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年底又是買車的高峰時節(jié),大家在4S店前看著一輛輛流光溢彩的車子,是不是希望馬上開回家。作為外貌協(xié)會的買家,光彩照人的車外觀無疑是選車的重要考量因素。像下圖這樣光潔、明亮帥氣的跑車無疑更能抓住這些買家的眼光。
只是有些藕粉寶寶領(lǐng)車的時候會在車身上偶爾發(fā)現(xiàn)下面這種小波紋,表面有點(diǎn)像桔子皮表面。雖然不影響整體性能,但不免讓拿車的心情大打折扣。
這種汽車表面質(zhì)量缺陷稱為“桔皮”(英文:orange peel effect)。桔皮是評價(jià)車身面漆涂裝質(zhì)量的一個重要指標(biāo),也是面漆涂層最常見和難以控制的缺陷之一。導(dǎo)致出現(xiàn)桔皮的因素很多,按照“人、機(jī)、料、法、環(huán)”的生產(chǎn)質(zhì)量管理原則來分類,下圖是面漆產(chǎn)生桔皮的魚骨圖[1][2],可以看到車身板材的粗糙也是產(chǎn)生桔皮的因素之一。接下來讓我們來看看車廠是如何評估“桔皮”?
如何評判桔皮?
桔皮檢測目前主要采用目視和桔皮儀測試兩種方法[3]:
1)目視是通過人眼的觀察和對比來評估。人眼在零部件漆膜上找到反射的光源(一般是直線雙管熒光燈),然后用人眼對反射光源的清晰度進(jìn)行觀察來評估漆膜外觀桔皮狀態(tài)。像下面這兩張圖右圖的邊界就相對模糊,所以桔皮質(zhì)量較差。在極少數(shù)特殊情況下,也會通過用手觸感來粗略比較桔皮狀態(tài)。
為了更好的規(guī)范評估,在評判時有一套標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行對比。桔皮由粗至光滑,每塊板標(biāo)有相應(yīng)的額定值(依次從 1 到 10),代表桔皮目視效果從劣到優(yōu)。數(shù)字越大,板的質(zhì)量越高。當(dāng)然檢測員標(biāo)準(zhǔn)操作流程也是評估的一部分,這里不一一詳細(xì)敘述。
2)隨著消費(fèi)者要求和市場更高要求,降低目視評價(jià)的風(fēng)險(xiǎn),車廠采用桔皮儀來進(jìn)行數(shù)據(jù)化測量評價(jià)。
為了更好的模擬人眼的觀察,科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)人眼可見的漆膜表面的結(jié)構(gòu)尺寸基本在0.1-30mm 范圍內(nèi),在這范圍內(nèi),人眼對漆膜波紋結(jié)構(gòu)的分辨率與所處的觀察距離相關(guān)的,像下圖所示:
當(dāng)我們處于遠(yuǎn)距離(3m)觀察時:能看到的 90%以上都是 10-20mm 波長的漆膜表面波紋,小于 1mm 波長的表面波紋就很難觀察到;
當(dāng)我們處于近距離(40cm觀察是):能看到的 90%以上都是 1-3mm 波長的漆膜表面波紋,小于 0.1mm 波長的表面波紋就很難觀察到。
桔皮儀根據(jù)這樣的原理,利用 60°激光聚焦在漆膜表面10cm 直線長度的距離內(nèi)定量測定出其表面起伏波紋,測得漆膜表面的光學(xué)輪廓獲得一組準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),然后會按照一定的算法(擬合目視評價(jià)效果)轉(zhuǎn)換成輸出的數(shù)據(jù)。
為了模擬人眼的分辨率, 儀器通過濾波器將波長 1.2 -12 mm 的測量數(shù)據(jù)歸納為長波 Lw, 代表了表面較長波長的漆膜表面變化,即遠(yuǎn)距離可以觀測到的漆膜表面桔皮結(jié)構(gòu);將波長 0.3-1.2 mm 的數(shù)據(jù)歸納為短波 Sw, 代表較短波長的漆膜表面變化,即近距離才可以觀測到漆膜表面桔皮結(jié)構(gòu)。
如何檢測鋼板粗糙度?
前面提到車身板材粗糙也是產(chǎn)生桔皮的因素之一,那么鋼廠又是如何來檢測和評估冷軋和鍍鋅板的粗糙度呢?與桔皮儀稍有不同的是,粗糙度儀的測量是用尖端很細(xì)(大約2um)的接觸式針來沿著鋼板表面行走[4][5],然后采集到如下圖1所示的真實(shí)曲面。儀器通過一定分離可以得到兩組波形。對于2這種短周期的波形,稱為“粗糙度”,而對于3這種較長周期的波形,稱為“波紋度”。[4]
以國標(biāo)GB2523-2008 冷軋金屬薄板(帶)表面粗糙度為例,里面提到測試參數(shù)用來抑制短波部分的波長一般為0.8mm, 用來抑制長波部分的波長一般為8mm,用來測試Wca的測量長度一般為25mm。
前面我們看到影響桔皮的是兩種波動:長波(1.2mm~12mm)和短波(0.3mm~1.2mm),對應(yīng)到鋼板表面粗糙度的測試參數(shù),可以看到粗糙度和波紋度會影響長波值,粗糙度主要影響短波值。
最后想再多說一句,目前國內(nèi)鋼廠和車廠都有各自標(biāo)準(zhǔn)檢測粗糙度(Ra /RPc)或者波紋度(Wca)。大家在拿到檢測報(bào)告時,需關(guān)注報(bào)告上注明的標(biāo)準(zhǔn)和檢測參數(shù)設(shè)置(如波長wavelengths設(shè)置范圍和極限值Limits)。(下圖所示的Wca測試波長與GB2523的Wca測試波長不一致)。