到达电泳槽后半部分时候，将托盘提升，再次进入电泳槽进行二次电泳，可以消除气泡而同时不影响膜厚，考虑改造程序的方法。首先通过电脑模拟，线外模拟，槽内空槽模拟的方法，确认了这个方向，既不影响设备的干涉，也不影响品质，时序图模拟发现有足够的时间进行第二次电泳再次垂直投入。后续就等待程序的实际改造和运行的进一步调整了。

图5 对策的效果比较和可行性判断

图6 时序图模拟发现有存在二次电泳的可能性

3.二次电泳程序的导入改造

3.1机械方面的改造

由于广汽丰田的部品电泳线同其他现有车型的部品工件共线生产，所以是尽量不考虑变更设备参数。部品工件在电泳成膜的过程中，随着涂层的附着，涂膜阻抗不断的增加，在完全成膜之前，涂膜阻抗还没有达到最大值，如果这时部品工件离开电泳槽，在施加290V槽液环境下，再重新浸没电泳的一瞬间就存在电流突然过大产生打火的风险。故不能变更电压，而且要进行减少打火的风险的对应。通过现场分析和测试，在输送链旁边追加能接触输送天车电极板的除电碳刷，并电流引至地面，将输送链电极板纳入保全的定期吹扫管理项目，能有效杜绝打火的风险，参考如下图7所示。联合现场和保全并且经过接近三个星期的循环测试，并未发现有其他消极影响，此时就具备了二次电泳程序导入的机械条件。

图7 增加输送天车电极板的除电碳刷和保全定期吹输送链电极板

3.2程序方面的改造

程序方面的改造，主要是通过对天车在电泳槽“E-coat”位置程序的进行改造，其他程序维持不变。电泳槽“E-coat”位置分别有两个信号点，分别是SP-A9和SP-A10。原来的程序和二次电泳的程序，动作的示意图和程序时序图如下图8所示。

图8 二次电泳的程序天车动作的示意图和程序时序图

总的来说程序改造的思路是取消原来天车到达SP-10等待94s E-COAT后直接UP的在席记忆信号

SP-A9到SP-10位置的信号原来的动作从原来“CARRY IN（11s）→DOWN（18s）→E-COAT（60s）→MOVING（26s）→E-COAT（94s）→UP（18s）→DRAIN（30s）”，整体变更为“CARRYIN（11s）→DOWN（18s）→E-COAT（86s）→MOVING（26s）→UP（13s）→DOWN（13s）→E-COAT（68s）→UP（18s）→DRAIN（30s）”。

由于涉及共线生产的因素，故程序改造后也不能随意变更电泳浸没的时间。改造前电泳浸没的时间是“E-COAT（60s）”+“E-COAT（94s）”=154s，改造后电泳的浸没时间是“E-COAT（86s）”+“E-COAT（68s）”=154s,表面上虽然单个天车的全部时间动作整体时间变长，多了个上升下降的步骤，多了26s的时间，但是由于之前已经通过时序图模拟发现有足够的时间进行第二次电泳再次垂直投入，这样电泳槽浪费的空间也将会被有效利用，也就是在连续不断开投入天车时，会存在两个托盘同时在电泳槽内而又不会撞车的情况。

部品电泳线在电泳槽部分的节拍由SP-10位置内的等待在席时间所决定，目前的设定是3min，也就是180s。程序改造后最后对SP-10内原来的等待在席时间设定值也需要进行变更，降低了新程序导入后新增的“UP（13s）→DOWN（13s）”的26s，维持180s不变

3.3程序方面的优化

经过多次的利用非生产时间进行测试和优化，发现首先进入电泳槽的DOWN和最后出电泳槽UP的动作时间能进行进一步优化，将其从18s优化到13s，总体在保证品质的前提下提升了电泳槽SP-9位置到SP-10到节拍，为高负荷生产的整体节拍提升创造了条件，最终实际的时序图如下图9所示。

图9 二次电泳程序导入后的最终实际时序图

3.4改造后的品质评价

通过了二次电泳程序导入后的多次的调试，并实施多次的解体，某新车型部品工件膜厚在试生产前的内腔气泡和膜厚不足的问题点基本对策完成，使得部品工件的防锈性能得以确保，多次解体也是确认了改造后的膜厚状态均达到基准内并基本没有发现有气泡的痕迹，并最后在18年的上半年的某月的非生产日进行了全部天车的新程序导入使用，也对周一的生产没有产生任何的影响。同时对新程序改造后目前车型的部品工件也同时进行了评价，结果也是符合基准。改造后的评价如下图10所示。

图10 二次电泳程序导入改造后的评价

4.总结
部品电泳工件内腔的缺陷往往在生产过程很难被发现，这不但需要在新车型投产前进行多次反复的确认，还需要在定期针对已经投产的车型的部品工件进行定期的解体确认。本文论述的是在新车型的投产过程，通过不改变工件结构、搭载状态、设备状态的前提下，从改造涂装工艺方向入手，有效地消除了内腔气泡和内板膜厚不足的缺陷，保证了广汽丰田某新车型的防锈性能，有效保证为客户提供高品质的汽车。

来源：2020水性技术年会论文集