乘用车铝轮毂涂装工艺技术概述

   乘用车铝轮毂涂装工艺技术概述

罗豪,刘珊珊,李丹

（东风咨询有限公司  武汉 430056）

摘要：铝合金材料不仅密度小，具有适宜的力学性能、优异的耐腐蚀性是轿车实现减重、节能、环保和安全的首选材料。国内铝车轮生产工艺这几年发展迅速规模不断扩大。笔者结合自己的工作实际对流程车轮涂装工艺技术进行总结和概述。

关键词：乘用车铝车轮涂装工艺、工艺流程、设备特点。

一．前言
    铝合金材料不仅密度小，具有适宜的力学性能、优异的耐腐蚀性、可焊接性能、成型性能和良好的表面处理性能等特点，而且具备特有的再生性，是轿车实现减重、节能、环保和安全的首选材料。随着汽车制造业进入环保、节能和轻量化阶段，铝和铝合金制件已经开始在汽车上大量运用。根据最新研究结果表明，到2010年，世界三大主要汽车市场的平均用铝量将达到287公斤/辆。目前，北美的汽车平均用铝量居世界之首，而2002年欧洲汽车工业用铝量增长最快，每辆汽车平均增加用铝58磅，增长率为28%。汽车上应用的铝和铝合金部件主要为发动机和轮毂、传动装置、热交换器、车底盘和悬吊件、防护罩和车体结构件.汽车上广泛应用铝和铝合金部件，其中铝合金轮毂应用最为广泛。

我司参与规划设计了国内多条乘用车铝车轮涂装车间积累了铝合金轮毂的涂装工艺技术知识。下面对乘用车铝车轮涂装工艺技术进行总结和概述。

二．铝车轮产品参数介绍

轮毂尺寸图（图2）

③轮毂尺寸参数，见图2

③轮毂直径： 13英寸～22.5英寸，实际直径360mm～607.5mm

轮毂宽度： 4英寸～12英寸，实际宽度120mm～332.8mm

中心孔：   φ50mm～φ150mm

偏距：     －10mm～80mm

中心孔排水槽宽度：5mm～15mm

中心孔排水槽数量：无～6处

胎圈座角度5°

帽口直径40-70mm

帽口深度10-25mm

2.1.4产品设计重量：

13-19寸产品     ≤15kg

20-22.5寸产品   ≤35kg 

三．铝车轮的涂装标准：

2.1外观标准

作为汽车装饰的涂装铝车轮其外观要求尤为重要。常见的不良外观包括：异物、漆点、橘皮、流挂、脱漆、露底、色差、起泡。涂层的表面检查是最基本的最常用的检验。检验时要求光照在（900-1200lx）下进行100%目视检查。

车轮外观检查主要是在车轮外表面上分五个区。不同区的外观要求也不

同。

表1：

:表2：铝车轮全涂装轮圈外观标准GM：

注：每一轮圈外观不能有多于4种/个不良，间距不得小于50mm

目前现场车轮侧外观缺陷主要是A面的缺陷如下图所示现场A面出现颗粒需要返修：

2.2涂层性能标准：

铝合金车轮涂层性能要求主要是机械性能、耐盐雾性能、耐候性性能。具体指标如下表所示：

表3：铝车轮漆膜物化检验标准：

三．铝车轮涂装所用的辅料简介

为了满足铝合金车轮涂层的外观及性能要求，需要选择合适的涂装材料对铝车轮外表面进行涂装处理。涂装材料主要分三类：一是前处理材料、二是喷漆材料、三是喷粉材料。下面分别对这些材料进行简单叙述。

3.1 前处理材料

铝车轮在进入涂装前经过了铸造、热处理、机加工序。在这个过程中铝车轮表面形成了一层氧化膜，在机加过程中轮子表面上还沾上了铁屑、乳化液、杂质等污物。如下图所示：

通过图片可以清楚看到车轮外面雨一层泛黄的氧化物膜。因此在车轮涂装前需要对车轮表面进行前处理。前处理主要是四个作用：

⑴去除附在车轮表面的乳化液、杂质、油污等杂物，清洁车轮表面。

⑵去除车轮表面的疏松的氧化膜。便于后续涂膜的附着。

⑶在车轮表面形成一层致密氧化物膜增加车轮与涂膜附着力。

⑷对新形成的氧化物膜进行封闭处理，增加涂涂膜附着力和耐腐蚀性。

国内工厂大多采用的是凯米特尔整套前处理剂，对应上面的四项作用分别有四种药剂。

⑴脱脂剂：由碱性盐和表面活性剂组成。可以去除附在车轮表面的乳化液、杂质、油污等杂物，清洁车轮表面。

⑵酸洗剂（或表调剂）：是一种酸液可以去除车轮表面的疏松的氧化膜。便于后续涂膜的附着。

⑶钝化剂：即硅烷可以在车轮表面形成一层致密化学物薄膜膜增加车轮与涂膜附着力。

⑷封闭剂（Sam粉末）：是对新形成的氧化物膜进行封闭处理，增加涂涂膜附着力和耐腐蚀性。

3.2喷漆材料。

主要是为了赋予车轮表面不同颜色外观。主要由各种树脂、颜料、助剂、填料、稀释剂等组成。

3.3喷粉材料

铝车轮采用的喷粉材料有底粉和亮粉组成。底粉主要是负责车轮的耐腐蚀性，一般由环氧树脂、颜料、填料、助剂等组成。亮粉主要是给予车轮明亮的外观，使车轮看起来更加丰满同时兼顾车轮的耐候性。一般由丙烯酸树脂、颜料、填料、助剂等组成。

四．铝车轮涂装工艺流程

4.1主要工艺流程

为了达到铝车轮涂层的质量标准。所用铝车轮都要经过前处理工序和喷底粉工序。根据客户要求的不同还要经过喷漆和喷亮粉工序。

铝车轮的涂装工艺主要分成三种工艺：一是透明漆的全涂装工艺；二是透明粉的全涂装工艺；三是精车涂装工艺；四是特殊漆工艺（喷漆时喷一种特殊漆）。

透明漆的全涂装产品：上线→预处理→人工（预留机器人位）转线→喷涂底粉→机器人转挂→烘烤→在线打磨→机器人转挂→（喷涂底漆）→闪干→喷涂色漆→闪干→喷涂透明漆→烘烤→下线

透明粉的全涂装产品：上线→预处理→人工转线（预留机器人位）→喷涂底粉→机器人转挂→烘烤→在线打磨→机器人转挂→（喷涂底漆）→闪干→喷涂色漆→烘烤→人工转线→喷涂透明粉→机器人转挂→烘烤→下线

精车、精抛产品：上线→预处理→人工转线（预留机器人位）→喷涂底粉→机器人转挂→烘烤→在线打磨→人工转挂→（喷涂底漆）→闪干→喷涂色漆→烘烤→下线→机加精车/抛光→上线→预处理→喷涂透明粉→机器人转挂→烘烤→下线

特殊漆产品→预处理→人工转线→（喷涂底漆→闪干→喷涂色漆→闪干→）喷涂透明漆→烘烤→人工转线→喷透明粉→烘烤→下线

目前铝车轮产品大部分是全涂装产品其次是精车产品。为了满足铝车轮涂装工艺的要求铝车轮涂装线的基本配置是这样的：一条涂装生产线配备一条前处理线；一条底粉线；一条喷漆线；一条亮粉线。

不同产品工艺路线如下：

4.2主要工艺流程说明;

4.21前处理线

前处理线承担车轮表面的脱脂、酸洗、钝化、封闭、水分烘干及强冷等涂装任务。前处理线主要由前处理设备、水分烘干炉、水分烘干强冷、悬链输送等设备组成。典型的前处理线的工艺流程如下：

表4：

4.2.2底粉线

底粉线承担车轮表面喷涂底粉、转挂、底粉烘干、强冷等涂装任务。底粉线主要由除尘室、喷粉室、喷粉隔离间、转挂设备、粉末烘干、强冷室等设备构成。底粉线典型的工艺流程如下：

表5:

4.2.3喷漆线

喷漆线承担车轮的喷涂底漆、色漆、清漆、油漆闪干、烘干、烘干强冷等涂装任务。典型的喷漆线的工艺流程如下：

:表6：

4.2.4亮粉线

亮粉线承担车轮表面喷涂底粉、转挂、底粉烘干、强冷等涂装任务。底粉线主要由除尘室、喷粉室、喷粉隔离间、转挂设备、粉末烘干、强冷室等设备构成。底粉线典型的工艺流程如下：

表7：

五、铝车轮组挂方式说明：

铝车轮输送形式主要有两种，用于前处理线的吊挂式悬链输送系统和用于喷涂线的地面悬链输送系统。

表9：

⑴生产线吊挂方式的确定。

①前处理线

生产线的组挂方式见文章开头的对比表；从中可以看出前处理线的组挂方式有一挂2件和一挂3件两种。

前处理线的组挂方式是采用一挂2件还是一挂3件。需要综合考虑。总的来说一挂3件的效率高，前处理设备投资低；但是一挂3件人机工程不好。最高点和低点相差大，工人在上挂时需要弯腰。但是也可以采用两个上线或下线工位来上挂或下挂不同部位工件。如国内某铝车轮涂装车间为了让最高点车轮容易上挂或下挂再上挂或下挂最高点车轮时采用悬链下沉方式，地面做地沟来保证下降高度。如下图所示：

采用多设爬坡段虽然可以避免工人多余弯腰但是多出的爬坡段会使上下件工位显得很长，上下件必须在规定的工位完成，生产组织相对来说不灵活，增加上件托盘的倒运量。在前处理线向地面线转线区域则显得更不灵活。所以一般前处理线转面漆线采用的是机器人转挂。

前处理线转地面线机器人转挂照片：

一挂2件相对来说人机工程好些，也不需要为了上下挂方便设置多余爬坡段，相对于一挂3件生产组织更灵活。但是相对效率低些，前处理线投资成本高些。

前处理线选择一挂2件还是一挂3件需要综合考虑。如果生产线品种较少采用自动化进行转挂，则优先考虑一挂3件。如果产品品种太多或者投资所限，无法使用机器人转挂。则优先考虑一挂2件。

前处理2件/挂吊具图片：

②喷涂线

喷涂线地面链均采用的是地面链一挂1件的组挂方式.。

喷涂线地面链：

涂装车间的喷涂线也曾有采用过类似于前处理线一挂2件吊挂方式。

涂线采用一挂2件的悬链吊挂方式

这种方式自动化程度低，不能实现自动转挂和自动下线；喷涂也不能采用自动喷涂必须采用人工喷涂。所以目前这种吊挂方式已经不再被采用了。

⑷生产线节据的确定

生产线的节据在满足产品的通过性的前提下做的越小越好，节据越小链速越慢，设备的长度越小，生产效率越高，设备投资越低。从产品规格来看，车轮外径范围为：13-20英寸。由于19-20英寸的车轮很少。一般最大产品按18英寸来设计。19-20英寸采用间隔吊挂的方式。18英寸的车轮按通过性计算需要630mm的节据即可。保证车轮在爬坡时不磕碰。

前处理爬坡：                        喷涂线爬坡段：

在设计过程中药考虑19-20英寸大轮毂所占的比例。目前来看大轮毂所占比例是不断在升高的。所以有的产线节距就做到了700mm。还有产线做很多20英寸的大轮毂出口，所以节距需要做到了780mm。所以节距的确定主要是考虑产品的大小，生产组织的灵活性。

六．铝车轮涂装线的平面布置：

目前铝车轮涂装生产线的布置方式主要有三种布置形式；

一是二层布置。如国内某车轮涂装（1#线）：

                              二层平面布置(+6.00m)

一层平面布置（+0.00m）

二是单层双线布置；如国内某车轮涂装线（2#线）

三是单层单线布置：如：国内某车轮涂装线（3#线）

这三种平面布置方式对比分析：

表8：

从上表中可以看出：

①1#线由于采用双层布置其面积使用效率较低。由于多层厂房的一层通风采光不好，环境不好，不能布置主要的工艺设备，只能布置辅助设备和存储区。

②3#线采用单层单线布置工艺布置更紧凑，物流更方便。单位面积的产出最高。

③2#线，采用双线布置生产组织更灵活，但是双线也造成了设备利用率不高。运行成本高的问题，适合产品品种很多，生产组织要求很灵活的场合。

结束语：

铝车轮涂装工艺发展方向笔者认为主要是两个方向1是自动化，少人化。2是柔性化智能化。涂装线自动化程度已有很大的发展。目前仍然需要有工人操作的高强度工位主要有：喷漆/喷粉前上堵头工位、打磨工位、返修工位。随着技术的发展，这些工位以后也必将逐步被机器人取代。2是柔性化、智能化，铝车轮涂装线产品种类多，节拍快，每个产品工艺路线都不一样。靠人工调配的方式效率底，错误难免。如果能够实现由电脑智能化的调配生产，肯定能极大的提高生产的准确性，减少中间浪费。

参考文献：

王锡春《汽车涂装工艺技术》―北京:化学工业出版社，2004,12

王琛姣.铝轮毂的涂装技术工艺分析与研究[J].山东工业技术,2017,(13):4.

黄秉升.盐雾试验标准及其实施-涂料工业,2002(12):39-42.