塗裝生產(chan) 工藝改進方案的研究及應用

 趙 強，杜 勇，肖 輝，彭 勇，趙 偉(wei) ，唐 飛，嶽麗(li) 霞

（中國汽車工業(ye) 工程有限公司，天津 300113）

0  引言

近幾年來，隨著我國汽車工業(ye) 高速發展，塗裝工藝設備的製造技術和研發能力也得到了質的提升。國內(nei) 多條新建或已建的塗裝生產(chan) 線，為(wei) 了改善汽車車身外觀質量，不斷地進行生產(chan) 線工藝改造及塗裝設備的更新換代^[1-2]。自主研發的國產(chan) 塗裝設備具有製造成本低廉、操作簡單方便、配件更換周期短、售後服務良好等優(you) 勢，逐漸被應用到國內(nei) 各新建及改造生產(chan) 線上。

本文以國內(nei) 某條新建塗裝生產(chan) 線部分新工藝設計和應用為(wei) 例，將使用的新設備、新工藝做一簡要分析，為(wei) 後續塗裝工藝設備研究和設計提供參考。

1 前處理電泳的工藝改進

傳(chuan) 統前處理磷化工藝具有磷化反應穩定、成膜質密的優(you) 點，但也存在磷化渣不易處理的缺點。為(wei) 了解決(jue) 此問題，越來越多的新建塗裝生產(chan) 線開始采用常溫矽烷工藝，擯棄了磷化工藝，既避免了環境汙染風險，也降低了磷化處理成本。矽烷藥劑配比試驗需要現場多次過車測試，沒有固定的配比參數可選。當配比試驗周期與(yu) 投產(chan) 時間衝(chong) 突時，反而會(hui) 增加相當多的投資成本，因此，保守起見，新建塗裝生產(chan) 線一次投資大都滿足磷化替代矽烷的要求。

某條新建塗裝生產(chan) 線就采用了矽烷工藝，但具備隨時更換磷化工藝的條件。具體(ti) 工藝流程：洪流→預脫脂→脫脂→一水洗→二水洗→表調→矽烷（磷化）→三水洗→四水洗→五水洗（鈍化）→一純水洗→二純水洗。

電泳則采用成熟的槽液逆流循環技術，具體(ti) 工藝流程：電泳→UF1→UF2→UF3→三純水洗→四純水洗。

前處理電泳進口設備造價(jia) 高昂，而且使用效果並不理想，存在一些問題，比如備件、易損件的更換周期很長，設備操作複雜等。

為(wei) 此，該條生產(chan) 線采用國內(nei) 自主研發設備代替國外進口設備，大大降低了投資成本^[3]。比如前處理使用了國產(chan) 自主研發的油水分離器、組合磁輥過濾器以及磁性過濾器。這些除油除渣過濾單元與(yu) 前處理設備係統連鎖運行，不僅(jin) 穩定可靠，而且備件更換周期短、易於(yu) 操作維護。電泳設備使用了IGBT整理電源技術，能夠精準控製單根或多根陽極電壓，既避免了電場幹涉問題，也降低了耗電量。

2 純水供應係統的工藝改進

純水站將市政自來水通過砂濾、碳濾、超濾、反滲透等物理方法提純後，供給前處理、電泳、噴漆相關(guan) 設備使用。前處理矽烷工藝需要消耗大量純水，以保證對車身具有良好的噴淋、浸潤、霧化加濕等效果。

為(wei) 了減少投資成本，現在塗裝車間工藝設備布局大多采用緊湊型。純水站的儲(chu) 水箱外形尺寸不可能很大，這樣儲(chu) 水箱的容積有限。而且單位時間內(nei) 純水生產(chan) 量很低。純水是由多個(ge) 淨化設備串聯、逐級提純得到。任何一個(ge) 設備出現故障，純水站就無法提供合格純水。矽烷係前處理電泳常因純水供應不足麵臨(lin) 臨(lin) 時停機風險。

因此，怎樣提高純水備用儲(chu) 量，同時不過度增加建設成本，成為(wei) 塗裝工藝設備設計人員需要思考的課題之一。

為(wei) 解決(jue) 上述問題，該條塗裝生產(chan) 線采用了一套純水供應的子係統，與(yu) 純水站純水供應母係統配合使用，保證了前處理電泳生產(chan) 期間純水穩定供給，避免了不必要的停產(chan) 風險，而且增加的投資成本微乎其微。

該項目設計的純水供應流程如下：

切換電磁閥開閉狀態後，純水站根據備用純水儲(chu) 槽（脫脂轉移槽）的液位反饋信號，將一定量的純水注入到備用純水儲(chu) 槽。

切換電磁閥開閉狀態後，純水供應泵啟動，將合格純水經累積流量計閥組、紫外線殺菌閥組、濾芯過濾閥組供至前處理電泳純水管網並自循環；純水供應泵根據電導率反饋信號自動開啟關(guan) 閉。

備用純水儲(chu) 槽轉移或清洗時，切換電磁閥開閉狀態後，純水機組將合格純水經累積流量計閥組、紫外線殺菌閥組、濾芯過濾閥組供至前處理電泳純水管網。

此純水供應的子係統可與(yu) 純水站供應的母係統自動切換，除了設置相對應的閥門、管路外，並沒有增加更多的建設成本。

3 廢水處理工藝改進

根據生產(chan) 和工藝要求，塗裝車間前處理電泳水洗槽內(nei) 溶液必須定期更換，這就會(hui) 排放大量廢水廢液至地溝及集水坑。按照環保規定，這些廢水需要集中輸送至廢水處理站進行處理^[3]。

通常的廢水處理係統包括集水坑、設置於(yu) 集水坑內(nei) 的潛汙泵、用於(yu) 將集水坑廢水廢液抽走的出水管路。這種傳(chuan) 統的廢水處理係統結構簡單，但存在以下方麵的問題：1）集水坑內(nei) 廢水往往含有絮狀物、鐵絲(si) 、螺栓等雜物，這些雜物進入潛汙泵內(nei) 腔，容易打壞葉輪或者燒壞機封，導致潛汙泵運行故障；2）潛汙泵設置於(yu) 集水坑內(nei) ，需要葫蘆小車加鏈條的方式吊離集水坑才能更換備件，維修非常不方便。

本條新建塗裝生產(chan) 線采用了一種帶有液位控製和自吸罐的廢水處理係統，不僅(jin) 具有液位控製功能，而且便於(yu) 汙水泵的維護保養(yang) 。具體(ti) 工藝流程如下：

用於(yu) 集水坑液位檢測的液位控製係統根據浮球位置的觸點信號控製汙水泵的開閉；當接收到低位信號時，汙水泵自動停止運行；當接收到中位信號時，係統指示燈提醒廢水處理，人工開啟汙水泵排放廢水；當接收到高位信號時，係統峰鳴報警。

接收到中位信號時，所述的排氣閥與(yu) 注水閥打開，自吸罐體(ti) 緩慢注水並排擠罐體(ti) 內(nei) 空氣；當自吸罐注水至罐體(ti) 容積的95%時，罐體(ti) 所述的排氣閥與(yu) 注水閥關(guan) 閉，完成灌泵操作，這時可以開啟汙水泵進行排汙操作。

其中，自吸罐的檢修口包括帶目鏡的檢修蓋，既可以目視檢查吸口堵塞狀態，也可以拆卸檢修蓋後清除雜物，維護保養(yang) 非常方便。

4 格柵清洗工藝改進

塗裝車間噴漆室格柵因車身噴塗時漆霧飄落，表麵黏附有一定量的殘漆。這部分殘漆具有一定揮發性和毒性，易對保全人員的健康造成傷(shang) 害^[4-5]。為(wei) 了達到環保安全的目的，噴漆室內(nei) 格柵必須定期清洗除漆。

目前，對於(yu) 噴漆室內(nei) 格柵殘漆的處理通常采用在線或離線高壓射流衝(chong) 洗，但由於(yu) 水性漆的黏附力較強，常常不能完全被清洗幹淨。這不僅(jin) 造成一定量的能源浪費，沒有充分發揮高壓清洗設備功效，而且不利於(yu) 噴漆室內(nei) 的安全作業(ye) 。

該條新建塗裝生產(chan) 線采用了一種完整的格柵清洗係統，不僅(jin) 設置了化學脫漆功能，而且流水式作業(ye) ，操作非常方便。具體(ti) 工藝流程如下：

用於(yu) 曳引格柵自動運行的電動葫蘆小車及吊籃，沿著設定的軌道依次進入脫漆槽、熱水洗槽、瀝水區、高壓清洗區、吹掃區，以流水作業(ye) 方式清洗格柵。其中，每個(ge) 工位設有限位開關(guan) ，用於(yu) 精確控製吊籃停止位置，同時吊籃可自動升降及行走；吊籃根據清洗需求，存放一定數量的格柵塊。

藥劑廠家提供的脫漆劑通過脫漆儲(chu) 槽的隔膜泵泵入脫漆槽1、脫漆槽2，脫漆劑成分配比由廠家確認。

用於(yu) 脫漆反應的脫漆槽根據溫度傳(chuan) 感器反饋的溫度信號，PLC程序調節電加熱器功率，控製脫漆槽溶液溫度在60~80 ℃之間。格柵在脫漆槽浸泡反應時間由藥劑廠家確定。

預處理水洗槽通過浸泡漂洗方式進一步清洗格柵表麵的浮漆，以及去除表麵殘留的脫漆劑；瀝水區將格柵殘留的水分瀝淨，瀝掉的水分直接排放到地溝；高壓清洗區通過調整高壓清洗機吹掃壓力，將格柵表麵的殘漆噴射衝(chong) 掉。殘漆經過排放管路進入地溝，然後由排汙泵輸送至汙水站處理。吹掃區使用壓縮空氣吹掃格柵表麵水分及雜質，然後將清洗幹淨的格柵轉運至噴漆室更換。

5 結語

本文以某條新建塗裝生產(chan) 線工藝設計和應用為(wei) 例，簡要介紹了前處理電泳係統、純水供應係統、廢水處理係統以及格柵清洗係統方麵的工藝改進方案。塗裝生產(chan) 線的設計和建設，除了必須遵循國家法律法規外，還應綜合考慮投資成本、工藝需求、操作便利性、工業(ye) 美觀性等因素，才能取得經濟實用、穩定美觀的建設成果。隨著塗裝技術的發展，非標設備結構和工藝不斷改進和完善，不僅(jin) 降低了塗裝線建設成本和車身噴塗的生產(chan) 成本，而且大大提升汽車外觀噴塗品質和使用壽命。

參考文獻：

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[5] 潘釗，劉浩.自行葫蘆在新能源汽車項目塗裝車間的應用[J].汽車實用技術，2018（6）：53-56.

（詳情見《現代塗料與(yu) 塗裝》2020-4）