بنام خداوند جان و خرد
نقش پوششها در كيفيت ، قيمت تمام شده و زيبائي خودرو
Effects of Automotive OEM Coatings on Quality, Cost and Beauty
روشهاي پوشش دهي و رنگ آميزي خودرو بموازات پيشرفت و تحولات در صنايع خودرو از نظر مواد و روشهاي اعمال از ابتداي قرن بيستم تا كنون با موفقيتهاي چشمگيري روبرو بوده اند .
در اوايل قرن بيستم رنگهاي هواخشك در لايه هاي متعدد مورد استفاده قرار ميگرفت و هر لايه رنگ ، سمباده كاري و پوليش ميگرديد . اعمال اين لايه ها و انجام عمليات لازم بر روي آن به هفته ها زمان نياز داشت و تمام مراحل پوشش دهي بصورت دستي انجام ميشد .
بمرور ، الزامات و نيازهاي مختلفي ايجاب نمود كه پوششهاي پيشرفته تري مورد استفاده قرار گيرد . از جمله اين نيازها و بايدها نياز به توليد انبوه خودرو بود كه ايجاب مينمود پوششها سريعتر خشك و نهائي شوند . نتيجتاً هدفهاي اوليه چهارگانه زير در يكصدساله اخير مد نظر قرار گرفتند .
1- اينكه لايه هاي رنگ ميبايد از خواص بهتري در مقابل خوردگي برخوردار باشند .2- فامهاي مختلف دوام و مقاومت بيشتر داشته باشند . 3- اينكه با محيط زيست سازگارتر باشند . 4- اينكه اعمال آنها بصورت كاملاً خودكار انجام شود .
لزوم و شروع توليد انبوه در دهه 1940 ايجاب مينمود كه رنگها سريعترخشك و قابل بهره برداري شود . اين الزام موجب پديد آمدن پوششهاي لعاب گونه كوره اي شد و همزمان ، با توجه به محدود بودن مواد خام كه ريشه طبيعي داشتند ، زمينه را براي توليد مواد اوليه سنتزي فراهم نمود . زمان خشك شدن پوششها مورد توجه فراوان قرار گرفت . در نتيجه اين تحولات ، مراحل آماده سازي بدنه و رنگ آميزي شامل تميزكاري ، سمباده كاري و غيره ظرف يك شبانه روز انجام پذير گرديد .
تعداد لايه هاي رنگ به4 تا 5 لايه تقليل يافت. دراين دوره نيز پاشش رنگها كلاً بصورت دستي انجام ميشد. نقش لايه هاي رنگ به ترتيب، آستر اول بازدارنده خوردگي ، آستر مياني((Primer Surfacer، صافي سطح و مقاومت در مقابل ضربات سنگ ريزهكه دراين برهه ، آستر مياني در قسمت جلو و سطوح در معرض تابش خورشيد ، در دولايه اعمال ميشد و لايه هاي نهائي نقش زيباسازي و نيز مقاوم در مقابل عوامل جوي را بعهده داشت . درسال 1950 براي اولين بار پاشش آستر اول جاي خود را به اعمال بصورت غوطه وري داد . اين تحول موجب سرعت بيشتر پوشش دهي و تا حدودي خودكار شدن گرديد ولي چون آستر پايه حلالي بود درنتيجه تبخير حلال ها از نظر بهداشت و سلامت نيروي كار و خطرات آتش سوزي و انفجار ، راه حل بهينه نبود ، درنهايت منجر به پيدايش و معرفي آسترهاي پايه آب و بدنبال آن آسترهاي پايه آب قابل اعمال با روش غوطه وري با استفاده از قطب هاي الكتريكي (الكتروديپازيشن) گرديد .
آسترهاي غوطه وري الكتريكي در اواخر دهه 1960 از نظر جابجائي و نقل و انتقال مواد و نيز قدرت نفوذ (پرتاب) كه لازمه مقاومت در مقابل خوردگي بهتر قسمتهاي داخلي خودرو است تكامل بيشتري يافت .
در دهه 1970آسترهاي غوطه وري الكتريكي آندي كه غالباً برپايه رزين هاي پولي بوتادين بود جاي خود را به آسترهاي غوطه وري الكتريكي كاتدي داد كه چون برپايه پوليمرهاي اصلاح شده اپاكسي هستند و براي سخت شدن از سخت كننده هائي برپايه پولي يورتان ها استفاده ميگردد داراي خواص بازدارنده خوردگي بيشتر و قابليت نفوذپذيري بهتر و كاربري آنها نيز با مشكلات كمتري روبرو ميباشد همزمان با استفاده از آستر غوطه وري الكتريكي كاتدي بجاي آندي ، لايه نهائي رنگ بجاي تك لايه به دو لايه كه اول لايه نازك پايه و سپس ، لايه ضخيم جلا دهنده بي رنگ اعمال ميشود كه لايه دوم روي لايه اول بدون اينكه اولي در كوره پخته شده باشد اعمال ميگردد . به اين نوع پوشش نهايي ، پوشش دولايه اطلاق ميگردد .
لايه پايه ، رنگ دهي و جلوه ( مثلاً متاليكها ) را بعهده دارد و نقش لايه دوم كه غالباً برپايه رزينهاي اكريليك است و در تركيب آن از جاذبهاي اشعه ماوراء بنفش و افزودني هاي مقاوم ساز در مقابل سايش و خراش استفاده ميگردد افزايش طول عمر پوششها ميباشد . امروزه در بعضي از كشورها ، جلاي لايه دوم بصورت دوجزئي كه جزء دوم سخت كننده پلي يورتاني ميباشد استفاده ميشود . نتايج تمام اين تحولات ، پوشش مقاوم تر در مقابل خوردگي و دوام بيشتر است . براي مثال لايه جلاي نهائي ميتواند بيش از 90 درصد براقيت خود را پس از آزمون در شرائط جوي سخت مانند فلوريدا حفظ نمايد .
دو لايه شدن پوشش نهايي امكان استفاده رنگدانه هاي پيشرفته برپايه ذرات ميكا كه در زواياي ديد مختلف رنگ عوض مينمايند را نيز فراهم نمود كه به جلوه و زيبايي خودرو ميافزايد .
بموازات پيشرفت هاي فناوري پوششهاي خودرو ، تحولات عمده اي نيز در تجهيزات اعمال لايه هاي آستري – پايه و نهايي كه بصورت دستي و با استفاده از پاشنده ها اعمال ميشد رخ داد . روش پاشش دستي ضمن اينكه به مهارت كاربر نياز داشت بعلت تراكم بخارات حلالها در اطاقك هاي پاشش رنگ و نيز خطرات ناشيه از پاشش الكترواستاتيك براي نفرات پاشنده رنگ كه حتي استفاده از لوازم حاظتي و ايمني نيز نميتوانست مانع آن شود همراه بود . پاشنده هاي روباتي بطور كاملاً خودكار جاي پاشش دستي را گرفت كه از جمله امتيازات روباط هاي پاشنده خودكار كيفيت يكنواخت و بدون عيب فرآيند پاشش ميباشد .
در نتيجه تحولات در تجهيزات اعمال و كاربري ، امروزه كل عمليات تميزكاري ، آماده سازي سطح و رنگ آميزي خودرو تا مرحله شروع مونتاژ بدنه ، در يك زمان 8 ساعته امكان پذير ميباشد .
بدنبال اين پيشرفتها ، در برخي از كارخانجات خودروسازي ، پوششهاي پايه حلالي جاي خود را به پوششهاي پايه آب دادند .
اولين بار اپل آلمان در دهه 80 لايه پايه را كه از نوع حلالي بود با پايه آب ، جايگزين نمود و در دهه 1990 لايه آستري پايه آب نيز جايگزين لايه آستري حلالي گرديد .
در حال حاضر برخي واحدهاي خودروسازي ، آسترهاي پودري را جايگزين لايه هاي آستري مايع نموده اند و يكي دو واحد خودروسازي نيز از لايه نهايي جلاي بي رنگ پودري بجاي جلاي بيرنگ مايع استفاده مينمايند .
بدنبال اين تحولات سبك سازي اطاق خودرو با استفاده از آلومينيوم – منيزيوم و پوليمرها مستمراً جريان دارد . در حال حاضر بطور متوسط فقط 70% وزن اطاق را فولاد تشكيل ميدهد و از 30 درصد باقيمانده نصف آن را قطعات پليمري تشكيل ميدهد .
استفاده از سپرهاي پليمري از دهه 70 شروع شده و در ادامه آن درب صندوق و درب موتور نيز در مواردي با قطعات پليمري جايگزين گرديد . معمولاً رنگ آميزي قطعات پليمري در خارج از واحد خودروسازي انجام ميشود ولي بعضي خودروسازان ترجيح ميدهند براي جلوگيري از اختلاف فام ، قطعات پليمري را در خطوط رنگ خود ، روي بدنه نصب نموده و لايه نهائي دوپوششه را در همان خط با استفاده از همان پوششهاي مورد مصرف براي قسمتهاي فلزي ، اعمال نمايند .
استفاده از قطعات پليمري براي داخل اطاق خودرو از دهه 1960 شروع شد و امروزه با پوششهاي جديدي معروف به ً لطيف لمس شونده ً(Soft Feel ) پوشش داده ميشود. براي پوشش دهي داشبورد اخيراً پوششهاي ليزري به بازار عرضه شده است.
خواص و مشخصات مورد انتظار صنايع خودروسازي از سازندگان پوششها مستمر ، متعدد و متنوع ميباشد . اين انتظارات در ارتباط با جلوگيري از خوردگي و دوام از جمله مقاومت در مقابل ضربات سنگريزه و زيبائي ، تقليل ايستگاههاي اعمال و صرفه جوئي اقتصادي هستند .
خودروسازان بدترين شرائط جوي و جاده اي و اقليمي را براي ارزيابي اين خواص و مشخصات درنظر ميگيرند . براي مثال مقاومت پوشش در دماي تا 70 درجه سانتيگراد بالاي صفر براي فامهاي تيره در فلوريدا و شرائط اقليمي مشابه آن و سرماي 50 - درجه سانتيگراد در شرائط قطبي و تغييرات دماي طولاني مدت 30 درجه اي روزانه ( بين20- درجه تا10+ درجه سانتيگراد بالاي صفر ) – ضربات سنگريزه در مسيرهاي ناهموار – شرائط نمكي سنگين در مناطق ساحلي و هم چنين ناشيه از پاشش نمك روي مسيرها در شرائط زمستاني ، شرائط تابش سنگين اشعه ماوراء بنفش در محيط هاي مرطوب و خشك در دوره هاي متناوب ، تاثير گذاري جو حاوي بخارات اسيدي و يا قليائي و هم چنين عوامل مكانيكي ناشي از شستشو با دستگاههاي شوينده خودكار .
خروجي اين خواسته هاي خودروسازان در ارتباط با خواص مورد انتظار و دوام و پوششهاي خودرو و نيز سازگار بودن آنها با محيط زيست اين بوده كه ، در سالهاي اخير فناوري هاي توليد پوششهاي خودرو با پيشرفتهاي شگفت آوري همراه بوده است . بطوريكه امروزه ضمن اينكه ضخامت مجموع لايه هاي پوشش دهنده خودرو بين 100 تا 140 ميكرون و وزن لايه هاي پوشش خودرو بين 9 تا 16 كيلو ميباشد خواص بازدارندگي خوردگي – دوام پوششهاي رنگي و براقيت لايه نهايي حدود 2 برابر اين خواص در دهه 80 ميباشد . سه عامل اصلي اين تحول شامل زيرآيندهاي جديد – پيدايش آسترهاي غوطه وري الكتريكي كاتدي – لايه نهائي دو پوششه كه دربرگيرنده جلاي بي رنگ با خواص دوام بلند مدت ميباشد ، هستند .
نتيجتاً امروزه ديگر عمر خودرو ارتباطي به پوشش هاي اعمال شده بر روي آن ندارد . بدين معني كه ساير قطعات و تجهيزات تشكيل دهنده خودرو از جمله نيروي محركه و دستگاههاي كنترل كننده ، دوام و قابليت بهره برداري كوتاه مدت تري در مقايسه با پوششها دارند .
فام و جلوه پوشش رنگي امروزه نقش عمده اي در طراحي خودروهاي جديد از نظر بازاريابي و مشتري پسندي دارد . به اين دليل بررسي هاي همه جانبه اي درارتباط با فامهاي موردپسند روز براي پوشش دهي قسمتهاي داخلي و خارجي خودرو بموازات يكديگر توسط توليد كنندگان پوششها و صنايع خودرو بعمل ميايد. امروزه در صنايع خودرو ، استفاده از فامهاي متنوع بسيار معمول ميباشد ، خريداران خودرو بخصوص خودروهاي گران قيمت تر ميتوانند خودرو مورد خريداري خود را در هر فام و جلوه اي كه علاقمند باشند با پرداخت مبلغي اضافي تحويل بگيرند .
تحولات در فناوري توليد پوششهاي خودرو و تجهيزات اعمال آن به حدي رسيده است كه بهره وري در خطوط رنگ خودرو امروزه به مرز 90 درصد رسيده است و همواره مشكلات كاربري و نقاط ضعف پوششهاي خودرو روبه تقليل ميباشد .
در بسياري از موارد ، اعمال درزگيرها – عايق هاي زير بدنه و صداگيرها ، جزو عمليات پوشش دهي خودرو قلمداد ميشوند . براي خشك شدن و قابل استفاده شدن اين لايه ها در سالهاي اخير در نتيجه يك اقدام متحولانه ، از كوره هاي پخت آستر پاششي و همزمان با پخت آستر استفاده ميشود .
امروزه اعمال لايه محافظ موقت رنگ خودرو براي عمليات حمل و نقل پس از اتمام عمليات رنگ آميزي – چگونگي استقرار ايمن و مطمئن خودرو در وسيله حمل و نقل و حتي طراحي تجهيزات جابجائي و حمل و نقل بدنه هاي رنگ شده و نيز خودرو آماده تحويل از جمله وظائف مسئولين مهندسي خطوط رنگ آميزي واحدهاي خودروسازي قلمداد ميشود .
تضمين كيفيت توسط تامين كنندگان پوششهاي خودرو ابعاد جديدي يافته است بدين معني كه بجاي كنترل روزانه هر محموله در آزمايشگاههاي واحد خودروسازي ، روشهاي بازرسي مديريت كيفيت واحدهاي تامين كننده پوششهاي خودرو كه لازمه آن تبعيت از استانداردهاي ISO9001 و 14001 و ISO/TS 16949 و QS 9000 يا 1/6 VDA ميباشد براي سازندگان رنگ خودرو اجباري شده است . بنابراين سازنده ملزم است كه از همان ابتدا شروع ساخت پوشش ، تمام مراحل توليد از نظر كيفي ، بطوريكه نهايتاً نقيصه در حد صفر باشد را رعايت نمايد .
از طرف ديگر آزمونها و دستورالعمل ها در ارتباط با خواص پوشش و شرائط كاربري آن بسيار دقيقتر و موثرتر شده است . اين دستورالعمل ها نه تنها در مورد خواص مورد انتظار و چگونگي اجراي نقش لايه پوشش ، بلكه سهولت كاربري و چگونگي تشكيل لايه پوشش را دربرميگيرد. دستگاههاي پيشرفته تر فام همانندي ، جايگزين مقايسه چشمي كه قابل اطمينان نيست شده است . ضمن اينكه بطور همزمان بعضي آزمون هاي ساده سرانگشتي براي حصول اطمينان از كيفيت پوشش كه همزمان با اعمال پوششها انجام ميگردد تدوين شده است كه مهندسي توليد خطوط رنگ خودرو با استفاده از اين آزمونهاي ساده و سريع ، دوام ، خواص بازدارنده خوردگي ، مقاومت هاي مكانيكي مانند خراش پذيري ، مقاومت درمقابل ناخن كشي ، مقاومت در مقابل ضربات سنگريزه و بعضي خواص ديگر را مورد آزمون قرار ميدهند .
در ادامه مطلب ، نظر به اهميت مقاوم سازي بدنه خودرو در مقابل خوردگي ، مختصري در ارتباط با نقش پيشرنگ ها شامل مواد آماده سازي سطح و پوشش دهي بدنه خودرو با استفاده از لايه آستري پايه اپاكسي اصلاح شده ، بيان ميگردد . زمانيكه بدنه فلزي خودرو از واحد بدنه سازي به قسمت رنگ براي ادامه عمليات منتقل ميشود ، بدنه حاوي آلودگي هاي زيادي مانند روغنهاي پرسكاري ، چربيهاي ديگر ، براده هاي فلزي و گردو غبار ميباشد .
تمام اين آلودگي ها ظرف فرصت چند دقيقه اي و در يك خط چندمتري و با صرف حداقل نفر ساعت ، لازمست بطور كامل حذف و بدنه كه ميتواند تركيبي از ورق هاي فولادي سرد نورد شده گالوانيزه – استيل و يا آلومينيوم باشد با يك لايه بسيار نازك و كم وزن حاوي كريستالهاي فسفات فلزات مقاوم در مقابل خوردگي كه معمولاً شامل سه فلز روي – منگنز و نيكل ميباشد بطور يكنواخت پوشانده شود . با اعمال اين پوشش فسفاته حدود 150 گرم تا 400 گرم وزن اطاق خودرو اضافه ميگردد . اين لايه بسيار نازك صرفنظر از اينكه بدنه خودرو با چه فلزاتي ساخته شده باشد يك زيرآيند يكنواخت مناسب براي اعمال لايه بعدي كه با روش غوطه وري الكتريكي (ED) اعمال ميگردد ميباشد . اين لايه به چسبندگي بهتر اولين لايه رنگي كه روي بدنه خودرو اعمال ميگردد كه در واقع زيربناي رنگ آميزي خودرو ميباشد منجر ميشود . عمليات آماده سازي سطح نقش بسيار موثري در كيفيت پيشرنگ ، مقاوم سازي در مقابل خوردگي و نهايتاً زيبائي و جلوه پوشش نهائي خودرو دارد .
عليرغم نقش بسيار مهم ، هزينه اي كه مواد آماده سازي سطح براي يك خودرو دربر دارد بسيار ناچيز و بسته به قيمت تمام شده خودرو در حد پنج هزارم درصد تا پنج صدم درصد قيمت تمام شده خودرو ميباشد .
در مورد نقش آستر غوطه وري الكتريكي اپاكسي اصلاح شده (CED) ، اين پوشش بدليل اينكه تمام سطوح بدنه خودرو اعم از خارجي و داخلي و سطوح غيرقابل دسترس كه در معرض ديد چشم هم قرار ندارند پوشش ميدهد از اهميت خاصي برخوردار است . اين لايه پايه آب بطور خودكار تمام سطوح خودرو را در مقابل خوردگي محافظت مينمايد . بعلت آنكه بطريق الكتريكي ضخامت لايه رنگ قابل كنترل است ، علاوه بر آنكه بحث شره منتفي ميباشد ضخامت لايه رنگ در هيچ نقطه از بدنه خودرو عملاً از 4 برابر قسمتهائي كه در دسترس قرار ندارند از جمله حفره ها و زواياي پيچيده بدنه بيشتر نيست .
حفاظت بدنه خودرو را در مقابل خوردگي در بدترين شرائط عمر سازه و بدنه خودرو را حداقل بمدت ده سال تضمين مينمايد . با اين روش اعمال ضايعات رنگ كمتر از 5 درصد و تبخير مواد فرار در حد بسيار ناچيز (حدود 2درهزار ) ميباشد . اين لايه علاوه بر مقاومت شيميائي بسيار بالا ازنظر مقاومت مكانيكي نيز بسيار مطلوب ميباشد و مزاحمت هاي زيست محيطي آن بسيار ناچيز ميباشد . در نتيجه اعمال اين لايه حدود 1 كيلو تا 5/1 كيلو به وزن خودرو اضافه ميشود . بسته به قيمت تمام شده خودرو ، ارزش اين ماده مصرفي براي يك خودرو حدود پانزده هزارم درصد تا پانزده صدم درصد از قيمت تمام شده خودرو ميباشد .
با اعمال لايه آستر پاششي خودرو حدود 1200 گرم تا 2000 گرم به وزن خودرو اضافه ميشود . قيمت مواد مصرفي براي اين لايه نيز حدود پانزده هزارم درصد تا پانزده صدم درصد از قيمت تمام شده خودرو را ، بسته به نوع خودرو ، تشكيل ميدهد .
لايه پايه رنگ رويه با ضخامتي بين 8 ميكرون تا 35 ميكرون روي بدنه خودرو اعمال ميشود و چيزي حدود 400 گرم تا 1600 گرم ( در مورد فامهاي غيرمتاليك ) به وزن خودرو اضافه مينمايد و بهاي رنگ مصرفي براي اين لايه سه صدم درصد تا سه دهم درصد قيمت تمام شده خودرو ميباشد .
و نهايتاً ، در نتيجه اعمال لايه جلاي بي رنگ نهائي خودرو حدود 800 گرم تا 1200 گرم بوزن خودرو اضافه ميشود و بابت بهاي مصرف دراين لايه ، بسته به قيمت تمام شده خودرو دو صدم درصد تا دو دهم درصد به قيمت تمام شده خودرو اضافه ميگردد .
در مجموع باتوجه به آمار ارائه شده بهاي مواد مصرفي براي 5 لايه اعمال شده بطور متوسط حدود 5 در هزار قيمت خودرو را تشكيل ميدهد كه اين رقم با توجه به ارزش مواد مصرفي براي ساير اقلام پوششها از جمله عايق زيربدنه – صداگيرها – درزگيرها و پوششهاي پليمري قطعات خودرو و مواد مصرفي در لكه گيري ها بطور متوسط شش دهم تا هشت دهم درصد قيمت فروش خودرو ميباشد .
البته به اين درصدها ، هزينه هاي اعمال پوششها نيز اضافه ميشود كه در مجموع ، رقمي حدود 5/1 تا 5/2 درصد قيمت فروش خودرو را ، در خطوط رنگي كه توليد ساليانه آنها كمتر از 200000 بدنه نباشد و از پاشش روباتيك استفاده نمايند در برميگيرد .