客車整車電泳線的規(guī)劃與籌備

吉學(xué)剛 苑立建 蘇金忠

受產(chǎn)業(yè)政策的引導(dǎo)帶動(dòng)，中國(guó)客車在積極嫁接引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)的同時(shí)，受價(jià)格優(yōu)勢(shì)及經(jīng)營(yíng)環(huán)境的影響，中國(guó)客車工業(yè)近年來(lái)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的良好態(tài)勢(shì)，保持著全球客車產(chǎn)銷的領(lǐng)導(dǎo)地位；但是我國(guó)客車產(chǎn)品的防腐水平仍有很大提升空間。由于一直采用手工噴涂溶劑型涂料的傳統(tǒng)作業(yè)模式，難以確保骨架型鋼內(nèi)腔、貼合面、焊縫等部位的防腐質(zhì)量，嚴(yán)重影響客車防腐質(zhì)量的提高。雖然電泳工藝在乘用車領(lǐng)域推行應(yīng)用多年，并且技術(shù)也很成熟、完善，但客車生產(chǎn)一直由于受“經(jīng)濟(jì)批量”制約而未得到快速應(yīng)用。隨著產(chǎn)銷量及市場(chǎng)覆蓋區(qū)域的進(jìn)一步擴(kuò)大，客車產(chǎn)品防腐需求日益提高。而客車整車電泳項(xiàng)目成為近年來(lái)眾多客車企業(yè)的“亮劍”工程，項(xiàng)目雖然投資多、系統(tǒng)復(fù)雜，但對(duì)產(chǎn)品制造工藝升級(jí)、整車防腐質(zhì)量的控制提升作用十分明顯。

整車電泳工藝技術(shù)及電泳線

整車電泳工藝可使車輛基本無(wú)防腐死角及盲區(qū)，型鋼內(nèi)腔及貼合面涂覆嚴(yán)密；涂膜均勻、連續(xù)，耐蝕性優(yōu)異；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高；涂料利用率高，水性環(huán)保、無(wú)火災(zāi)隱患。

典型的客車整車電泳線工藝流程有2種。第1種是：預(yù)處理→高壓水洗→脫脂→水洗1→表調(diào)→磷化→水洗2→純水洗1→CED電泳→超濾→純水洗2→烘烤→強(qiáng)冷。第2種是：預(yù)處理→高壓水洗→噴淋預(yù)脫脂→脫脂→水洗1→水洗2→表調(diào)→磷化→水洗3→水洗4→純水洗1→CED電泳→超濾1→超濾2→純水洗2→烘烤→強(qiáng)冷。

第1種流程相對(duì)簡(jiǎn)單，投資及占地規(guī)模較小，但存在車體表層清潔不凈及槽液污染等問題。如加強(qiáng)槽液維護(hù)及適當(dāng)延長(zhǎng)節(jié)拍處理時(shí)間，可應(yīng)用于年產(chǎn)能少于1萬(wàn)輛客車的生產(chǎn)線。

為容納整個(gè)車身，客車電泳線的電泳槽容積接近400 m3,槽液消耗更新周期較長(zhǎng)；型鋼等腔盒式結(jié)構(gòu)及貼合面較多，需設(shè)置足夠多的流液孔及高泳透率的電泳漆；前處理、電泳工序相對(duì)較少，電泳槽的抗污染性好(油污及電解質(zhì))；車身材質(zhì)多樣(熱/冷軋鋼板、電/熱鍍鋅板、鋁板等)：因此，車輛的底材適應(yīng)性要好；生產(chǎn)管理多為粗放式的間歇生產(chǎn)，自動(dòng)化程度相對(duì)較低，施工窗口較寬。

工藝孔的設(shè)置

工藝孔按功能可分為流液孔、排氣孔、防電磁屏蔽孔，所有工藝孔兼具防電磁屏蔽的功能，而部分防電磁屏蔽孔又承擔(dān)排氣孔的功能。在確保骨架強(qiáng)度的前提下，型鋼件需設(shè)置足夠多的工藝孔。工藝孔的合理設(shè)置是確保進(jìn)入腔/盒式結(jié)構(gòu)內(nèi)的液體能夠及時(shí)流出(在1 min內(nèi)型鋼內(nèi)腔的液體應(yīng)能完全流出，不產(chǎn)生串槽，確保電泳槽液的穩(wěn)定性)，并提高電泳漆泳透力、滿足內(nèi)腔涂膜性能的關(guān)鍵因素。

整車橫梁或縱梁工藝孔必須設(shè)置于型鋼的上下表面(見圖3)，兼流液、排氣、防電磁屏蔽等功能于一體，型鋼底部如存在裝有封板的結(jié)構(gòu)需將部分工藝孔上下打通，以防存液，如輪罩上封板結(jié)構(gòu)；立梁工藝孔為避開被蒙皮或鈑金件覆蓋，一般開口朝向設(shè)置于與電極布置平行的方向，即型鋼的側(cè)面(見圖4、5)；對(duì)于并焊相連接的型鋼立柱其開口方向需置于組合立柱的外側(cè)或朝向車內(nèi)，以防被堵塞(見圖6)；對(duì)于斜立梁，由于需考慮受力強(qiáng)度等因素，端部工藝孔需設(shè)置于斜梁與平梁成鈍角的一側(cè)(見圖7)。由于單體型鋼制件在加工過程中不便于識(shí)別在整車中的焊接狀態(tài)，工藝孔的布置與分布需在設(shè)計(jì)圖紙中進(jìn)行明確標(biāo)志，防止出現(xiàn)工藝孔漏打、錯(cuò)打以及被堵塞現(xiàn)象。

型鋼端部中心位置全部設(shè)置為半圓形長(zhǎng)槽沖孔(尺寸及形狀如圖8所示)，且由于端部應(yīng)力比較集中，均單面設(shè)孔，非貫通式；設(shè)置的原則為確保液體能夠及時(shí)完全流出，且不被蒙皮或其他鈑金件所覆蓋，同時(shí)焊接時(shí)應(yīng)避開工藝孔周邊，以防堵塞。

電泳漆微粒必須在具備臨界電場(chǎng)強(qiáng)度的條件下，才能真正實(shí)現(xiàn)“泳移”上膜，然而客車車身所廣泛采用的骨架型鋼相當(dāng)于封閉的金屬導(dǎo)體，對(duì)電場(chǎng)有一定的靜電屏蔽作用，限制了電泳漆對(duì)型鋼內(nèi)壁的附著效果。為確保型鋼內(nèi)腔的漆膜性能(泳透力、膜厚)，必須設(shè)置足夠大小的防電磁屏蔽孔，以增強(qiáng)電泳漆的上膜效果。防電磁屏蔽孔一般為居于型鋼表面中心位置、直徑10 mm的圓形沖孔,采用雙面貫通式(見圖9)。為確保型鋼空腔內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度，前后圍及兩側(cè)骨架位置的單根型鋼工藝孔間距≤500 mm，如端部工藝孔間距＞500 mm，則需依據(jù)施工方便性增設(shè)防電磁屏蔽孔；底架與頂骨架型鋼由于距槽體電極較遠(yuǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度較弱，同時(shí)底架部位涂層防腐性能要求較高，工藝孔間距相對(duì)較密集，在確保間距≤500 mm的前提下，單根型鋼在長(zhǎng)度方向的中間位置需至少設(shè)1個(gè)防電磁屏蔽孔。

整車用材要求

由于電泳漆需超過160 ℃的高溫烘烤才能成膜，因此電泳前不能裝配玻璃鋼、塑料、氣撐桿等不耐高溫的零部件，如有需要應(yīng)調(diào)整至電泳后裝配；但考慮到施工的方便性，前后圍蒙皮應(yīng)盡量選用鐵制沖壓蒙皮；艙門粘接密封膠宜采用耐高溫膠黏劑，防止烘烤過程中產(chǎn)生過度收縮、開裂及粘接強(qiáng)度下降等問題，如廈門金旅在用材方面采用耐高溫雙組分結(jié)構(gòu)密封膠；焊裝用丁基膠帶及電泳前用密封膠需驗(yàn)證其耐高溫性能，防止高溫失效；改善焊裝車間蒙皮裝配工藝，減少蒙皮焊接預(yù)應(yīng)力，確保電泳烘烤對(duì)蒙皮平整度不產(chǎn)生明顯影響；不能采用鈍化型的鍍鋅鋼板，因?yàn)椴垡翰荒芡耆珴?rùn)濕其表面，會(huì)影響漆前處理及電泳效果。

在不影響合車裝配的前提下，底盤合車工序中所焊接的部件盡量移至電泳前施工，如必須在后工序裝配但對(duì)外觀顏色無(wú)要求的部件可采用懸掛方式置于車內(nèi)與整車同時(shí)進(jìn)行電泳(圖11)，以充分利用電泳線資源，同時(shí)涂裝完工后再裝配的零部件盡量采用“鉚接+粘接”或螺紋連接的方式，盡量減少因焊接對(duì)漆膜所帶來(lái)的損傷；全承載車身應(yīng)全面推行漆后機(jī)裝工藝，減少帶漆件焊接，以提高焊縫部位防腐質(zhì)量(圖12)。

由于客車車體較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且選用板材(鋁板、鍍鋅板、鋼板)及規(guī)格種類(厚度不一致)較多，板材表面的升溫速率存在一定差異。為避免過烘烤或烘烤不透而影響漆膜性能，電泳車身進(jìn)入烘干室應(yīng)采取緩慢升溫的方式，不能升溫過快，烘烤時(shí)間設(shè)置(含進(jìn)出車及升溫、保溫時(shí)間)一般控制在50 min左右。

吊裝方式與撬體循環(huán)

客車整體電泳可分為帶撬入槽和不帶撬入槽2種方式。

表1 客車電泳工藝常見施工及質(zhì)量問題

表2 整車電泳線主要配套設(shè)備

不帶撬入槽時(shí)可參照宇通客車吊裝窗立柱與邊窗上沿的“T”型交接點(diǎn)位置，但為防止側(cè)窗立柱及側(cè)邊窗上沿型鋼出現(xiàn)吊裝變形問題，其骨架需全部采用厚壁型鋼，如有必要需增焊加強(qiáng)角以提高其骨架強(qiáng)度；選用此類方式車體的吊裝不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，且較重的全承載式車身吊裝過程中易出現(xiàn)變形問題。

帶撬入槽時(shí)，為防止撬體粘附涂裝雜物而污染槽液，電泳處理可采用單獨(dú)撬體而不與其他涂裝工序混用，選用此類方式，需增加換撬工位及設(shè)備，投資相對(duì)較大。另外，撬體需執(zhí)行大循環(huán)，配備專用于沖洗撬體的高壓水槍及人員，在高壓水洗工位對(duì)撬體進(jìn)行清潔處理，或在涂裝施工過程中對(duì)撬體進(jìn)行適當(dāng)防護(hù)，以防止膩?zhàn)?、阻尼膠、發(fā)泡等粘附撬體而污染槽液。

整車電泳線硬件配置要求

(1)加料裝置。前處理及電泳藥液加料采用集中加料，固體采用加料槽，液體直接采用隔膜泵。脫脂按固液2種組分加料，表調(diào)為1種固體組分，磷化2種液體組分，電泳2種液體組分。

(2)噴淋裝置。脫脂槽在槽液深度為1 500及2 000 mm的側(cè)面位置各設(shè)置1根噴淋管，以提高脫脂液對(duì)車身的沖刷力，預(yù)脫脂噴嘴壓力≥0.2 MPa，前處理預(yù)脫脂、脫脂、水洗采用沖擊力強(qiáng)的V型噴嘴；噴淋管兩側(cè)均安裝閥門，用以調(diào)節(jié)兩側(cè)噴淋管流量。

(3)槽體及管路材質(zhì)。表調(diào)及其后的槽體(除電泳槽)最好采用不銹鋼(SUS304)壁板,磷化采用SUS316壁板，其他可采用Q235碳鋼板+玻璃鋼內(nèi)襯；電泳槽內(nèi)壁需耐2萬(wàn)V的擊穿電壓。表調(diào)前的管路可采用Q235碳鋼材質(zhì)，其他采用不銹鋼材料。需加熱的槽體加裝不低于100 mm厚的巖棉或玻璃絲棉，外包0.6 mm厚的波紋鍍鋅板；為便于檢修維護(hù)及確保加升溫均勻，脫脂及磷化槽的加熱方式應(yīng)采用熱交換器。

(4)表調(diào)前各槽安裝袋式過濾器，過濾器內(nèi)置磁棒用以吸附鐵粉，脫脂及預(yù)脫脂槽安裝油水分離裝置；預(yù)脫脂、脫脂工序設(shè)置無(wú)耗材的旋液分離器；預(yù)脫脂工序由于設(shè)置出槽噴淋、霧氣較大，需強(qiáng)化抽排風(fēng)，并且盡量選用低溫型脫脂劑及低霧化噴嘴。

(5)磷化槽板式換熱器清洗裝置加裝硝酸用隔膜泵，便于直接從容器內(nèi)抽取；磷化除渣采用帶式連續(xù)除渣機(jī)效果較好，同時(shí)需設(shè)有斜板式沉淀槽。

(6)電泳槽底和轉(zhuǎn)角都應(yīng)設(shè)計(jì)呈流線型，盡量消除液流死角；電泳轉(zhuǎn)移槽的最底端位置應(yīng)設(shè)置排空閥門及管道，防止管道內(nèi)積存電泳漆而堵塞管路；電泳槽底部加裝輔助裸電極，確保底架部位電場(chǎng)強(qiáng)度，以確保漆膜厚度；電泳線純水系統(tǒng)配備臭氧發(fā)生器、紫外光等殺菌裝置；電泳槽區(qū)域設(shè)置安全防護(hù)鎖，防止正常工作期間人員進(jìn)入，發(fā)生觸電事故；陽(yáng)極管布置按車體的電泳面積550 m2考慮。

(7)根據(jù)各槽液循環(huán)量要求需逐一計(jì)算各循環(huán)泵功率，防止動(dòng)力配置不足問題。

表3 國(guó)內(nèi)客車制造企業(yè)電泳材料配套體系

表4 電泳槽液常用監(jiān)控項(xiàng)目及需配備的檢測(cè)儀器

表5 電泳線人員配備情況

客車電泳線人員配置

整車電泳線自動(dòng)化程度及技術(shù)含量相對(duì)較高，管線路布置復(fù)雜，設(shè)備涉及水、電、暖、制冷、污水處理等不同領(lǐng)域，并且槽液及設(shè)備運(yùn)行過程中日常監(jiān)控項(xiàng)目較多，槽液清洗維護(hù)頻率也較高，磷化槽至電泳槽間的水洗槽需保持每月清槽1次，并采用體積分?jǐn)?shù)為0.2%的雙氧水對(duì)槽體、管路等進(jìn)行殺菌處理。為確保電泳線良好運(yùn)行，電泳線人員配備可參考表5。

為使電泳漆與電泳設(shè)備間達(dá)到最佳匹配狀態(tài)，同時(shí)便于電泳線的高效運(yùn)行與日常維護(hù)，保證電泳漆的性能要求，確保電泳線所配置的噴淋循環(huán)系統(tǒng)、升保溫系統(tǒng)、整流及陽(yáng)極系統(tǒng)、純水制備系統(tǒng)、過濾及超濾系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)等滿足電泳漆工藝要求及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，且不同品種的電泳漆產(chǎn)品，其特性值存在一定差異，生產(chǎn)線建設(shè)之初應(yīng)與材料、設(shè)備廠家進(jìn)行充分的技術(shù)溝通與交流，提升設(shè)備與材料間的互容性與匹配性，避免在產(chǎn)生問題時(shí)而相互推諉扯皮。