涂裝生產(chǎn)工藝改進(jìn)方案的研究及應(yīng)用
趙 強(qiáng)，杜 勇，肖 輝，彭 勇，趙 偉，唐 飛，岳麗霞 （中國(guó)汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113）
0 引言 近幾年來(lái)，隨著我國(guó)汽車工業(yè)高速發(fā)展，涂裝工藝設(shè)備的制造技術(shù)和研發(fā)能力也得到了質(zhì)的提升。國(guó)內(nèi)多條新建或已建的涂裝生產(chǎn)線，為了改善汽車車身外觀質(zhì)量，不斷地進(jìn)行生產(chǎn)線工藝改造及涂裝設(shè)備的更新?lián)Q代[1-2]。自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)涂裝設(shè)備具有制造成本低廉、操作簡(jiǎn)單方便、配件更換周期短、售后服務(wù)良好等優(yōu)勢(shì)，逐漸被應(yīng)用到國(guó)內(nèi)各新建及改造生產(chǎn)線上。 本文以國(guó)內(nèi)某條新建涂裝生產(chǎn)線部分新工藝設(shè)計(jì)和應(yīng)用為例，將使用的新設(shè)備、新工藝做一簡(jiǎn)要分析，為后續(xù)涂裝工藝設(shè)備研究和設(shè)計(jì)提供參考。 1 前處理電泳的工藝改進(jìn) 傳統(tǒng)前處理磷化工藝具有磷化反應(yīng)穩(wěn)定、成膜質(zhì)密的優(yōu)點(diǎn)，但也存在磷化渣不易處理的缺點(diǎn)。為了解決此問(wèn)題，越來(lái)越多的新建涂裝生產(chǎn)線開(kāi)始采用常溫硅烷工藝，擯棄了磷化工藝，既避免了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，也降低了磷化處理成本。硅烷藥劑配比試驗(yàn)需要現(xiàn)場(chǎng)多次過(guò)車測(cè)試，沒(méi)有固定的配比參數(shù)可選。當(dāng)配比試驗(yàn)周期與投產(chǎn)時(shí)間沖突時(shí)，反而會(huì)增加相當(dāng)多的投資成本，因此，保守起見(jiàn)，新建涂裝生產(chǎn)線一次投資大都滿足磷化替代硅烷的要求。 某條新建涂裝生產(chǎn)線就采用了硅烷工藝，但具備隨時(shí)更換磷化工藝的條件。具體工藝流程：洪流→預(yù)脫脂→脫脂→一水洗→二水洗→表調(diào)→硅烷（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(huán)技術(shù)，具體工藝流程：電泳→UF1→UF2→UF3→三純水洗→四純水洗。 前處理電泳進(jìn)口設(shè)備造價(jià)高昂，而且使用效果并不理想，存在一些問(wèn)題，比如備件、易損件的更換周期很長(zhǎng)，設(shè)備操作復(fù)雜等。 為此，該條生產(chǎn)線采用國(guó)內(nèi)自主研發(fā)設(shè)備代替國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，大大降低了投資成本[3]。比如前處理使用了國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)的油水分離器、組合磁輥過(guò)濾器以及磁性過(guò)濾器。這些除油除渣過(guò)濾單元與前處理設(shè)備系統(tǒng)連鎖運(yùn)行，不僅穩(wěn)定可靠，而且備件更換周期短、易于操作維護(hù)。電泳設(shè)備使用了IGBT整理電源技術(shù)，能夠精準(zhǔn)控制單根或多根陽(yáng)極電壓，既避免了電場(chǎng)干涉問(wèn)題，也降低了耗電量。 2 純水供應(yīng)系統(tǒng)的工藝改進(jìn) 純水站將市政自來(lái)水通過(guò)砂濾、碳濾、超濾、反滲透等物理方法提純后，供給前處理、電泳、噴漆相關(guān)設(shè)備使用。前處理硅烷工藝需要消耗大量純水，以保證對(duì)車身具有良好的噴淋、浸潤(rùn)、霧化加濕等效果。 為了減少投資成本，現(xiàn)在涂裝車間工藝設(shè)備布局大多采用緊湊型。純水站的儲(chǔ)水箱外形尺寸不可能很大，這樣儲(chǔ)水箱的容積有限。而且單位時(shí)間內(nèi)純水生產(chǎn)量很低。純水是由多個(gè)凈化設(shè)備串聯(lián)、逐級(jí)提純得到。任何一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，純水站就無(wú)法提供合格純水。硅烷系前處理電泳常因純水供應(yīng)不足面臨臨時(shí)停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。 因此，怎樣提高純水備用儲(chǔ)量，同時(shí)不過(guò)度增加建設(shè)成本，成為涂裝工藝設(shè)備設(shè)計(jì)人員需要思考的課題之一。 為解決上述問(wèn)題，該條涂裝生產(chǎn)線采用了一套純水供應(yīng)的子系統(tǒng)，與純水站純水供應(yīng)母系統(tǒng)配合使用，保證了前處理電泳生產(chǎn)期間純水穩(wěn)定供給，避免了不必要的停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，而且增加的投資成本微乎其微。 該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的純水供應(yīng)流程如下： 切換電磁閥開(kāi)閉狀態(tài)后，純水站根據(jù)備用純水儲(chǔ)槽（脫脂轉(zhuǎn)移槽）的液位反饋信號(hào)，將一定量的純水注入到備用純水儲(chǔ)槽。 切換電磁閥開(kāi)閉狀態(tài)后，純水供應(yīng)泵啟動(dòng)，將合格純水經(jīng)累積流量計(jì)閥組、紫外線殺菌閥組、濾芯過(guò)濾閥組供至前處理電泳純水管網(wǎng)并自循環(huán)；純水供應(yīng)泵根據(jù)電導(dǎo)率反饋信號(hào)自動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉。 備用純水儲(chǔ)槽轉(zhuǎn)移或清洗時(shí)，切換電磁閥開(kāi)閉狀態(tài)后，純水機(jī)組將合格純水經(jīng)累積流量計(jì)閥組、紫外線殺菌閥組、濾芯過(guò)濾閥組供至前處理電泳純水管網(wǎng)。 此純水供應(yīng)的子系統(tǒng)可與純水站供應(yīng)的母系統(tǒng)自動(dòng)切換，除了設(shè)置相對(duì)應(yīng)的閥門(mén)、管路外，并沒(méi)有增加更多的建設(shè)成本。 3 廢水處理工藝改進(jìn) 根據(jù)生產(chǎn)和工藝要求，涂裝車間前處理電泳水洗槽內(nèi)溶液必須定期更換，這就會(huì)排放大量廢水廢液至地溝及集水坑。按照環(huán)保規(guī)定，這些廢水需要集中輸送至廢水處理站進(jìn)行處理[3]。 通常的廢水處理系統(tǒng)包括集水坑、設(shè)置于集水坑內(nèi)的潛污泵、用于將集水坑廢水廢液抽走的出水管路。這種傳統(tǒng)的廢水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但存在以下方面的問(wèn)題：1）集水坑內(nèi)廢水往往含有絮狀物、鐵絲、螺栓等雜物，這些雜物進(jìn)入潛污泵內(nèi)腔，容易打壞葉輪或者燒壞機(jī)封，導(dǎo)致潛污泵運(yùn)行故障；2）潛污泵設(shè)置于集水坑內(nèi)，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。 本條新建涂裝生產(chǎn)線采用了一種帶有液位控制和自吸罐的廢水處理系統(tǒng)，不僅具有液位控制功能，而且便于污水泵的維護(hù)保養(yǎng)。具體工藝流程如下： 用于集水坑液位檢測(cè)的液位控制系統(tǒng)根據(jù)浮球位置的觸點(diǎn)信號(hào)控制污水泵的開(kāi)閉；當(dāng)接收到低位信號(hào)時(shí)，污水泵自動(dòng)停止運(yùn)行；當(dāng)接收到中位信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)指示燈提醒廢水處理，人工開(kāi)啟污水泵排放廢水；當(dāng)接收到高位信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)峰鳴報(bào)警。 接收到中位信號(hào)時(shí)，所述的排氣閥與注水閥打開(kāi)，自吸罐體緩慢注水并排擠罐體內(nèi)空氣；當(dāng)自吸罐注水至罐體容積的95%時(shí)，罐體所述的排氣閥與注水閥關(guān)閉，完成灌泵操作，這時(shí)可以開(kāi)啟污水泵進(jìn)行排污操作。 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(tài)，也可以拆卸檢修蓋后清除雜物，維護(hù)保養(yǎng)非常方便。 4 格柵清洗工藝改進(jìn) 涂裝車間噴漆室格柵因車身噴涂時(shí)漆霧飄落，表面黏附有一定量的殘漆。這部分殘漆具有一定揮發(fā)性和毒性，易對(duì)保全人員的健康造成傷害[4-5]。為了達(dá)到環(huán)保安全的目的，噴漆室內(nèi)格柵必須定期清洗除漆。 目前，對(duì)于噴漆室內(nèi)格柵殘漆的處理通常采用在線或離線高壓射流沖洗，但由于水性漆的黏附力較強(qiáng)，常常不能完全被清洗干凈。這不僅造成一定量的能源浪費(fèi)，沒(méi)有充分發(fā)揮高壓清洗設(shè)備功效，而且不利于噴漆室內(nèi)的安全作業(yè)。 該條新建涂裝生產(chǎn)線采用了一種完整的格柵清洗系統(tǒng)，不僅設(shè)置了化學(xué)脫漆功能，而且流水式作業(yè)，操作非常方便。具體工藝流程如下： 用于曳引格柵自動(dòng)運(yùn)行的電動(dòng)葫蘆小車及吊籃，沿著設(shè)定的軌道依次進(jìn)入脫漆槽、熱水洗槽、瀝水區(qū)、高壓清洗區(qū)、吹掃區(qū)，以流水作業(yè)方式清洗格柵。其中，每個(gè)工位設(shè)有限位開(kāi)關(guān)，用于精確控制吊籃停止位置，同時(shí)吊籃可自動(dòng)升降及行走；吊籃根據(jù)清洗需求，存放一定數(shù)量的格柵塊。 藥劑廠家提供的脫漆劑通過(guò)脫漆儲(chǔ)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(rèn)。 用于脫漆反應(yīng)的脫漆槽根據(jù)溫度傳感器反饋的溫度信號(hào)，PLC程序調(diào)節(jié)電加熱器功率，控制脫漆槽溶液溫度在60~80 ℃之間。格柵在脫漆槽浸泡反應(yīng)時(shí)間由藥劑廠家確定。 預(yù)處理水洗槽通過(guò)浸泡漂洗方式進(jìn)一步清洗格柵表面的浮漆，以及去除表面殘留的脫漆劑；瀝水區(qū)將格柵殘留的水分瀝凈，瀝掉的水分直接排放到地溝；高壓清洗區(qū)通過(guò)調(diào)整高壓清洗機(jī)吹掃壓力，將格柵表面的殘漆噴射沖掉。殘漆經(jīng)過(guò)排放管路進(jìn)入地溝，然后由排污泵輸送至污水站處理。吹掃區(qū)使用壓縮空氣吹掃格柵表面水分及雜質(zhì)，然后將清洗干凈的格柵轉(zhuǎn)運(yùn)至噴漆室更換。 5 結(jié)語(yǔ) 本文以某條新建涂裝生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)和應(yīng)用為例，簡(jiǎn)要介紹了前處理電泳系統(tǒng)、純水供應(yīng)系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)以及格柵清洗系統(tǒng)方面的工藝改進(jìn)方案。涂裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和建設(shè)，除了必須遵循國(guó)家法律法規(guī)外，還應(yīng)綜合考慮投資成本、工藝需求、操作便利性、工業(yè)美觀性等因素，才能取得經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定美觀的建設(shè)成果。隨著涂裝技術(shù)的發(fā)展，非標(biāo)設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝不斷改進(jìn)和完善，不僅降低了涂裝線建設(shè)成本和車身噴涂的生產(chǎn)成本，而且大大提升汽車外觀噴涂品質(zhì)和使用壽命。
參考文獻(xiàn)：
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（詳情見(jiàn)《現(xiàn)代涂料與涂裝》2020-4）
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