淺談塑料件涂裝線工藝設(shè)備

韓守習(xí) 銀燕 郭磊

摘要:本文介紹了國(guó)內(nèi)幾個(gè)有國(guó)外承接塑料件涂裝車間的情況,概要地介紹了塑料件涂裝工藝、設(shè)備和機(jī)械化輸送系統(tǒng)的情況。

關(guān)鍵詞:汽車塑料件涂裝工藝設(shè)備

中圖分類號(hào):TB34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)04(c)-0121-02

隨著環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的不斷升溫,中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,能源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯,汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈,節(jié)能環(huán)保降低成本成為生產(chǎn)線先進(jìn)主要衡量指標(biāo)。

1涂裝工藝

1.1 工藝布置

工件上下線通常放在涂裝車間外面,進(jìn)入涂裝車間后一直在封閉室體內(nèi)運(yùn)行。

一層為輔助工作區(qū)。包括:加工、白車身上件區(qū)、存放、為便于工人在底層工作高度合適,即放在輸送機(jī)臺(tái)架上的保險(xiǎn)杠頂部處于1.2m的高度,所以要把機(jī)械化輸送部分置于地下。

預(yù)處理設(shè)備通常也是布置在一層;還布置有噴漆室下部結(jié)構(gòu)和各種輔助設(shè)施,噴漆室的循環(huán)水和循環(huán)風(fēng)系統(tǒng);烘爐加熱系統(tǒng)。

日(豐田)系、歐美系噴漆作業(yè)均在3m 以上的平臺(tái)上,設(shè)計(jì)成高潔凈區(qū),由潔凈室進(jìn)入噴漆室,噴漆室必須送空調(diào)風(fēng)其中有一部分是新風(fēng),大部分是循環(huán)風(fēng)。烘干室室體位置高于噴漆作業(yè)區(qū),由于歐美系多采用輕型滑橇輸送系統(tǒng),通過(guò)垂直升降,可使烘干室所在位置通常比噴漆作業(yè)位置更高,使噴漆環(huán)境溫度可低一些。日(豐田)系采用反積放式地面鏈,通過(guò)爬坡段進(jìn)入橋式烘干室,也達(dá)到上述目的。

在機(jī)器人噴中涂、面漆、和清漆后常設(shè)有手工檢查和修補(bǔ)工位,有些只在清漆后有檢查和修補(bǔ);最終檢查和返修不設(shè)在生產(chǎn)線上,必須有充分的檢查和返修工作地,有良好的照明,要考慮需用較大修補(bǔ)的工件要上線返修。

1.2 主要工藝

涂裝生產(chǎn)線年生產(chǎn)能力為20萬(wàn)～30萬(wàn)套保險(xiǎn)杠最為經(jīng)濟(jì)合理。

1.2.1 前處理

日系由于注塑材料和注塑工藝所決定,前處理僅用手工擦拭(異丙醇擦拭)即可。

由于保險(xiǎn)杠是不良導(dǎo)體,易產(chǎn)生靜電而吸附灰塵,采用潔凈壓縮空氣通過(guò)高壓噴嘴,利用電暈放電,使離子化的空氣吹到塑料表面,中和灰塵電荷。根據(jù)產(chǎn)量采用手工靜電除塵或自動(dòng)靜電除塵。

歐美系采用強(qiáng)力沖洗,以除去塑料表面的脫模劑、油污及灰塵。一般由微酸性預(yù)脫脂、微酸性脫脂→水洗→水洗→去離子水洗→新鮮去離子水洗→吹水→脫水(或烘干→強(qiáng)冷)組成。并因塑料分子極性小,結(jié)晶度大,表面張力低,浸潤(rùn)性差,表面光滑、對(duì)涂料附著力差,因此按需使用機(jī)器人等離子火焰處理表面,如以1000℃～2000℃的高溫丙烷氣或天然氣火焰快速接觸工件表面,可以使塑料表面層分子局部氧化,以增加塑料的表面能,提高表面的浸潤(rùn)性和增強(qiáng)附著力,另外還可消除塑料表面的毛刺,提高噴涂合格率,然后進(jìn)行靜電除塵。

1.2.2 保險(xiǎn)杠采用溶劑噴漆(罩光漆為溶劑型)工藝及設(shè)備

因保險(xiǎn)杠是塑料材質(zhì),不需要防銹底漆,為與車身一致,所以涂漆僅從中涂開始。

(1)對(duì)于中涂、底色漆、清漆為溶劑型漆時(shí),涂漆采用3C1B工藝為中涂:噴1道(15μm～ 20μm),流平10min。

(2)面漆底色漆:單組分純色漆:噴2道(30μm);雙組分金屬閃光底色漆,噴2道(15μm～20μm),之間流平90s,最后流平10min。雙組分罩光清漆:噴2道(30μm～40μm)最后流平12min。烘干(工件80℃～90℃/保溫15min～30min),強(qiáng)冷。

(3)保險(xiǎn)杠溶劑噴漆工藝為:清掃、準(zhǔn)備→噴中涂→中涂后流平→噴面漆底色漆→ 面漆底色漆后流平→噴清漆→確認(rèn)→流平→烘干→冷卻→檢查→精飾(合格品入庫(kù),不合格品小修或打磨后返回生產(chǎn)線大修)。

1.2.3 保險(xiǎn)杠采用水性噴漆(罩光漆為溶劑型)工藝及設(shè)備

(1)對(duì)于中涂、底色漆為水性漆、清漆為溶劑型漆時(shí),涂漆采用3C1B工藝為中涂:噴2道(30μm),流平10min。面漆底色漆:單組分純色漆:噴2道(30μm);雙組分金屬閃光底色漆,噴2道(15μm～20μm),流平10min,熱流平(升溫+保溫10+4min,60℃～80℃)除濕達(dá)到90%,冷卻(工件溫度<27℃;雙組分罩光清漆:噴2道(30～40μm)。烘干(工件保溫80℃～90℃/保溫10min～20min),強(qiáng)冷。

(2)保險(xiǎn)杠水性噴漆工藝為:清掃、準(zhǔn)備→噴中涂→中涂后流平→噴面漆底色漆→ 面漆底色漆后預(yù)熱/冷卻→噴清漆→確認(rèn)→流平→烘干→冷卻→檢查→精飾(合格品入庫(kù),不合格品小修或打磨后返回生產(chǎn)線大修

2涂裝設(shè)備

2.1 前處理設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹如下

(1)前處理五道工序。預(yù)脫脂和脫脂泵泵后設(shè)有過(guò)濾器;噴射系統(tǒng)內(nèi)部主管道為矩形管制作,其便于支管道的制作,循環(huán)泵的揚(yáng)程24m,水洗循環(huán)泵的揚(yáng)程18m可選2900RPM;臥式立式都可;噴射壓力預(yù)脫脂和脫脂取0.15MPa,水洗0.1MPa

(2)預(yù)脫脂(30s、60℃)和脫脂(90s、60℃)工序需加熱,熱源可車間提供,也可利用廢氣進(jìn)行熱交換的熱水爐。提供以下選型可供參考:熱水循環(huán)泵28m3/h×18m×2900RPM×3kW,需要的熱量分別155kW和185kW。

(3)預(yù)處理室體為不銹鋼,內(nèi)板是向外折邊螺栓連接內(nèi)壁版滿焊,外保溫棉用波紋板插進(jìn)折邊處,外觀整齊漂亮。

(4)排風(fēng)

預(yù)脫脂和脫脂區(qū)設(shè)有1臺(tái)排風(fēng)機(jī)風(fēng)量8000Nm3/h×3kW。

(5)前處理后吹水工位

采用部分新風(fēng)4000m3/h和部分循環(huán)風(fēng)24000m3/h×45kW,分兩段,一段是風(fēng)刀;一段噴嘴布置為仿形。

2.2 脫水爐

工藝時(shí)間20min,EISENMANN不是通常采用的烘干爐加強(qiáng)冷,而是采用類似空調(diào)機(jī)作為脫水的能源,其工作原理:從脫水爐抽出的含水的空氣(5000m3/h)不斷進(jìn)入蒸發(fā)器的肋片間進(jìn)行熱交換,變冷脫水后的空氣經(jīng)過(guò)冷凝器加熱和脫水爐其中1臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)循環(huán)風(fēng)(20000m3/h)一起送向爐內(nèi);如果需要多的冷量的話,需要一部分室外機(jī)散熱,即另一路吸入的室外空氣(15000m3/h)流經(jīng)冷卻和爐內(nèi)從脫水爐抽出的含水的空氣(5000m3/h)混合后送入爐內(nèi)。這是一套非標(biāo)制冷機(jī)系統(tǒng),因此,國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)很難選型和訂購(gòu)。

筆者看到國(guó)內(nèi)用其他辦法代替這套系統(tǒng),使用情況也是很理想的,它把脫水爐分為三個(gè)區(qū):一區(qū)脫水用排風(fēng)機(jī)排出大量的是空氣;二區(qū)循環(huán)風(fēng)把工件上的水吹干;三區(qū)為了降低爐內(nèi)的濕空氣用室外相對(duì)干燥的空氣送入爐內(nèi),基本達(dá)到工件干燥的效果。

2.3 噴房

噴漆室多為文丘里式,噴房的結(jié)構(gòu)形式和我們目前的結(jié)構(gòu)類似,只是文氏口要簡(jiǎn)單些,多數(shù)都是機(jī)器人噴涂,采用循環(huán)風(fēng)送風(fēng)。

2.4 流平室

通常也要設(shè)置1臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)并補(bǔ)充新風(fēng)。有些溶劑漆工藝要求送熱風(fēng),水性漆需要熱流平,設(shè)有循環(huán)風(fēng)加熱。

2.5 送風(fēng)系統(tǒng)

循環(huán)空調(diào)送風(fēng)機(jī)組放置在一樓地面上。新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)機(jī)組放置在二樓或三樓,噴房參數(shù)依據(jù):新風(fēng)補(bǔ)充量3000～5000m3/h,其余所需為循環(huán)空調(diào)的循環(huán)風(fēng)量。

(1)循環(huán)送風(fēng)機(jī)組。每個(gè)噴漆區(qū)設(shè)有1臺(tái)循環(huán)送風(fēng)機(jī)組,循環(huán)風(fēng)的溫度和濕度18.8℃～21℃/90%;從風(fēng)道底部抽的風(fēng)送至循環(huán)送風(fēng)機(jī)組,經(jīng)過(guò)不銹鋼擋水板-兩級(jí)噴淋—擋水板—兩級(jí)過(guò)濾EU6—冷卻—擋水板—加熱—過(guò)濾EU7-風(fēng)機(jī)送風(fēng),絕大部分送回到噴房,溫度和濕度21.5～24.5℃/65+-5%,少量(3000～5000m3/h)送到廢氣處理爐,冷卻和加熱是冷凍機(jī)自身的吸熱/降溫,散熱/升溫來(lái)完成的),由于受車間位置限制,通常和分上下兩層,上層的水槽水排放到噴淋水槽內(nèi)。進(jìn)入機(jī)組的顆粒5mg/m3,送出的顆粒1mg/m3,以66000m3/h循環(huán)風(fēng)量為例:其能量負(fù)荷見表1。

(2)新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)機(jī)組。主要負(fù)責(zé)自動(dòng)噴房段流平區(qū)和工藝所需要的補(bǔ)新風(fēng)。

經(jīng)過(guò)過(guò)濾EU4—冷卻—擋水板—加熱—噴淋(軟化水)擋水板—風(fēng)機(jī)—過(guò)濾EU7—送風(fēng),進(jìn)口溫度-6℃,送出溫度和濕度23℃/65%。以42000m3/h循環(huán)風(fēng)量為例:其能量負(fù)荷見表2。

2.6 噴房供水和漆渣處理

除渣工作原理:循環(huán)水池設(shè)有攪拌器,用隔膜泵將含渣水打入造渣槽,渣浮在上面用刮渣機(jī)掛掉,清夜流回循環(huán)槽內(nèi)。

2.7 烘干室

烘干室高架為好。

(1)加熱方式:采用直接燃燒加熱方式。

(2)廢氣量:提供幾個(gè)數(shù)據(jù)供參考表3。

2.8 廢氣處理系統(tǒng)

方案1:TNV方式。

進(jìn)入廢氣爐的廢氣:有循環(huán)風(fēng)過(guò)濾后的噴房的廢氣(新風(fēng)補(bǔ))、流平室、烘爐。

焚燒后的熱量用于:前處理、新風(fēng)空調(diào)、熱流平等,需要提供1臺(tái)焚燒爐和1臺(tái)熱水爐換熱器。

方案2:RTO。

待處理的低溫廢氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入蓄熱室,陶瓷蓄熱釋放熱量熱量溫度降低,而有機(jī)廢氣升值較高溫度后進(jìn)入氧化室,在氧化室內(nèi)燃燒,有機(jī)廢氣被分解為CO2和H2O。焚燒后的熱量排向大氣。

3輸送設(shè)備

采用輕型滑撬、垂直地面鏈或反積放式地面鏈。目前這幾種輸送方式已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

4國(guó)內(nèi)塑料件工藝設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

4.1 工藝方面

采用水性涂裝工藝勢(shì)在必行,目前國(guó)內(nèi)已有不少整車廠工廠涂裝線部分涂漆采用了水性漆,與其緊密相關(guān)的、外觀要求與轎車車身一致的保險(xiǎn)杠也開始趨向采用水性漆。國(guó)內(nèi)已有汽車廠開始對(duì)保險(xiǎn)杠采用水性漆設(shè)計(jì)的建設(shè)工程。

4.2 機(jī)械化輸送方面

從國(guó)內(nèi)以往的普鏈已轉(zhuǎn)輕型滑撬或地面鏈。

4.3 設(shè)備設(shè)計(jì)方面

(1)水分烘干爐采用不加熱方式,采用冷凍機(jī)脫水或多級(jí)風(fēng)吹水。

(2)噴房采用循環(huán)風(fēng)空調(diào)送風(fēng),其溫度控制利用冷凍機(jī)的冷卻和散熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(3)噴房和烘爐的廢氣用RTO或TNV來(lái)處理,達(dá)標(biāo)排廢氣。

(4)烘爐采用A行爐和直燃加熱。