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【技术简讯】电泳仿真在生产线改造方面的应用


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软件简介

仿真原理


涂装电泳涉及复杂的物理化学过程
· 环境影响因素
· 材料性能影响因素
· 工艺参数因素
· 车型设计参数因素
···········
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通过计算机求解电化学方程，进而计算出电泳膜厚分布情况
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仿真工作内容


通过输入油漆性能、电泳槽参数（槽体尺寸，阳极位置和尺寸等）、工艺参数（电压程序、通电时间、轨迹等）及白车身数据进行仿真计算，最终得到涂层厚度分布和电流密度分布情况。
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仿真流程


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仿真应用领域


优化车身设计
· 确定涂装工艺可行性，排查重大风险区域
· 优化车身设计，提高膜厚均一度…
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优化工艺流程涉及阶段
· 确定选择出最佳的工艺参数
· 新槽体的效果，调整阳极电压程序…
生产线设计阶段
· 新设计的生产线能否满足设计要求   
· 更换阳极位置，添加辅助阳极，生产线提速…   
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案例介绍

案例一：确定最优电压值


项目背景
· 多车型（轻中重）共线生产，各车型驾驶室尺寸差异较大
· 目前各车型采用同一电压参数进行电泳
· 为满足尺寸较大驾驶室漆膜厚度要求，电压设定值较大，导致轻卡等尺寸较小驾驶室内外表面漆膜厚度远超标准要求，造成不必要的材料浪费
客户需求
通过调整电泳工艺通电电压值来降低车身的内外表面电泳膜厚。
面临困难
· 无可参考的车身内外表面电泳膜厚~电压关系的经验数据
· 在量产线实车上进行验证研究，有质量风险
实施方案
保证其他工艺参数不变，通过分别调整每段电压值，来得出能够满足内外表面膜厚要求的最低电压方案。
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仿真结果
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仿真结论
综合两款车型的六种方案结果，判断方案三即一段电压100V、二段电压150V、三段电压250V能够满足内外表面电泳膜厚的最低标准。

案例二：多方案验证门槛膜厚提升效果


项目背景
现有生产线状态下，门槛部位腔体电泳仿真膜厚不满足涂装质量要求（平均10μm，最低8μm）。
客户需求
通过多种方式来验证门槛膜厚提升效果，从而选择成本最优，对生产线整体影响最小的方案。
面临困难
· 部分方案，对现有生产线改动较大，影响生产计划
· 在量产线实车上进行验证研究，成本高，同时有质量风险
· 无可参考的经验数据
实施方案
· 方案一：顶部阳极改为IGBT单独控制，设置不同的电压，侧部阳极电压值重新设置。
· 方案二：顶部阳极单侧数量变为2根，侧部阳极电压值重新设置。
· 方案三：降低链速，延长电泳时间。
· 方案四：全部阳极改为IGBT控制，重新设置电压程序。
仿真结果
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仿真结论
考虑改造成本、生产计划等因素，在满足膜厚质量的前提下，选择成本最低、对产线影响最小、最易实施的方案一。

案例三：提链速、增电压、提产能


项目背景
为满足市场需求，工厂需通过改造，在满足膜厚质量要求的前提下，实现产能的提升。
客户需求
通过验证提升节拍，增大电压能否在保证电泳膜厚质量的前提下，实现产能的提升，从而决定是否改造阳极。
面临困难
· 生产节拍的改变，对现有生产线改动较大，影响生产计划
· 在量产线实车上进行验证研究，有质量风险
实施方案
通过提升链速，缩短18s电泳时间，同时增大电压，以保证膜厚质量。
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仿真结果
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仿真结论
· 提高链速，增大电压，门槛腔体内部无法满足≥12μm的电泳膜厚质量要求
· 通过仿真验证，通过提高链速，增大电压，无法保证膜厚质量，因此需要针对阳极进行改造

案例四：生产线改造，提升膜厚质量


项目背景
现有生产线状态下，尺寸较大的厢式货车，内外表面电泳膜厚不满足防腐质量要求。
客户需求
通过改变阳极直径、数量，降低节拍，延长电泳时间，增设辅助阳极综合考虑来验证膜厚提升效果，从而确定改造方案。
面临困难
· 上述方案的改造，操作不便，对现有生产线改动较大，影响生产计划
· 在量产线实车上进行验证研究，成本高，同时有质量风险
实施方案
· 侧部阳极数量由96增加到112根，直径由48mm增大到60mm
· 节拍从24JPH缩减为18JPH
· 车内增设尺寸为8000*10*12mm的辅助阳极
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图示仅为辅助阳极示意
仿真结果
原始仿真结果
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改造方案仿真结果
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仿真结论
通过仿真验证，按上述方案实施后，车身内外表面膜厚均满足质量要求。

案例五：降低外表面膜厚、降成本


项目背景
现有生产线状态下，外表面膜厚过高，造成油漆涂料浪费。
客户需求
现场电压已调至最优，通过改变阳极位置排布、数量及有效长度来验证膜厚降低效果，在保证内外表面及内腔膜厚质量的前提下，减少涂料浪费，实现涂料成本的降低。
面临困难
· 阳极的改造，操作不便，对现有生产线改动较大，影响生产计划
· 在量产线实车上进行验证研究，成本高，同时有质量风险
实施方案
· 改变顶部、底部阳极的数量及排布位置
· 通过遮蔽的方式，改变侧部阳极的有效长度、数量
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仿真结果
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仿真结论
· 通过仿真验证，最终选择阳极遮蔽，前6根半截，后3根半截，后部遮挡25根，遮挡高度1m，底部阳极12根，正对门槛孔的方案。
· 在保证内腔膜厚质量的前提下，该方案对外表面膜厚降低最为明显。
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总结


仿真软件的可操作性

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· 改造方案通常涉及槽体尺寸、阳极参数、辅助阳极、链速（节拍）、电压程序五个方面。
· 电泳仿真软件在线体改造的五个方面，均可实现快速准确的模拟仿真。
+86-21-56550063
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上海市嘉定区叶城路925号B区4幢J3343室
微信公众号：glb-china
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