涂裝線噴漆系統(tǒng)設計討論與分析

劉 磊

（陜西重型汽車有限公司技術管理部，陜西 西安 710200）

1 概要

涂裝生產線的改造重點要考慮到改造后要達到的生產綱領、產能、節(jié)拍，包括鏈速、間距、裝掛方式都需要在前期通過反復周密的計算得出設計參數(shù)，并能夠支撐改造后的生產線運行滿足我們的產能需求。通過改造我們要實現(xiàn)什么樣的工藝目標，采取何種工藝形式來進行涂裝生產作業(yè)過程，噴涂作業(yè)方式的選擇，機器人噴涂和手工噴涂方式的選擇對工藝改造目標尤其是設備投資選型差別巨大，另外油漆原材料選型也是影響改造設計的重大因素之一，溶劑型油漆與高固差別不大，但若改為水性漆則需要對室體工藝布局、噴涂系統(tǒng)、空調送排風系統(tǒng)進行大量的改造及新增。另外還有噴房的選擇，漆霧處理方式的選擇及集中供漆的選擇都會對改造方案產生較大影響。一個目標可以有多種方式來實現(xiàn)，每種方式也可以有多種方案，具體如何選擇需要對成本投資、運行效率、安全環(huán)保、穩(wěn)定可靠等多方面因素進行考量。無論是產能、工藝、質量還是環(huán)保方面，改造不僅要滿足現(xiàn)有產品的涂裝要求，還要針對未來產品升級或工藝水平提升做相應的預留和儲備。

2 噴漆系統(tǒng)設計

2.1 設計總則

噴漆系統(tǒng)是涂裝車間的重要組成部分，充分考慮產能、節(jié)拍、工藝布局，以保證改造設計方案能夠滿足未來的生產工藝使用要求。首先通過現(xiàn)場實際勘察，確認哪些設備需要拆除，哪些設備可以利舊，以及改造、新增、增容等內容都需要根據(jù)將來實際使用情況及設備自身狀態(tài)進行分類和明確。例如噴房設計，選擇干式噴房還是濕式噴房不僅對改造提出的要求及設備選型不同，而且對將來的工藝使用及運行的效果和成本也產生較大影響。兩者的投資、運行維護成本相差不大，干式噴房能耗、三廢處理費用相對較低，但耗材費用相比濕式噴房要高一些，各企業(yè)可根據(jù)自身情況酌情進行方案的設計與評估。

2.2 線體設計方面

線體設計常規(guī)有1C1B、2C1B、3C2B、3C1B、B1B2 等，具體選擇哪種線體模式需要我們根據(jù)施工工藝和油漆原材料類型來選擇。3C2B 為中涂→預烘→烘干→色漆→熱閃干→清漆→烘干，工藝設計相對比較傳統(tǒng)，生產時間周期長、投資大、能耗大，但若將其拆分開來可應對很多工藝調整及特殊情況下的應急迂回，更適應不同生產狀態(tài)下的使用需求，例如溶劑型3C2B 生產線在不需要中涂且油漆涂層不復雜的情況下生產柔性大，甚至形成近1 倍的產能提升。相比之下，單一的2C1B 或1C1B 生產限制因素相對較多。受工位、工藝布局限制，類似生產線對將來的產能提升、顏色開發(fā)、設備改造都會產生一定的影響。尤其是采用人工+機器人噴涂相結合的線體設計，對線體設備運行、油漆材料、質量控制等各種因素的穩(wěn)定性都提出很高要求，比如2C1B 線體“人工內噴→機器人外噴”設計一旦機器人故障或不能執(zhí)行降級模式，則完全依靠手工噴涂完成生產，那么僅在人工內噴工位完成整車的內外手工噴涂，生產節(jié)拍驟降，不僅無法保證后續(xù)的供貨周期，若線體電泳排空存儲量不夠的情況下對電泳線的生產也將產生巨大影響，輕則停線待產，重則影響電泳線正常走線造成重大質量問題，所以單一的簡單線體設計運行風險較大，需要提前考慮多種情況下的柔性迂回方案。

2.3 噴涂方案

油漆材料確定為水性漆并按水性漆施工設計建造線體的話，需要考慮特殊情況下溶劑型油漆的噴涂施工方案，例如小顏色水性漆開發(fā)周期較長不能滿足供貨要求，再比如特殊用途顏色不允許采用水性漆，則需要考慮中、小批量溶劑型油漆的噴涂施工方案。若溶劑型產量不大可在清漆工位完成施工，若產量較大則需要單獨建線體（室體）。另愛在水性漆工位噴涂溶劑型油漆的可行性有待進一步論證和確認，需要對線體設計承受安全極限進行充分評估，暫無定論。

2.4 潔凈度、風速

噴漆系統(tǒng)的潔凈度設計是整個改造設計的重中之重，作業(yè)區(qū)域的潔凈度會對產品質量產生較大影響，因此需要根據(jù)噴涂需要對噴漆室空調過濾系統(tǒng)制定詳細的建造方案。涂裝作業(yè)場所的過濾等級常分為萬級、十萬級、三十萬級，噴漆室對送風潔凈度等級要求比較高，一般為萬級；工位作業(yè)場所多采用十萬級，公共區(qū)域為三十萬級。除了過濾等級還需要考慮過濾方式，常用的過濾方式有袋式過濾和頂棉過濾，一般空調室體內部多采用多級袋式過濾，如G3、G4、F5、F7、F8，頂棉多采用F5、F7。要想達到我們所需要的潔凈度等級常需要進行袋式與頂棉過濾的組合形式，保證過濾精度的同時調整送風狀態(tài)（靜壓、均布）。

風速的設計多根據(jù)噴涂方式，若采用人工噴涂，風速可相對加大，且控制精度適當放寬，多在0.35-0.50m/s 范圍內；若采用機器人噴涂為不影響機器人噴涂扇幅及成形，風速設計則相對小一些，控制精度要求更高，多控制在0.25-0.35m/s。具體風速的設計則通過風機功率選型、室體空間體積大小及單位時間內的換氣次數(shù)確定整體送風量，從而確定風速。

2.5 送風方式的選擇

在前期確定生產線建造工藝方案階段，需要明確噴漆室內的送風選擇何種方式，具體的噴房設計與油漆材料、噴涂方式有直接關系，如油漆材料為水性漆，噴涂方式采用機器人噴涂，則送排風系統(tǒng)多采用循環(huán)風，有利于工藝參數(shù)控制并降低能耗。人工噴涂工位采用循環(huán)風則需要對線體設計考慮人員勞動保護與職業(yè)健康因素，需對環(huán)境進行充分評估并加入人工新風系統(tǒng)，且需要對噴漆室有機溶劑濃度進行實施監(jiān)控。若采用溶劑型油漆，考慮到噴漆室爆炸安全極限則須設計為全新風的送排風模式。目前涂裝生產線多采用水性中涂+水性底漆+溶劑型清漆，空調送排風系統(tǒng)多是先經(jīng)過中涂、底漆噴涂段循環(huán)取風之后送入清漆段工位，最終與人工噴涂工位新風排風一起進入廢氣處理系統(tǒng)。

2.6 漆霧處理系統(tǒng)

噴漆室的漆霧處理系統(tǒng)由漆霧捕集裝置、排風機、風管、風道等組成，漆霧捕集裝置大體上分為干式、濕式兩類，發(fā)展歷程為水旋、文丘里、石灰石、靜電分離、紙盒式捕集裝置，整個過程受環(huán)保、處理效率、能耗、運行維護等因素影響逐漸由早期的濕式處理發(fā)展到今天的干式處理，我們在漆霧處理方式的選擇上也要重點考量上述因素，結合我們自身生產需要選擇投資小、能耗低、運行費用低的方式。

2.7 照度

噴漆室不同區(qū)域對照度要求不同，人工作業(yè)區(qū)域如人工內噴、檢查補噴工位對照度要求較高，一般在800Lx 以上，一些自動作業(yè)區(qū)域、流平段、晾干、閃干段對照度的要求可適當降低300-600Lx 即可。安全性方面噴漆室照明器具燈管、燈箱等均須選擇防爆型，按性能可分為耐壓防爆與安全防爆。在室體內部須采用耐壓防爆型，室體外部有玻璃阻隔的情況下采用安全防爆型。另外在照度設計上可選擇高于實際要求5%-10%，利于后期設備設施的統(tǒng)一維修與更換。

2.8 溫濕度設計

溫濕度是噴漆室重要工藝參數(shù)，直接關系到產品質量的穩(wěn)定性。溫濕度設計與油漆材料有很大關系，溶劑型油漆施工對溫濕度的要求相對較低，施工窗口較寬，溫度可控制在20-30℃，濕度可控制在50-70%，水性漆溫濕度控制更為嚴格、精確，一般溫度控制在±1℃，濕度在10%范圍內。只需選擇合適的設備功率，目前的設備控制精度完全可以滿足工藝使用要求。

3 結論

噴漆系統(tǒng)設計是涂裝線設計建造的重要部分，需要設計方案中對產能、節(jié)拍、工藝方式、原材料選型、作業(yè)方式等進行綜合評定，不僅對設備選型進行認真考量，還要根據(jù)未來可能出現(xiàn)產品工藝水平升級、結構變化、產能提升、環(huán)保趨勢變化、新技術新材料新工藝的應用推廣預留發(fā)展和改造的空間及工藝布置基礎。總之，需要我們在充分考慮自身各因素并滿足使用要求的前提下選擇適合我們的工藝設計方案，敢于嘗試新技術、新工藝的使用。