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E-Swirl塗布による質の高いヘムフランジ接合

E-Swirl塗布による質の高いヘムフランジ接合

主な品質要因:ヘム部での充填

ヘムフランジ接合は、車体構造の中でも最も難しい接合方法の1つです。ここでは、継ぎ目部で最適な充填を実現し、構造の安定性を確保して腐食を防止するための、接着材の理想的な分布に注目します。これには接着剤の塗布工程が大きく影響します。

2020/07/01

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ヘムフランジプロセス:1. ネスティング 2. 予備曲げ 3. 最終的なヘム形成

ヘムフランジプロセス:1. ネスティング 2. 予備曲げ 3. 最終的なヘム形成

車体構造においては、構造接合、補強、ヘムフランジ接合の3つの主な塗布プロセスがあります。ヘムフランジは、ドア、フロントフード、エンジンフード、トランクなど、外側から見える封止部に使用されます。クロージャーは、ホワイトボディ製造プロセス内の別のプロセス手順で製造されます。ヘムフランジ接合は、車体工場で行われる最も難しい接合方法の1つです。接着剤は重要な構造特性を実現し、衝突安全性を向上させ、腐食を防止します。スポット溶接やリベット留めなどの他の接合技術は、接合部が見えて美観を損なうため、ここでは適していません。ヘムフランジ接合では、2枚のシートが互いの内側に折り込まれます。接着剤(多くの場合、一液性もしくは二液性のエポキシ、またはラバー系材料)が外側シートに塗布され、その後外側シートが内側シート周りに折られて、折り重ねられます。ヘミングの間、接着剤は押されてヘム部を埋めるようになります。


ヘムフランジ接合を使用したときの品質

ヘムフランジ接合の品質基準

ヘムフランジ接合の品質基準

この接合の長期的安定性は、ヘム内の接着剤の分布状態に依存します。これには、次の基準が関連します。


  • A:内側シートと外側シート間の接着が100%
  • B:内側および外側シート間の接合が規定されたXパーセント
  • C:ヘムへの接着剤の充填が完全
  • D:内側の接着剤の分布が十分

ヘムに接着剤が十分に充填されていなければ、空洞や空気の経路が形成されます。その後の電着塗装プロセスでは、この空洞に液体が充填され、炉内での硬化中にこの液体が乾燥し、気泡や濡れ不良が生じます。ヘムフランジは、外観不良に加えて腐食しやすくなるため、車体からこの液体を排出して手直しを行う必要があります。一方、塗布する接着剤が多すぎると、接着剤ビードが不適切な位置に塗布され、接着剤の不要なはみ出しが生じます。この場合、電着塗装槽が汚れたり、美観用のシーリングを施している間に問題が発生したりしないよう、塗装の前に手直しする必要があります。その結果、接着剤の消費量や品質関連のコストが増えることになります。


接着剤の分布:塗布パターンに注目

従来のビード方式の塗布、スワール方式の塗布、およびスワール方式に幅狭部を持たせた塗布のパターン

従来のビード方式の塗布、スワール方式の塗布、およびスワール方式に幅狭部を持たせた塗布のパターン

接合プロセスを実施する際、接着剤やヘミングの方法など、ヘム内の材料分布に影響する可能性がある多くの要因があります。しかし、大きな影響を与える要因の1つは、塗布プロセスそのものです。通常は、正確かつ再現性の高い方法で材料の流量、温度、圧力、塗布速度などのパラメータを制御するために、自動化されたロボットベースの接着剤計量装置および分注装置が使用されます。一般的には、従来のビード方式と、渦運動によって材料を塗布するスワール方式の、2つの適した塗布パターンがあります。両塗布方式とも、理想的な条件で質の高いヘムフランジ接合を実現できます。


プロセスの信頼性を改善

幅狭部を持たせたスワール塗布:必要な接着剤が少なくて済む場所では、常に高い塗布品質を維持しながら、接着剤量を計画的に調整することが可能。

幅狭部を持たせたスワール塗布:必要な接着剤が少なくて済む場所では、接着剤量の調整が可能。

しかし、複数の材料による設計や軽量構造など、最近の生産や現在の傾向における問題は、業界に対して次第に高い要望を突きつけています。次第に複雑になっている車両デザインや部品形状は、よりダイナミックなロボットの動きを必要とし、部品へのアクセスも難しくしています。塗布ソリューションは柔軟でなければなりません。こうした中、スワール塗布技術にはいくつかの利点があります。ビード方式の場合は、部品までの塗布距離がビード直径と同じである必要がありますが、スワール方式では部品までの距離を最大で50 mmまで伸ばすことができます。距離を変更しても塗布パターンに影響はありません。これによりロボットのプログラミングが容易になり、特に複雑な形状の場合に、速度が上がりアクセスも容易になります。

同時に、スワール方式ではヘムフランジ用途に最適化された接着剤の分布が保証され、大きな面上でも同じ量の接着剤が分配されます。塗布も正確で、明瞭な輪郭が得られます。これは、折り曲げプロセスでのプレス工程に良い影響を与えます。最近のスワール塗布装置は、塗布幅を正確に調整する機能もあります。そのため、必要な接着剤が少なくて済む場所では、高い塗布品質を常に維持しながら、塗布量を計画的に抑えることが可能となります。これにより、フランジ形状に対して、接合継ぎ目の完璧な調整が可能となり、材料のはみ出しや手直しを回避できます。同時に、接着剤量も少なくなります。

品質保証

目視点検の基準:ビードの幅、連続性、位置

ビートの目視点検

ビート方式およびスワール方式の両方において、接着剤塗布の品質は、ビジョン点検システムによってさらに保証されます。ライン内のカメラベースの品質モニタリングシステムは、塗布中に塗布の幅、連続性および位置に関する異常を直ちに検出するため、サイクル時間が増えることもありません。また、一部のカメラシステムでは、接着剤塗布の中断などの場合にビードを修正する、ビードの自動修正機能があります。


ビジョンでのビートの品質検査の共通基準


  • ビードの幅
  • ビードの連続性
  • ビードの位置

まとめ

ヘムフランジ接合は、ホワイトボディの製造において最も難しい作業の1つです。ヘム内の接着剤の分布は、接着接合の長期的品質に大きな影響を与えます。欠陥は腐食の原因となり、高い手直しコストにつながります。スワール塗布はこれを防止し、プロセスの信頼性を高めます。しかし、ヘムフランジ接合の品質や生産性に影響する要因は多様であり、接合やプロセスに関する総合的な専門知識が必要となります。アトラスコプコは世界中にあるイノベーションセンターにおいて、用途開発から材料試験、プロセスの最適化、そして品質保証に至るまで、お客様やサプライヤーと密接な連携を行っています。

詳細:

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