汽车保险杠的发展与喷涂工艺

摘要：随着汽车工业的发展，汽车保险杠作为一种重要的安全装置走向了革新的道路，保险杠除了有保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化和表亮化。为此，本文结合生产实践和实际应用，对于保险杠的表面喷涂，从它的发展、应用领域、涂层性能要求、涂装工艺等方面逐一进行阐述与探讨。
1  前言
汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。20年前，轿车前后保险杠是以金属材料为主，用厚度为３毫米以上的钢板冲压成Ｕ形槽钢，表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，并与车身有一段较大的间隙，好像是一件附加上去的部件。
随着汽车工业的发展，汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。为了达到这种目的，目前轿车的前后保险杠采用了塑料，人们称为塑料保险杠。
塑料保险杠是由外板、缓冲材料和横梁三部分组成。其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用厚度为1.5毫米左右的冷轧薄板冲压而成Ｕ形槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，横梁与车架纵梁螺丝连接，可以随时拆卸下来。这种塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚酯系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成。国外还有一种称为聚碳酯系的塑料，渗进合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出来的保险杠不但具有高强度的刚性，还具有可以焊接的优点，而且涂装性能好，在轿车上的用量越来越多。
塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体；从外观上看，高质量的喷涂技术可以很自然的与车体结合在一块，浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外型的重要部件。
2  保险杠喷涂工艺介绍      　 2.1  工艺流程：
工件上线→预脱脂→脱脂→水洗①→水洗②→纯水洗→吹水→水份烘干→冷却→转挂→擦净、打磨→火焰处理→静电除尘→喷底漆→流平→喷面漆→流平→喷罩光漆→流平→固化烘干→检查、抛光、检验→工件下线。
2.2  保险杠喷涂的工艺说明：
塑料保险杠喷涂作为比较高档的表面涂装工艺手段，整个过程的质量要求极为严格，用涂料厂商的整个表面处理工艺过程，包括前处理过程，喷涂过程到固化过程都需有严格的质量控制，以保证保险杠涂装的质量。        保险杠喷涂工艺多采用多层喷涂，本文采用“三喷二烘”的工艺，以充分发挥油漆的耐久性、耐候性的优势。喷涂设备必须保证有出色的雾化效果，保证喷涂层的均匀性，涂料中的金属微粒的分布，直接影响涂层的外观效果。涂层均匀，质量优秀的涂层具有金属光泽，颜色鲜明、明显的立体感。而使用不合适的喷涂设备的喷涂层，会产生颜色不均，表面有阴影或涂层不牢。大大影响了保险杠的装饰效果。
以下为塑料保险杠喷涂工艺的具体说明：
2.2.1  表面处理：
前处理是涂装作业的基础，是不可缺少的重要工序，是提高保险杠涂膜附着力、耐蚀力的关键环节，因而前处理质量高低，直接关系到保险杠喷涂质量的优劣。表面处理一方面提高涂膜的防腐防锈性能，延长涂膜的使用寿命，另一方面提高涂膜对保险杠的附着力，另外能使保险杠得到均一的涂膜性能。
表面处理主要包括三个方面：    （1）、从保险杠表面去除各种污垢。如除油（也称脱脂），以保证涂膜的理化性能和产品的质量。常见的污垢有：灰尘、油污、旧涂膜等。   （2）、对经过清洗的保险杠的表面进行各种化学处理，以提高涂膜的耐腐蚀性和涂膜与工件表面的附着力。    （3）、采用机械的办法消除保险杠的加工缺陷，调整基体表面的粗糙度，以提高产品的外观质量和附着力。
2.2.2  水份烘干：      烘干的目的是使保险杠表面生成的化学转化膜充分脱水，获得较佳的附着力和耐蚀力。但烘干温度不应过高,否则过度脱水会引起涂层性能大幅下降。
2.2.3  表面喷涂：      通常保险杠表面层由多道作用不同的涂膜组成。现喷涂工艺多采用湿喷湿的喷涂方式，这样既可节省能源、简化工艺，又能适应大批量流水线生产的需要。
目前比较先进的涂装线由喷漆机器人、双组份供漆、自动换色、工件识别、同步、总控等子系统组成，具有自动换色、自动识别、同步运动、离线仿真等功能。多台机器人依次运动，一次完成打磨擦净、火焰处理、静电除尘、底漆、面漆和罩光漆喷涂等工序。当然，完全用机器人这种全自动作业方式进行各工序作业，投资和运行成本相对较大，当前在国内大多数生产企业中还没有应用到这个领域。
（1）、打磨擦净：    保险杠经过表面处理后，第一道工序是打磨擦净，这道工序可根据工件的表面实际情况可以省用，但对工件表面有凹凸不平或其它损坏现象，必须进行这道工序的作业，然后进行表面擦净清理工作。     （2）、火焰处理：    火焰处理这种方法是利用高温（3000°F以上）气体火焰使塑料的表面氧化。火焰激活空气中的氧分子，使它们在材料的表面形成带有碳分子的极性分组。表面分组极性的增加和氧化减少了塑料的表面张力，增加材料基体对油漆的吸附力。保持一定的火焰温度和距离，是在适当的移动速度下对工件表面进行的一种喷涂前的处理，以达到降低工件表面应力，提高工件表面的附着力，提高喷涂的质量。     （3）、静电除尘：   可以去除工件表面由于静电吸附的毛刺，保证工件在喷涂前的洁净度，有利于提高喷涂过程的良品率。主要设备可以用静电除尘枪、静电除尘离子风机、静电除尘离子除尘风棒等。  （4）、涂底漆：  涂底漆的目的在于提高涂层抗渗透能力，增强对基材的保护，掩饰金属表面细微缺陷，加强面漆与金属表面的附着力，保证面漆涂层的颜色均匀性。漆层厚度通常为5～8µm。  （5）、涂面漆：  保险杠经涂底漆、底漆流平后涂装面漆，这是完成涂装工艺过程中的关键阶段。涂面漆的作用是在于提供所需的装饰颜色，使外观达到设计的要求，并且保护金属表面不受外界环境大气、酸雨污染的侵蚀，防止紫外光穿透，大大增加抗老化能力。在多层喷涂中面漆涂层较厚，通常为30～35µm。 （6）、涂罩光漆：  涂罩光漆的作用是在于增强面漆涂层抗外界侵蚀能力，保护面漆涂层不被氧化，增加面漆色彩的金属光泽，使产品外观更加鲜艳。漆层厚度通常为10～15µm。
（7）、流平晾干：   流平晾干是一个涂层中溶剂或水份蒸发的过程，从而允许涂膜达到晾干可触摸或晾干到可再喷涂的状态。流平效果如何取决于稀释剂的挥发速度。快干稀释剂可减慢漆膜的运动和流动，导致涂膜产生桔皮、干喷、湿化不好等缺陷。慢干稀释剂留在湿膜内的时间较长，可使漆膜光滑，但会产生流挂、花斑和颜色不一致。所以应随时观察流平效果，控制好溶剂挥发速度，确保漆膜流平较佳。同时流平区必须保持干净、无尘。  （8）、烘烤固化：   喷涂好的保险杠经流平后，需进入固化炉进行固化处理。涂料的烘烤固化是油漆的一个熔融、化学反应过程，它使涂膜变硬、耐摩擦，是涂装工艺中重要的一个环节。完全的烘烤包括烘烤时间和温度，它将决定涂膜的性能和特性。烘烤不足可导致涂膜厚度不均匀、附着力差、耐候性差、强度和硬度下降；烘烤过度轻则涂膜失色，重则涂膜焦化，机械强度严重下降。
2.2.4  工件运输：   根据我们现有工程实例和大多数用户的要求，一般前处理、后处理都采用滑撬地面链输送，滑撬上摆设双工位，连续运行。也有前处理采用吊挂形式，后处理采用地面链的运输方式。
2.2.5  质量检验：   目前主要以《美国汽车安全技术法规》第15篇第38章《国家交通及机动车安全法》为准则，严格的质量检查才能保证高质量喷涂产品。   3  结束语：  我国保险杠产业发展前景广阔，随着汽车车型的增加、产销量的扩大，保险杠的需求也将随之增长。汽车保险杠配件、备件市场需求量的同时增加，将给汽车保险杠生产企业带来巨大发展机遇。
在保险杠需求数量增长的同时，经济附加值高、技术含量高的轿车彩色保险杠正呈现全面替代本色保险杠的趋势。目前国内轿车使用彩色保险杠的比例为60％～70％，估计到2006年，轿车将基本全部使用彩色保险杠，轻微型客车中也将有30％左右采用彩色保险杠。