商用車底盤防護(hù)技術(shù)概述

魏新戰(zhàn)

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

依托于近20 年來經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長，我國重卡保有量已突破800 萬輛。隨著電商經(jīng)濟(jì)繁榮，社會消費(fèi)品零售總額持續(xù)增長，在治超監(jiān)管趨嚴(yán)、重卡司機(jī)年輕化等諸多因素的推動下，重卡市場高端化趨勢愈加明顯。

重卡的高端化對底盤的防腐蝕性能及漆膜耐老化指標(biāo)提出了更高的要求。歐美高端重卡普遍采用“散件電泳+總成面漆”工藝或者散件磷化后直接噴底面合一粉末，面涂以水性面漆和粉末涂料為主，對耐濕熱或抗石擊要求較高的自卸車和工程車在面漆層上加噴蠟涂層[1]，總膜厚平均大于90 μm。國內(nèi)高端重卡近年多以“散件電泳底漆+總成面漆”上市，面涂層目前多以溶劑型面漆、粉末或者蠟為主，高端牽引車有向2K(雙組分)低溫水性和噴粉等環(huán)保材料工藝發(fā)展的趨勢。

1 底盤的漆膜性能要求及銹蝕原因

1. 1 底盤漆膜的作用及要求

底盤是商用車的關(guān)鍵核心部件之一，因在車底部易受到路面上的沙石撞擊，所處環(huán)境陰暗潮濕，且我國幅員遼闊，從東北區(qū)域的寒溫帶至海南島區(qū)域的赤道氣候，地形涵蓋高山深谷、丘陵盆地，需滿足高溫、高濕、高鹽、高寒等不同地區(qū)的使用要求。這就對車架底盤及其附屬件的漆膜耐蝕性、硬度、耐老化性等指標(biāo)提出了更高的要求(見表1)[2]。

表1 國內(nèi)主流重卡企業(yè)底盤關(guān)鍵件的涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Technical standards of the coatings for key parts of chassis in leading heavy-duty truck manufacturers of China

1. 2 底盤銹蝕、老化的原因

目前國內(nèi)傳統(tǒng)商用車企業(yè)建設(shè)較早的涂裝產(chǎn)線均采用底面合一車架整體電泳。根據(jù)電泳漆的泳透特性，車架縱梁內(nèi)外梁夾層中，以及縱梁與橫梁連接板夾層中，均無法實(shí)現(xiàn)電泳漆的覆蓋和遮蔽。后續(xù)整車使用過程中露天存放和行駛時，存在雨水順縱梁孔進(jìn)入縱梁內(nèi)外梁夾層的隱患，因夾層內(nèi)無電泳漆保護(hù)，雨水聚集后造成少量銹蝕，銹水順縱梁下翼面流出，形成車架縱梁銹蝕現(xiàn)象(如圖1 所示)。

圖1 商用車重卡底盤生銹的情況Figure 1 Photo showing the typical corrosion of the chassis of commercial heavy-duty truck

相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)?shù)妆P車架銹蝕達(dá)到1%，整臺汽車的強(qiáng)度就降低5% ～ 10%，不僅影響美觀，安全系數(shù)也會降低。

2 商用車底盤防腐工藝對比分析

2. 1 傳統(tǒng)工藝

車架總成前處理、陰極電泳(環(huán)氧-環(huán)氧丙烯酸)、烘干，總裝補(bǔ)漆+噴蠟(或防腐清漆)+表干。該工藝成熟、簡單，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但耐老化性及漆膜保護(hù)覆蓋面有限。

2. 2 新工藝

伴隨設(shè)備自動化及材料的不斷發(fā)展，近年底盤涂裝工藝路線呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，涌現(xiàn)了幾種新工藝。

2. 2. 1 縱梁噴粉/橫梁散件電泳→車架裝配

縱梁噴粉[3]、散件電泳可有效解決多層梁夾縫早期銹蝕問題，噴粉一次成膜厚度達(dá)60 ～ 120 μm，涂料回收利用率可達(dá)95%以上，抗劃傷性好，防腐性能高。粉末涂裝無廢水、廢渣，VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)排放極低，但該工藝路線在合梁、鉚接裝配時磕碰劃傷的部位須補(bǔ)漆，縱梁裝配時面漆較厚而會產(chǎn)生螺栓松動的風(fēng)險，縱梁和其他散件存在涂層外觀有色差及防腐水平不一致的問題。車架噴粉只適用于縱梁噴粉(如圖2 所示)，若整體噴粉，因形狀復(fù)雜，故上粉率低，尤其是車架內(nèi)部接頭處的上粉少。

圖2 自動噴粉槍的布置Figure 2 Layout of automatic spray guns

2. 2. 2 散件電泳→底盤裝配→底盤補(bǔ)漆

散件電泳可有效解決多層梁夾縫早期銹蝕問題，大幅度提升縱梁夾層等電泳盲區(qū)的漆膜質(zhì)量。底盤裝配后對外露部位補(bǔ)噴雙組分低溫漆，可進(jìn)一步增強(qiáng)外露面漆膜的耐蝕性。但該工藝方式覆蓋面有限，底盤整體耐鹽霧、耐老化性能低。

2. 2. 3 散件電泳→車架噴粉→底盤裝配

如圖3 所示，以散件電泳的方式處理橫梁、縱梁等零部件，車架裝配后整體進(jìn)行粉末噴涂，這樣做可大幅度提升底盤整體耐蝕性及耐候性，且過程對環(huán)境更友好。但噴粉烘干溫度較高(約200 °C 左右)，底盤線束不易防護(hù)，底盤件烘烤防護(hù)是難題，因此該工藝在國內(nèi)商用車行業(yè)應(yīng)用較少。

圖3 散件電泳+車架噴粉+底盤裝配的工藝流程Figure 3 Process flow comprising electrophoretic painting of components, powder coating of frame, and assembly of chassis

2. 2. 4 散件電泳→底盤預(yù)裝→底盤整噴

散件電泳橫梁、縱梁等零部件保證了涂層具有優(yōu)異的耐蝕性，底盤裝配后整體噴涂一道面漆(如圖4 所示)則可進(jìn)一步增強(qiáng)漆膜的耐老化性。該工藝可充分提升耐鹽霧及耐老化指標(biāo)至1 000 h，徹底解決底盤零部件運(yùn)輸過程中磕碰劃傷和銷售過程長時間庫存而造成的漆面粉化和銹蝕，二次銷售返工難等全生命周期問題。目前國外重卡和國內(nèi)新建重卡涂裝線普遍采用底盤裝配后整噴面漆的涂裝工藝。

圖4 底盤整噴面漆的現(xiàn)場Figure 4 Field of spraying topcoat on the whole chassis

3 商用車底盤整噴工藝設(shè)計

該工藝方案主要由上件區(qū)(含配套設(shè)備工裝)、準(zhǔn)備室(遮蔽、擦凈)、噴漆室(含自動噴涂工位、低噴工位、高噴工位和檢查補(bǔ)噴工位)、流平室、烘干室、強(qiáng)冷室、去遮蔽工位、排空緩存區(qū)、下件區(qū)等工作區(qū)組成。設(shè)備主要有配套空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、集中供漆系統(tǒng)(含雙組分自動配比系統(tǒng))、信息化系統(tǒng)、車間公用管線、消防設(shè)施等。

3. 1 噴涂段工藝設(shè)計要求

(1) 確保噴漆室工藝段風(fēng)速、風(fēng)量的均勻性及風(fēng)平衡，風(fēng)速需用風(fēng)速儀測量并監(jiān)控，室體送排風(fēng)可獨(dú)立調(diào)整，風(fēng)量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)做到調(diào)整準(zhǔn)確、可靠并易操作。

(2) 確保噴漆室內(nèi)各工藝段或隔段之間不串風(fēng)，噴漆室噴涂段工件表面測得的照度不低于800 lx，噴漆室在生產(chǎn)時處在微正壓狀態(tài)(含晾干室、過渡段等)。

(3) 在噴漆室排風(fēng)循環(huán)利用場合，排風(fēng)含塵量控制在不高于1.0 mg/m3；保證噴漆室凈化級別為10 萬級，空氣潔凈度滿足ISO 14644 中規(guī)定的ISO7 級以上的要求，使用激光粒子計數(shù)器檢測，每2.83 L 空氣中不同粒徑的顆粒數(shù)量符合下列要求：10 μm，1 個；5 ～ 10 μm，0 ～ 10 個；1 ～ 5 μm，50 000 個。調(diào)試后提供檢測報告。噴漆室每小時換氣18 ～ 25 次，完全換氣后的空氣凈化時間不超過40 min。

(4) 噴漆室動靜壓室、水槽及送排風(fēng)的長、寬、高需要考慮設(shè)備易于修理、清掃等要求；橇體長度要滿足所有車型，橇體主框架焊接后退火處理。

(5) 噴漆室的廢漆處理系統(tǒng)采用干式紙盒漆霧收集裝置，漆霧捕集率達(dá)到98%以上，同時滿足處理過的空氣中油漆殘余量不超過3 mg/m3的要求。

3. 2 三廢處理工藝的設(shè)計要求

(1) 噴漆室及烘干室的廢氣入口、出口位置預(yù)留手工檢測口及檢測電源、采樣平臺、斜梯等配套設(shè)施。

(2) 噴漆室及烘干室廢氣排放口設(shè)置用于廢氣濃度在線監(jiān)測的設(shè)備及配套設(shè)施，能夠檢測監(jiān)測口的有機(jī)氣體含量，以滿足環(huán)保部門在線監(jiān)測的需求。在線監(jiān)測設(shè)備接口為FID(火焰離子化檢測)模式，與環(huán)保部門的接口要兼容。

(3) 將集中供漆間、噴漆室及烘干室的廢氣匯總至RTO(蓄熱式熱力焚化爐)的進(jìn)氣口，經(jīng)處理后統(tǒng)一排放。有機(jī)廢氣排放濃度符合《揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(DB61/T 1061-2017)的要求，非甲烷總烴去除效率不小于90%。RTO 煙氣排放需經(jīng)過必要的余熱回收裝置處理，正常運(yùn)行時保證排煙溫度不高于120 °C。

(4) 確認(rèn)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪和RTO 前各廢氣排放工序的風(fēng)量和濃度，廢氣處理設(shè)施的處理效率需穩(wěn)定達(dá)到90%以上。

3. 3 烘干強(qiáng)冷段的工藝設(shè)計要求

(1) 烘干爐采用全對流加熱方式，風(fēng)速大小以不影響工件顆粒為前提，采用獨(dú)立燃燒機(jī)加熱。

(2) 各烘干爐入口及強(qiáng)冷室出口設(shè)置電動卷簾門，停產(chǎn)時關(guān)閉，生產(chǎn)時溫度達(dá)到設(shè)定溫度，且門口有工件時發(fā)送到位信號使門自動打開，直至生產(chǎn)結(jié)束時才自動關(guān)閉。

(3) 烘干爐應(yīng)根據(jù)長度來合理設(shè)置檢修門，檢修門應(yīng)確保密封效果。所有烘干爐檢修門處應(yīng)設(shè)置防爆搖臂燈，開關(guān)設(shè)置于燈附近，用作設(shè)備檢修。

(4) 烘干爐內(nèi)任何區(qū)域的溶劑濃度應(yīng)小于其最低爆炸極限值的25%。

(5) 烘干爐補(bǔ)新風(fēng)(包括烘爐用新鮮空氣、燃料燃燒助燃空氣)應(yīng)采取廠房內(nèi)吸風(fēng)，排氣(包括凈化后廢氣、燃料燃燒煙氣)均應(yīng)排出廠房外；強(qiáng)冷室送新風(fēng)應(yīng)采取廠房外吸風(fēng)，排氣須排出廠房外。

4 結(jié)語

綜上所述，底盤車架噴涂方案的選擇直接決定各商用車主機(jī)廠的工藝路線及整車涂裝品質(zhì)。而底盤整噴保護(hù)技術(shù)無論從工藝的先進(jìn)性、操作的可行性以及實(shí)施的效果來說，都是未來國內(nèi)重卡提升其底盤耐腐蝕和耐老化性能的可靠方案之一。