基于3C1B车身涂装工艺的套色一次面漆 工艺设备研究

田明辉 胡 波

（上汽通用五菱青岛分公司，青岛 266555）

1 研究背景

套色车是在同一车身上喷涂不同颜色的车辆，与原来黑、白、银为主的单一色调不同，更能彰显多彩时尚的特点，满足消费者日益变化的个性需求，已成为汽车涂装发展的流行趋势。然而，大部分主机厂喷涂车间在套色车的实际生产过程中，由于原有工艺设计没有专用的套色线，通常需要改造并进行回线二次喷涂生产，导致生产效率相对较低、生产成本相对较高，面临着套色车需求量高和总产量低的双重矛盾。因此，研究涂装生产的套色工艺改造具有非常重要的意义。

上汽通用五菱青岛分公司经过两年的技术研究和应用，最终在原3C1B工艺上实现了套色车的应用，并开展了从静态工位遮蔽到间歇动态遮蔽，再到一次过线的套色生产3次工艺改进。一次套色能够在车辆涂胶工艺之后，直接使用烘干炉对顶板套色进行烘烤。通过对材料的改进，最终实现了湿胶状态下的喷涂作业，且漆雾扩散过程更快，烘干时间更短，是传统烘干时间的50%左右。在实际生产过程中，通过对生产布局进行研究分析，在既有的生产条件下对喷漆系统进行了更大程度的优化，有效解决了烘干气体的排放问题。

2 3C1B工艺的特点

3C1B工艺是行业内紧凑型环保工艺的代表，目前已被广泛应用，如上汽通用五菱在2017年完成了此工艺的改造施工。与传统的汽车涂装工艺相比，该工艺在包括中涂、中涂闪干、面漆烘干外工艺的同时，取消了中涂烘干工序，避免了在打磨、擦净和烘干过程中对各种设备的使用量，能够进一步提升车辆生产速度，降低生产过程中的能源消耗，同时减少生产中的各种资源消耗。

3C1B材料配方中采用了特殊的丙烯酸树脂和高韧性聚酯树脂，可通过调整中涂的树脂结构及溶剂来优化固化速率，使其与漆面保持更加良好的湿碰涂装性能。另外，在这一过程中应尽量增大黏度和接触变形，以保证溶剂挥发过程中不会对铝粉片的定位精度造成非常严重的影响。同时，为了保证工程施工效果，应确保施工环境的温度和湿度在合理范围之内。

3 生产方案分析

在3C1B工艺实际使用过程中，套色车生产通常会采用以下方案。第一，采用回线生产的方式，进行两遍面漆线。该生产方式的使用灵活性强，可以在各种3C1B涂装线上应用，但由于需要进行回线生产，其节拍损失相对较大，各种涂料浪费问题相对较大，比较适合套色车的生产，套色车的比例可以占到5%左右[1]。第二，在车辆清漆之前，将他色车身进行套色喷涂，完成之后再回线到清漆站开展喷漆工作。在该方式的实际应用过程中，往往会出现以下3个问题：套色车弹车后归队，导致实际生产难度相对较大，无法满足批量化生产的实际需要；如果对生产线进行改造，各种设备的空间重新布局难度较大，难以满足高效生产的具体要求；对生产线设计要求相对较高，车辆生产成本相对较高。第三，在完成面漆烘干工艺之后再进行套色喷涂，然后对车辆开展喷涂作业。在该方式实际应用过程中也会面临3种问题：套色车正常喷涂之后，需要重新增加喷涂工艺；为了保证喷涂工艺的合理性，需要增设存储区，对喷涂站重新进行布局处理；需要额外增加套色站，增加了工艺成本[2]。

通过对3种生产工艺综合分析可知：若采用方案一进行生产，其产能相对较低，是传统工艺的50%左右，且面漆线制造成本相对较高，涂料使用成本经常会出现翻倍的问题，难以有效完成批量化生产；若采用方案二进行生产，需要在面漆之后增加套色喷涂段，需要多增加打磨、遮蔽、喷涂、去遮蔽等工艺，对原有工艺布局和厂房改造工作要求较高；方案三与3C2B工艺相比，其制造成本相对较高。大量研究显示，通过在3C1B工艺生产线上应用一次面漆工艺，能够显著降低车辆的生产成本。

在套色车生产过程中，需要完成两次颜色喷涂，若只是采用传统的3C1B工艺，往往只有一个喷涂工艺段，无法完成两种颜色的喷涂。目前，在行业生产中，经常会采用回线的方式，生产批量并不是非常大，从而导致工艺生产成本较高，对生产工艺布局要求较高，一定程度上制约了车辆产能的提升。为了进一步提升套色车的产能，降低车辆生产成本，可以在当前的3C1B生产工艺下，合理应用一次面漆工艺。

4 生产工艺分析

在实际3C1B工艺应用过程中，需要利用现有的胶烘干设备，在胶烘干前增加擦净和喷涂室体、送排风及喷涂设备，而且在涂胶结束后需要在湿胶状态下对车顶套色区域进行喷涂，待油漆流平后进入胶烘炉进行烘烤。在车顶烘烤工艺结束之后，需要开展车辆顶部的遮蔽工作，遮蔽完成后到3C1B生产线中进行色漆喷涂。在喷涂清漆之前，需要摘除掉遮蔽膜，然后对整车喷清漆，最后到面漆烘炉烘干，具体如 图1所示。

为了有效实现该工艺，需要解决以下问题。第一，湿胶后直接喷涂油漆时，需要考虑湿胶和油漆的配套性。因为胶烘干炉比传统的面漆烘干要少50%的时间，无法满足顶部套色油漆的完全烘干，所以需要重新开发油漆来解决以上问题。这和3C1B的湿碰湿方式不同，而且套色部分只喷涂了色漆和清漆，属于免中涂工艺，因此开发油漆要充分考虑油漆的耐候性，做好各项试验，确保油漆性能可以达到要求。第二，认真做好漆膜厚度的控制工作。为了保障新开发的套色油漆性能，设计的套色油漆往往比传统的色漆膜厚要厚得多，因此喷房设计工位时要考虑两站喷涂。胶烘房从正常温度上升到140 ℃的高温需要经历3 min，在这一过程中，由于环境温度上升较快，素色漆膜容易出现起泡等问题，因此需要认真做好调试阶段枪距、喷幅、节距的调整工作。第三，套色喷漆雾会对顶部以外区域造成比较严重的污染问题，若处理不当会导致外观变差，从而无法下线。因此，需要在工艺应用过程中，认真做好相关工艺参数的调整工作，从而消除漆雾对后续喷涂所造成的影响，保证漆膜外观能够满足生产的实际需要。另外，还可以在遮蔽之前增加打磨工位，对过喷涂区域进行预处理，或在喷涂前增加预遮蔽的工艺[3]。第四，打磨处理。在车辆喷涂完成后，需要及时开展喷涂外观检查工作，对出现喷涂质量缺陷的部位及时开展打磨处理，以保证漆面的光滑程度。第五，去遮蔽。通常，在3C1B中可以去遮蔽的环节在色漆闪干后和手工喷涂清漆之前。这一过程比较短，在不影响线速的情况下，此区域需要增加人员配备。同时，实际运行中还发现，顶盖去遮蔽后杂质缺陷很多，需要遮蔽人员进行相应的顶盖擦拭工作，还需要在改造套色喷涂到中涂喷涂这一过程时尽量封闭，以减少环境污染。

在实际生产过程中，可以在密封胶和胶烘干工艺之间增加专门的套色喷漆生产工段，并充分做好该工艺段的调整工作。可以在20 m的长度区域内充分做好各种套色生产设备的布局工作，并根据生产的实际需要，合理布局套色喷漆室，如可以直接布置在厂房的二层，并建立干式喷漆室或湿式喷漆室，以避免楼板在使用过程中出现承载能力不足的问题。在套色油漆烘干的过程中，需要认真做好废气的处理工作，计算清楚油漆中溶解剂的含量，将废气直接导入焚烧设备，以保证对废气处理的环保效果[4-5]。另外，由于需要根据套色颜色新增输漆系统，要充分考虑新建调漆间的各项要求，在输漆系统中增加温控系统，并在加料装置中配置主副罐，以方便油漆黏度的调整，保障喷漆的稳定性。遮蔽室体的设计要考虑套色节拍，如间歇动态套色线相比静态室体节拍更高，空间利用率更好。同时，遮蔽室体前要考虑车体缓冲，以便于生产的连续稳定运行。

通过以上分析可知，一次套色的优点很明显，一方面大大提高了套色车的生产能力，可以做到满节拍的套色运行，另一方面由于减少了车体的二次过线，效率及能源成本得到了大幅改善。然而，与二次过线相比，一次过线在去遮蔽、喷涂、擦净等新增区域增加了大量的人员，一个70JPH的生产线单班大约增加50人，会导致后期的人员成本增加。因此，在改造设计时需要充分考虑该因素。上汽通用五菱青岛分公司在套色改造时，考虑到满节拍运行时，喷涂共3个工位，因此采用手工喷涂套色部分。设计上将新增喷漆室的排风分两段设计，前两个工位一段，第三个工位和流平室一段。当套色半节拍及以下运行时，只使用喷房最后一个工位的排风系统送风降频；当满节拍 时，才全部开启两台排风。同样，遮蔽室也设计为两条线：当套色半节拍及以下运行时，只开启一个遮蔽室，并将遮蔽人员减半；当半节拍以上运行时，两条遮蔽线同时运行。同时，还应考虑到新增喷漆人员和现有喷漆人员的岗位协调性，以降低套色需求不足时的多余工时。具体新增人员分布如图2所示。

5 结语

随着时代的不断发展，车身靓丽色彩和个性化发展的需求不断增加，车身颜色越来越多样化，对开展汽车套色生产提出了更高的要求。针对传统3C1B生产工艺应用中出现的问题，企业技术管理人员应当引起足够的重视，认真分析造成这些问题的原因，合理研究3C1B车身涂装工艺中套色一次面漆工艺存在的问题，从而有效降低生产成本，提升生产效率。