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安川喷涂机器人之高压静电喷涂金属漆静电痕的分析与控制
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随着汽车涂装清洁生产和工业自动化的不断升级，高压静电机器人喷涂成为汽车涂装普遍使用的喷涂工艺，提升了涂料利用率并实现了喷涂无人化。自动化程度很高，不仅能识别车型，自动换色，还能按照不同的喷涂工艺自动调节供漆供气量、雾化旋杯的转速及行程（速度、轨迹），实现自动清洗等。无论从降低油漆材料成本、提升喷涂效率和改善喷涂工的劳动强度的角度考虑，还是从提高油漆车身外观质量和节能环保的角度来考虑，高压静电自动喷涂技术在汽车涂装领域具有重要地位并成为行业发展的方向。静电痕是高压静电喷涂产生的新的漆膜缺陷。当车身喷涂面静电分布不均时进行静电喷涂，在静电场的作用下颜料或金属粉聚集产生线状或点状不规则的印痕缺陷。静电痕问题直接影响油漆车身一次交检合格率，一旦产生，只能返修处理。声明：本媒体部分图片、文章来源于网络
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一般素色漆静电印痕呈线状不规则分布，金属色漆呈点状不规则分布，严重时一台车身有多处印痕。线状印痕中间部分颜色较深，在显微镜下观察为色浆颜料的聚集；点状印痕中间呈黑色，在显微镜下观察为连续金属粉的堆积。产生静电痕的因素很多且抽象，需要对影响的因素进行排查和验证，*终找到原因而消除。本文对高压静电喷涂产生的静电痕问题进行深入探讨，从设备、工艺、材料、环境方面分析并验证静电痕产生的原因，制定了解决和预防措施。
2 设备对静电痕的影响
影响静电痕的设备主要有滑橇和离子风装置。
2.1 滑橇
滑橇是汽车涂装普遍使用的输送车身的载体并与车身直接接触的设备，高压静电喷涂的静电场电荷是通过滑橇支点导到输送链来消除的，滑橇导电性的好坏对喷涂时的静电分布有较大影响。喷涂滑橇是通过支点与车身接触的，经过反复使用后，滑橇支点处的PVC胶和油漆未及时清理掉，表面形成了绝缘或半绝缘的漆膜和PVC胶，导致支点与车身接触不良，影响滑橇与车身的导电性，车身电荷不能及时释放掉，造成车身局部静电分布不均，喷涂时形成静电痕。
一般涂装线均为混线生产，涉及车型和颜色较多，现场出现静电痕时，可以通过统计各车型和颜色出现静电痕的状态来排除滑橇导电不良而造成的静电痕。静电痕统计见表1。
滑橇为各车型共用滑橇，车型1各种颜色油漆均出现静电痕问题，表现在金属漆车身上且频次较高的是血石红油漆车身，比例约12%，其他金属漆约1%。通过分析可以判定静电痕问题发生在车型1上，并排除了因滑橇导电不均造成的静电未有效释放的影响。
2.2 离子风装置
离子风装置是通过吹出一定压力的离子化空气来消除车身表面带电吸附的颗粒。离子化空气是压缩空气经过电离后提供的。离子风的质量和压力决定了其去除车身带电颗粒的效果。一般静电喷涂机器人配的离子风装置要求离子风的风压不小于0.15 MPa，吹净距离在300 mm左右。离子风装置是发生静电痕时需要排查的重要设备。测离子风装置的效果主要有两点：检查**部位是否带有交变电以确保去离子风的质量；检查去离子风装置的空气压力以确保吹净的效果。
3 工艺对静电痕的影响
机器人静电喷涂静电压越高，旋杯静电雾化和静电吸附的效果越好，上漆率越高。当电压超过4 300 V/cm就会产生静电火花，小于2 000 V/cm放电就很少。所以，在静电喷涂实际运用中，在200 ~ 300 mm的喷涂距离下一般将静电压参数设置在50 ~ 100 kV，另外，实际涂装时考虑到各涂料施工电阻的差异，静电压一般会控制在40 ~ 70 kV。
在静电痕问题解决过程中，发现静电喷涂机器人的喷涂距离、施工电压及停枪位置的不合理性对金属漆静电痕的产生影响较大。静电痕位置状态统计见表2。
某车型出现静电痕的位置均集中在静电喷涂仿形开关枪处，也就是喷涂仿形的一个喷涂轨迹区域结束到下一个喷涂轨迹区域开始的位置。通过统计分析也证实了静电痕问题发生与静电喷涂仿形轨迹的合理性有很大关系。
那么，依据真空点电荷强度：E=KQ/r2原理。机器人仿形轨迹距离车身越近，越容易产生静电痕。一般可以通过对机器人静电喷涂参数电压和喷涂距离进行调整，降低漆膜的静电作用，见表3。
另外，高压静电喷涂机器人轨迹停枪等待时，旋杯仍然有4万V电压作用在车身表面，使车身表面产生静电痕。因此，在解决静电痕问题上，需要对机器人喷涂仿形的停枪点轨迹进行调整，首先要避免停枪等待点作用在车身表面，一般把停枪等待点设置在风挡、车窗、下侧裙和轮罩以外的地方。
4 油漆材料对静电痕的影响
油漆材料种类与静电痕的关系很大，珠光漆和本色漆的车身很少发生，即使发生也很轻微，其主要发生在金属漆材料上。金属粉是金属漆的重要组成部分，无法改变，要控制金属漆静电痕只能通过调整施工状态来达到。
4.1 材料的施工状态
静电痕主要发生在金属漆材料上，是因为车身静电对金属粉比珠光粉的作用力大，使金属粉堆积产生静电痕。对静电痕缺陷样件进行镶嵌，经8 h固化后打磨抛光，在显微镜下观察样件纵剖面，见图1 ~ 2。
剖面图显示该类缺陷中心色漆底层有金属粉，*终造成色漆漆膜向金属粉中心聚集而使该处色漆层较厚且金属粉排列不整齐，造成了目视静电痕（黑点）的缺陷。某涂装线出现静电痕后对原漆电阻进行调整，对比分析见表4。
通过试验发现，提高材料电阻可以降低高压静电对金属粉的作用力，对改善金属漆静电痕有明显效果，见图3。
冬季是静电痕的高发季节，应提前做好静电喷涂防静电痕措施，适当提高金属漆材料的施工电阻值。电阻值的提高对静电喷涂的上漆率会有一定的影响，特别是对车身色差有影响，需要对静电喷涂的其他工艺参数进行微调和验证。
4.2 材料的管控
油漆材料电阻值是油漆性能的重要指标，也是影响现场使用效果的重要参考指标，如上漆率、静电喷涂的电压参数设置等。一般原漆的电阻值控制在500 ~ 1 000 kΩ，适当优化金属漆施工状态，提高其电阻值，降低慢干剂的添加量，可减轻金属粉的流动。
5 喷涂环境对静电痕的影响
喷漆室环境温湿度的控制对防止静电痕缺陷产生尤为重要；特别是过分考虑动能的消耗，冬季将喷漆室相对湿度控制较低会造成金属漆静电痕缺陷增多。
一般需要将喷漆室相对湿度维持在75%左右来提高静电在环境中释放的速度，漆膜才不会反渗而造成金属漆静电痕。所以，冬季环境干燥，控制喷房的湿度是关键，有必要增加喷房温湿度点检频次。
6 结语
静电喷涂的静电场无法目视到，且出现静电场不均的影响因素又复杂，极难控制。需要从设备、工艺、材料、环境等方面进行全方位控制，特别是对材料和设备关键性参数进行管控，才能有效预防金属漆高压静电印的发生。一旦发生，需要结合实际情况进行分析、排查、验证，找到产生静电痕的根本原因，不断总结，才能有效预防静电印痕的产生。
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