摘要：先喷粉后封罐产品粉裂问题已成为滤清器行业的难题。从零件尺寸、喷粉设备以及原料等方面进行了研究和探讨，结合生产实际，找到了解决问题的关键，并在生产中取得了良好的效果。滤清器制造过程中，因为产品内部结构特殊，其封口工艺为先喷粉后封罐。这样的产品大多存在共同缺陷，就是封口时造成粉裂，这已经成为制约生产的行业问题。对于先喷粉后封罐的产品，因为产品内部带有材质为塑料的连接阀座，喷粉烘道的温度为250 ℃左右。由于此条件的限制导致此类产品必须先喷粉后封罐，又由于此类产品工艺的不成熟和不稳定性，使其封口产品存在大量封口处粉裂（见图1），导致此类产品不能进行批量生产，返修过程中有部分产品报废。
针对这个问题，技术人员深入现场，详细观察此类产品的生产工艺过程，同时反复对封口产品进行试验，最终找到了导致此类产品粉裂的几个因素：1）产品在封口过程中勾结厚度，以及零件配合尺寸的合理性；2）壳体授粉过程，喷涂设备喷涂粉末的均匀性能；3）粉的韧性、塑性问题。滤清器产品封口的过程，是一个零件材质塑性变形的过程。材质弯曲时变形区的应力和应变状态与弯曲变形程度有关。1.1.1 弹性弯曲
在外加弯矩的作用下，板料产生较小的弯曲变形，应变和应力仅发生在切向方向，由外区拉应力过渡到内区拉应力，其间有一层纤维，其切向应力为零，弹性弯曲范围内应力中性层和应变中性层是重合的，所以在变形区的内外表面，应力与应变最大。
式中：R——弯曲件的内表面圆角半径；
t——弯曲件厚度；
E——材料的弹性模数；
α——材料的屈服极限。
相对弯曲半径（R/t）是弯曲变形的重要指标，R/t越小，变形程度越大。当变形程度增大，一般材料的R/t在5～200之间时，板料变形区处于线性塑性弯曲和弹-塑性弯曲，弹-塑性弯曲板料剖面的中心部分仍保留有很大的弹性变形区域。线性塑性弯曲时，中间弹性变形区所占比例极小。对于弹-塑性弯曲和线性塑性弯曲变形范围内切向应力值为：D——硬化模数；
ε——与屈服极限相对应的切向应变；
εa——与αs相对应的切向应变；
αs——屈服强度。1.1.3 立体纯塑性弯曲
当弯曲变形程度较大时，即R/t<5时变形区变力应变状态由线性转为立体状态。
对与旋装滤所有产品封口过程零件材质都经历这三种过程，都是依靠成形模具的型面对金属板材进行成形，部分材料离开成形模具后，依靠材料内的应力作用使离开模具的材料完成变形，达到预期的要求。
在相对静态下，材料内各质点之间产生相互作用的内力，各个质点都处于应力平衡状态，各质点之间不发生相对位移，材料也不变形。材料发生变形，是材料内部的各质点发生了相对运动位移，各质点的相对运动是由于材料表面受到了面力的作用，也就是设备、模具对材料施加的外力。一般的金属成型是依靠模具的型面对材料进行施压成型，在考虑材料恢复和变形应力的情况下，使金属材料达到要求的形状和表面质量。而旋装滤的封口不但要根据产品要求的形状设定成形模具的型面，同时对离开模具后的金属材料的运动趋势和最终状态也要加以控制，以达到预期的要求。因此在设定成形模具的型面时，在根据最终尺寸、形状，计算、设计型面曲线的同时，必须充分了解材料离开模具后的变形、运动趋势、材料内各 质点相互作用力的方向。掌握旋装滤封口材料变形过程，是防止粉层裂及密封性的保证。此类的封口是依靠模具在旋转挤压零件的过程中，利用金属材料的塑性，使金属材料沿模具的型面成型，离开模具的材料在应力的作用下，依靠模具对后续材料的挤压外力继续成型，成型过程见图2。
因罐体外壳的成型过程会挤压涂层导致粉裂缺陷，因此对成型过程进行以下改进。
1.2.1 头道成型的改进
在成型过程中，重叠的板材在左侧滚轮轴向旋转和自转的径向挤压下，板材沿滚轮的曲面成型。在成型过程中为防止变形的材料与壳体外表面发生严重的挤压，并发生轴向的位移，破坏壳体表面的喷粉涂层，在成形时，需保证成型部分达到要求的同时，成型部分不与壳体外表面发生挤压。对图2而言，在滚轮的挤压下，靠滚轮型面促使材料沿型面成型，同时控制离开滚轮的材料按照预定趋势成型，在完成成型过程的同时，尽量避免封圈的成型末梢与壳体外表面发生严重的挤压，使其向成型滚轮方向运动，如图3所示。为达到上述成型的要求，对滚轮的型面曲线要求非常严格，不但考虑材料在型面内的变形，也要考虑材料离开滚轮后的运动趋势。通过多次设计和验证，成功设计、制成了达到使用要求的滚轮，完成头道后的零件见图4。
1.2.2 二道成型的改进
为保证封口处产品的密封性，完成头道成型后，必须进行滚轮二道挤压成型，使变形部位各结合面紧密贴合，达到产品密封性的要求。在二道成型过程中，与头道成型的基本过程相同，也是依靠滚轮的轴向旋转和自转，并在径向的挤压下，成型部位达到紧密的贴合。在挤压过程中要尽量避免与壳体外表面接触的部位发生轴向位移，只让与壳体不接触的部分材料发生轴向和径向位移，以达到变形各结合面紧密贴合，而壳体外表面的涂层不受损伤。
为达到上述效果，不但对二道成型的滚轮曲面有很严格的要求，而且对头道成型的型面及变形程度也有很高的要求，只有头道与二道相互协调，才能达到最佳的封口状态。在外观涂层不出现裂纹的情况下，必须保证产品的密封性，因此在设计二道滚轮时，对产品的密封性要预以充分的保证。结合头道滚轮的设计、验证、制成了达到使用要求的二道滚轮，滚轮曲面见图5，完成二道成型后的零件见图6。
除封口部位在挤压成型过程中容易将涂层挤裂外，在封口成型的过程中，壳体表面如果发生较大的塑性变形，在塑性变形的过程中材料表面的晶体发生位移，容易引发表面晶体与涂层的分离，造成涂层的脱落和裂纹。以CLQ-87产品为例，为减小勾结过程中壳体变形量，在封口外径不变的情况下，需增大封圈定位块的直径，这样产品在封口过程中勾结部分可提前接触到定位块，解决了壳体在勾结过程中勾结部分过度变形粉层脱落、粉裂问题，定位块改进如图7所示。
由于生产旋装滤的喷粉设备不存在自转系统，喷粉过程中产品不能自转，在喷粉过程有限距离内，壳体不能够均匀授粉。
经测量可知喷粉厚度最小是50μm，最大是150μm，粉层厚度差别大，在封口过程中壳体边缘受力不均匀，导致粉裂。
此外在授粉过程中壳体在挂具上受到地链转动震动，使壳体不停地晃动，此现象也会导致壳体授粉不均匀。针对这两种现象采取不同措施，首先设计专用挂具，让壳体与挂具基本配合间隙很小，以CLQ-87为例：壳体直径为（106.7±0.2）mm，挂具直径为106mm，以防止壳体在授粉过程中晃动，如图8所示。
虽然在喷涂的过程中使用诺信Versa-SprayⅡ自动喷枪，系统采用自动反馈电流控制技术，上粉率高，涂层质量均匀且优异。但由于壳体结构不同于平板工件，喷枪距离远近不同，同样会造成局部涂层的差异。
弥补柱形壳体涂层不均的缺陷，添加了壳体自转装置，使壳体在授粉过程中可以转动，均匀授粉，这样保证了粉层厚度的均匀，如图9所示。
在旋装滤产品中，所喷涂的粉末涂料对封口粉裂也有很大的影响，我们所喷涂的是有机粉末涂料，其成分和含量为硫酸钡20％，环氧树脂、聚酯树脂56％，钛白粉20％，其余助剂4％。硫酸钡可以提高粉层的硬度，环氧树脂可以提高其柔韧性和上粉率，钛白粉提高其光泽度。
对于先喷粉后封罐的产品，首先要做的是提高粉层柔韧性，如果柔韧性太差，在壳体封口变形过程中，粉层会因金属型面变形而裂开，针对这个问题，寻找柔韧性好的配方比例，也是防止粉裂的关键。
通过以上的分析和改进措施，过滤器产品的塑裂问题得到了解决。对于喷涂后有后续加工的产品，需要从产品的成型工艺、粉末涂层的厚度控制和粉末涂料配方的选择等方面着手，才能全方位满足特殊工艺产品的涂装质量要求。
