喷涂机器人：汽车银色系金属漆发花原因与防治方法
本文介绍了汽车银色系金属漆发花的常见原因及通过喷涂工艺的角度防治该缺陷的方法；从颜色开发阶段到调试阶段的喷涂环境控制、调试前期验证、机器人仿形调试、膜厚调整、油漆参数调整等方面做了详细介绍。
1、引言
目前汽车涂料从外观效果来说大体可分为三类：素色漆、金属漆、珠光漆。金属漆和珠光漆是在素色漆基础上添加了金属粉（铝粉）、珍珠粉（云母粉）等材料，使油漆外表产生闪光效果，因此越来越多的消费者选择外观表现更好的金属漆、珠光漆。金属漆、珠光漆相对素色漆具有更高的施工要求，更容易产生各类缺陷。其中银色系金属漆喷涂时极易产生发花（斑马纹、色斑）现象，金属漆发花的的根本原因是金属粉排列角度的不同造成光线反射的角度不同，从视觉上看来有明暗的区别。而引起金属粉排列角度不同的原因大多是油漆膜厚不均。本文从机器人静电喷涂的工艺角度对该问题进行解析，仅供参考。
2、施工环境
稳定合理的施工环境是喷涂银色系金属漆漆的重要条件，喷房温湿度对溶剂挥发速度有很大影响，溶剂挥发速度过快会导致车身光泽度不足，严重时产生失光现象，溶剂挥发速度过慢则易产生黑影。喷房温度控制在25±1℃，湿度控制在60±5%为宜。油漆本身的施工温度及粘度也是一个重要参数，银色系金属漆施工温度一般为25±1℃，粘度因为油漆配方的原因各不相同，普遍比同配方素色漆高10%。
3、参数调试
3.1机器人参数
3.1.1重合率
金属漆在前期阶段最重要的是喷涂机器人的仿形制作，为了得到均匀的漆膜，喷涂轨迹间距必须与油漆雾幅相匹配。金属漆的重合率一般为3/4，即沿喷涂轨迹喷涂时下一条轨迹喷出的油漆覆盖上一条轨迹的3/4（图1）。因此仿形制作前需要对喷杯雾幅变化进行测量，以匹配对应的仿形轨迹，否则极易出现斑马纹的情况（图2），例如仿形轨迹间距为80mm，要做到3/4的重合率，喷幅需调整到80×4=320mm。
3.1.2仿形程序
制作机器人仿型程序时，轨迹规划至关重要，必须考虑整个喷涂面的均匀性。金属漆喷涂间距一般不大于100mm，喷杯与喷涂面的距离以250mm为宜，太近或太远均会造成漆膜过湿或过干造成一系列问题。喷涂角度必须与被涂物垂直，避免引起喷幅变化及膜厚不均匀。另外还需注意的是喷涂轨迹转角处及面与面之间搭接处容易出现喷涂过量的情况，需加快机器人在转角处的运行速度和处理好免于面之间的搭接距离。另外仿型程序还需要考虑生产节拍因素，因设计仿形时需要合理的设计轨迹间距及机器人运行速度，轨迹间距越小、机器人运行速度越慢，喷涂所需要的时间越长。
3.1.3喷幅
机器人喷幅测试（图3）分定喷与动喷。定喷是让机器人处于固定位置，在与仿形距离相同的条件下放置试板，使用预先设定的喷涂流量与喷幅喷涂2s，然后观察油漆图形有无缺陷，并做测量。动喷是设定与仿形新程序相同的喷涂速度下移动喷涂并测量宽度，与定喷数据之间的差距。喷幅测定应尽量设置不同的喷涂参数来试验并做好数据记录，为后期调试工作打下数据基础。
成型空气对喷幅大小起决定性的作用，并影响油漆与喷涂面之间的冲击力，影响金属粉排列，根据现场实测证明在同样的流量、电压下喷幅越大金属粉与喷涂面之间的夹角越小。在同样的成型空气压力下，流量越大喷幅越大，反之则越小。机器人的静电及喷房中的风速对喷幅也有一定的影响，静电越大喷幅越小，风速过大则会造成喷幅不规则。因此实际调试过程中我们要根据现场实际情况调整参数，使喷幅达到较理想的状态。
3.1.4其他参数
电压，银色系金属漆金属粉含量较大，因此高压静电设置不能过大，相比素色漆减少15%-30%，避免电流过大产生设备故障报警。喷杯转速，转速对于油漆的干湿程度有很大影响，转速过快会导致漆膜过干影响油漆流平产生黑点等缺陷，转速过低会使油漆雾化不良及漆膜过湿。金属漆喷杯转速要比素色漆高10%左右。油漆压力，机器人流量大小靠计量泵来控制，但油漆压力对实际流量也有一定影响，稳定的油漆压力对漆膜的均匀性也非常重要。目前输调漆系统普遍使用电动泵，比普通空气泵有更好的稳定性、更低的噪音、更高的可监控性等优势。银色系金属漆容易在输送管路中沉积金属粉，需要定时清洗油漆管路。油漆循环时间对金属粉形态有较大影响，时间过长会因为搅拌泵及剪切力的作用使变形，影响外观效果。
3.2调试过程
3.2.1油漆固体份及机器人上漆率测定
举例说明，设定机器人流量为500ml/min，从机器人处取500ml油漆称重为500g，烘干后重量为192.5g计算油漆的固体份为192.5g÷500g×100%=38.5%。机器人设定一段小程序，各参数与仿形程序一致，以500ml/min流量在试板（先称重300g）上喷涂十秒，烘干后称重为320.5g，由这些数据可以计算出上漆率为（320.5g－300g）÷（500ml/min×10/60min×38.5%）×100%=63.9%。
3.2.1油漆固体份及机器人上漆率测定
举例说明，设定机器人流量为500ml/min，从机器人处取500ml油漆称重为500g，烘干后重量为192.5g，计算油漆的固体份为192.5g÷500g×100%=38.5%。机器人设定一段小程序，各参数与仿形程序一致，以500ml/min流量在试板（先称重300g）上喷涂十秒，烘干后称重为320.5g，由这些数据可以计算出上漆率为（320.5g－300g）÷（500ml/min×10/60min×38.5%）×100%=63.9%。
3.2.2机器人流量理论计算
从上文一系列测定出的数据机器人设定的部分参数，可以计算出机器人需要设定参数的理论值。例，一站喷涂需要的膜厚为10μm，机器人喷涂速度为600mm/s，喷幅320mm，重合率3/4得出喷涂次数=1/（1-重合率），由流量计算公式（图4）可以计算出机器人需要设定的流量为117ml/min。理论数据与实际存在一定误差，需要在实际调试过程中进行验证、调整。
3.2.3膜厚调试
金属漆膜厚相对于素色漆要低一些，一般为12-16μm，两站喷涂机器人流量一般为6:4，两站喷涂间隔一般为2-4分钟。前期调试时需要检测两站分别的膜厚、总膜厚以及膜厚分布均匀性。油漆在湿膜状态由于其含溶剂膜厚较厚，溶剂挥发过程中金属粉会逐渐趋向平行角度更贴近被涂物，膜厚过厚、膜厚不均匀容易出现溶剂挥发时间相差较长，金属粉排列角度不一致，产生发花现象，需要对膜厚过高和不足的位置进行参数调整。若调试用车身数量有限，建议使用锡箔纸包裹车身贴试板检测膜厚，膜厚均匀性需要尽量多的试板才能提高准确度。
4、结语
金属漆调试是一个比较困难的过程，需要经过不断重复验证及调整才能达到我们所需要的效果。调试初期尽可能的考虑到各种细节，能对后期工作起到积极作用，投入更多精力去解决难问题。调试各个阶段的数据及调整方案要进行收集分析，作为经验数据库保存。最终参数确定保持其稳定性至关重要，任何一个参数的变化都可能影响喷涂效果。
邓涛成都高原汽车工业有限公司，四川成都610100
来源：xiao阳 涂料联盟网
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