润滑油用量对气缸泄漏和油漆缩孔的影响

引言

随着BC6型气缸的正式生产,该型号气缸出现的质量问题越来越多,气缸泄漏超标和油漆缩孔这两个问题集中出现在这个型号的气缸上,而其他各规格的气缸上这些问题并不多见。虽然出现问题的实物数量仅为1%左右,但一旦出现,现场操作人员的返工作业量就会相当繁重。因此,笔者带领团队进行了一系列实验,论证了润滑油用量对气缸泄漏和气缸外表面油漆缩孔的影响,以保证产品品质为前提,提高生产效率。

1论证议题

本文主要论证以下几个问题:

(1)造成气缸外表面出现油漆缩孔现象的原因是什么。

(2)造成气缸泄漏超标的原因是什么。

(3)润滑油与前面两个问题之间有什么关联,还有没有其他影响因素。

(4)真正能够从根本上解决这些问题的方法是什么。

下面就将着重对上述几个议题进行深入、详细的分析和说明。

2实验论证过程

2.1论证润滑油用量过多是造成油漆缩孔的主要原因

在正式生产BC6型气缸后,最先出现的问题是气缸喷漆后外表面出现小批量的油漆缩孔现象,且出现缩孔的位置都集中在气缸底部面(Base)的封盖(Cover)和气缸筒(Pipe)连接处,如图1所示,画圈区域就是油漆缩孔严重的位置。

图1油漆缩孔严重的位置

造成这一问题的主要原因显然就是Cover和Pipe表面粘附了异物,影响了油漆的附着力。那么这些异物从何而来?从气缸装配完成到上线喷漆之前,每一件成品气缸都由人工使用99%纯度的酒精进行整体擦拭清洁,且目视没有任何杂质粘附在外表面,所以基本可以排除外界因素的干扰。因此问题出现的时段基本就可以锁定在上线喷漆到下线这个过程中。

深入了解整个喷漆流程:上线保护—喷底漆—烘干—喷面漆—烘干—下线收尾,烘干温度设置为60℃。跟踪喷漆房的每一步工序不难发现,刚喷完底漆,气缸外表面还是湿润状态的时候,没有出现油漆缩孔的现象。底漆经过烘干后,发现有部分气缸外表面出现少量油漆缩孔的现象。接着由人工继续喷涂面漆,发现原先出现油漆缩孔的位置被面漆全部覆盖了。此时气缸外表面还是湿润状态,整体包括被面漆覆盖的部位都没有出现油漆缩孔现象。最后面漆经过烘干后,发现有部分气缸外表面出现了更多的油漆缩孔现象,出现油漆缩孔问题的不一定是原来出现过底漆缩孔现象的气缸,也不一定在原来出现过底漆缩孔现象的位置。

在经过一系列跟踪和观察以后,可以推断Cover和Pipe连接处涂抹在o型密封圈上的润滑油就是造成油漆缩孔的主要原因。其成因机制是:常温时,润滑油完全附着在气缸内的密封圈上:经过第一道底漆烘干时,有部分润滑油因为高温从Cover和Pipe的某个或多个接缝处溢出:经过第二道面漆烘干时,有更多的润滑油从更多的接缝处溢出。而润滑油与油漆接触会发生化学反应,严重影响油漆的附着力,从而产生油漆缩孔现象。

为了验证润滑油从Cover和Pipe接缝处溢出的可能性,同时拆解了喷漆下线后的这两个部件,发现Cover和Pipe接触的表面有深浅不一的油漆印记,且每个角区域的印记并不均匀。进一步测量Pipe表面的平面度,发现最高处和最低处的落差有2mm,与油漆渗入深浅的印记一致。这就验证了润滑油在高温条件下从Cover和Pipe接缝处溢出的可能性。

在实验过程中,还发现另一个可能的影响因素。如果用油漆配比机器配套的喷枪(俗称大枪)来喷漆,出现油漆缩孔的概率更高,问题更严重:但如果用人工配比配套的喷枪(俗称小枪)来喷漆,出现这一问题的概率较低,问题较轻微。原因在于小枪的喷漆密度和压强要远大于大枪,可以适当改善油漆缩孔的问题。

此外,在和油漆供应商沟通之后,可以通过调整油漆配方的方式改善这一问题,目前正在尝试中。

在发现润滑油用量过多会导致出现油漆缩孔问题之后,便提取了30件同型号的BC6气缸试验润滑油用量锐减后是否能消除油漆缩孔的问题。实验结果表明,所有气缸都没有再出现油漆缩孔的问题。这一结论沿用至今,没有再出现油漆缩孔问题,故该论证完全成立。润滑油用量的前后对比如图2画圈区域所示。

图2润滑油用量的前后对比

2.2论证润滑油用量增多是解决气缸泄漏超标的方法之一

在通过减少润滑油用量解决油漆缩孔问题之后,又出现了一个新的问题—气缸泄漏超标现象增多。一开始并没有把这个问题和润滑油联系起来,只是考虑到上述所提的Pipe基材平面度问题,o型密封圈问题甚至是人工操作问题。

对于Pipe基材平面度问题,同时拆开了30件BC6型气缸的Pipe和Cover部件,其中包括l5件泄漏达标的气缸和15件泄漏超标的气缸,发现这30件Pipe都存在平面度不好的问题,各个角区域的油漆印记深浅不一,验证了这一论点,说明Pipe基材平面度问题不是气缸泄漏超标的关键因素。

对于人工操作问题,猜测可能和现场操作员工在锁紧Cover和Pipe结合处的紧固螺栓的手法有关。如果直接将一角的螺栓用电动枪锁紧的话,很有可能导致Cover面翘起,无法再均匀紧固,造成缝隙过大。在监管现场员工操作的过程中,要求必须分两次对角锁紧固定螺栓。试验了30件气缸,结果仍然有部分气缸泄漏超标,说明人工操作问题也不是气缸泄漏超标的关键因素。

在查证o型密封圈的过程中,得知密封圈的线径设计尺寸是2.5mm,但实测结果都在2.3mm左右。由于密封圈是软质橡胶材料,故常规的尺寸测量方式不是很精确。

在询问了供应商后,得知供应商从未供应过线径2.5mm的o型密封圈。由于追溯o型密封圈的历史原因耗时较长,故暂未得到结论,但这是一个很重要的方向,后续会继续跟进这条线索。

在目前没有更好的方法解决气缸泄漏超标问题的前提

下,生产现场尝试了在喷漆下线的气缸出现泄漏超标的时候,拆解Cover和Pipe,在Pipe的o型密封圈上补涂适量的润滑油后,不做其他任何变动,重新进行装配并测试泄漏情况,发现所实验气缸全部解决了泄漏超标问题,说明润滑油可以对密封起到一定的补偿作用。

3结语

上述两个问题的出现给气缸生产制造了难题,因为润滑油用量过多会造成油漆缩孔,而润滑油用量过少又会造成气缸泄漏超标。在目前没有更好的解决方案之前,只能两害相较取其轻。如果油漆缩孔,需要花费大量的人工来打磨缩孔区域并重新补漆:而如果泄漏超标,则只需要绕过高温烘干后,拆解Pipe和Cover,在o型密封圈上补涂润滑油,再重新装配并测试泄漏情况。同样是返工,更适用于生产现场操作的是补涂润滑油,因为工作量较小。

经过多次实验论证后,能够同时解决气缸泄漏超标和油漆缩孔问题的方法是更换适合的o型密封圈。目前推测应该是正在使用的密封圈尺寸过小,不能完全补偿Pipe和Cover之间的缝隙,导致密封不可靠。今后我们会从这个关键点出发,尝试寻找尺寸更适合的密封圈。如果o型密封圈选型正确,理论上可以完全省去涂抹润滑油这一工艺步骤。这样无论是从气缸产品品质,还是节省制造产品工时来看,都是一次质的飞跃。