新型商用車電泳內部陽極導電系統的設計與應用

蘇穎磊，陸佳偉，吳 斌，孔 坤

（1.上海市機電設計研究院有限公司 涂裝工程院， 上海 200040；2. 南京依維柯汽車有限公司，江蘇 南京 211103）

0 前 言

陰極電泳具有工藝成熟，防腐性能好，涂料利用率高，VOCs含量少等特點，被廣泛應用于各個行業(yè)，尤其是在汽車涂裝行業(yè)，已成為不可或缺的工藝之一。在其原理是通過陽極系統在電泳槽內形成電場，使涂料粒子帶正電，工件為陰極，涂料粒子在工件上沉積成膜稱為陰極電泳。電泳槽一般會在兩側及底部均布陽極管，在汽車電泳工藝中根據需要會在電泳槽上方加裝頂部陽極。但在被涂工件存在半封閉內腔情況下，由于外部陽極所產生的電場無法穿透工件外壁極易產生內腔電泳膜厚不足甚至缺膜的情況。為處理此種工藝缺陷，常規(guī)采用人工在電泳工段前在工件內腔安裝內部陽極的方法。由于需要在電泳工段前人工干預，會產生操作人員的操作隱患，無法控制自動化流水線節(jié)拍等問題。避免安全隱患、簡化操作流程、提高自動化程度、保證內部陽極運行可靠成為了主要改進方向。

1 內腔電泳要求

商用車一般分為明窗車（如圖1）、盲窗車（如圖2）以及其他特殊變種，明窗車多為客用，而盲窗車多為貨運，因其四周窗戶區(qū)域均為鋼板封閉，保密性好，目前已被物流公司或改裝公司廣泛使用。

圖1 明窗車型

圖2 盲窗車型

明窗車的后排窗框位置無封板，電場通過窗框進入內部，因此內部電泳情況良好，在外板平均膜厚達到25μm的情況下，內板平均膜厚可達到15μm。盲窗車除了駕駛室前擋和兩側前門外，后窗和后門均為封板，后箱形成了半封閉內腔，如采用常規(guī)的電泳方式，車身內部往往會出現膜厚過低（低于5μm）甚至缺膜現象，后箱長度越長或高度越高則越發(fā)明顯。另外，由于駕駛室兩側窗框無封板，電場會從駕駛室兩側窗框進入，此處膜厚較車后部窗框完全遮蔽區(qū)要高，而尾門在電泳時處于打開狀態(tài)，電場會從開門縫隙中進入，所以在不安裝內部陽極的情況下，內表面形會出現非常明顯的圓弧形成膜分界線。

目前很多企業(yè)已應用內部陽極系統，而采用不同的輸送系統時，安裝內部陽極的區(qū)域、操作方式和接電方式又有所不同，所以內部陽極系統的設計是否合理，安裝陽極的區(qū)域是否能夠保證操作的便利性和安全性，避免人員對車身內部形成二次污染，成為企業(yè)制造部門關注的重點問題。

2 內部陽極系統的現狀及對比

內部陽極需根據車身后箱長度和內板膜厚情況選用合適的長度和表面積，通過吊掛工裝懸掛于車內部，可根據需要確定懸掛前后位置和上下高度。因車身表面在電泳時通陰極電，內部陽極通過陽極電纜引出與陽極導電系統通電，所以陽極和吊掛工裝之間需通過安裝絕緣材料與陰極側實現絕緣，防止陰極與內部陽極接通導致短路；同時需安裝后門工裝確保車門打開一定角度，提供盡可能大的外部電場進入空間。

圖3 內部陽極示意圖

商用車電泳涂裝常用輸送系統分為三類：EMS、積放鏈和擺桿鏈，目前通常采用的安裝內部陽極的方法是：

（1）在前處理前先裝好內部陽極，陽極電纜在內部作臨時固定；完成前處理后，進入電泳前，需設置一個停止工位，工人進入車身內部將陽極通電電纜與輸送系統上的陽極導電裝置相連，然后放車進入電泳。

目前采用EMS和積放鏈的涂裝車間較多采用這種方式，在工人進入車身內部時，容易污染內部地板表面。

（2）在完成前處理后，進入電泳前，進行內部陽極安裝，包括陽極吊掛以及與輸送系統上導電裝置的連接一并在此工位完成；目前使用擺桿鏈的涂裝車間多采用這種方式，人員操作時間長，工人還需要在車身進入擺桿鏈之后，在輸送系統運動的狀態(tài)下進行作業(yè)，有較高的安全風險。

目前擺桿鏈已成為商用車前處理電泳涂裝主流的輸送系統，若需要使用內部陽極，均需面對人員安全操作風險。為此，通過對內部陽極系統應用原理以及輸送系統結構的分析和研究，我們開發(fā)了一種新型內部陽極系統，并在國內某企業(yè)內進行了實際應用，很好的避免了以上問題。實際應用時，可在前處理前先裝好內部陽極，陽極通電電纜直接和橇體陽極導電裝置相連；在電泳工序前，無需人員干預，可直接進行后道工序。下面將針對擺桿鏈的新型內部陽極系統的通電方式進行介紹。

3 新型內部陽極導電系統

新型內部陽極導電系統使用了特殊的機械結構實現擺桿和內部陽極的自動上電。整個系統(如圖4)由電泳擺桿、內部陽極、導電體、電泳橇體組成，另外還設置了其他輔助設備。

圖4 新型內部陽極系統示意圖

其通過使用電泳橇體作為中間導電載體，將后擺桿陽極電刷與擺桿導電體接通，擺桿導電體與電泳橇體接通，再通過電泳橇體與內部陽極的導電鉤接通，實現整個陽極側通電。

通過應用新型內部陽極導電系統之后，無需額外添加人工工位安裝接電裝置，內部陽極的拆卸可在電泳后或電泳烘干后完成。另外，擺桿和橇體導電體需要為其安裝自動清潔裝置，以確保長期穩(wěn)定的導電性能。

以下是整個系統的主要組成部件的詳細說明：

（1）電泳擺桿：包含陰極擺桿、陽極擺桿、電刷、電纜和擺桿導電體等組件。

為了實現內部陽極系統導電功能，在車身導電方面對擺桿做了陰陽極分配，由前擺桿接通陰極，后擺桿接通陽極。

（2）內部陽極：包括內部陽極主體、吊掛工作、導電電纜和導電鉤等組件。

內部陽極主體根據車身后箱長度，內部被涂實際面積和膜厚進行設計，陽極的造型和吊掛的高度盡量保證至被涂面的距離相等，以保證膜厚均勻性。

內部陽極的末端與一根導電電纜相連，電纜另一端與導電鉤相連，安裝內部陽極時，在完成內部吊掛之后，僅需將導電鉤插入橇體的工藝孔即完成所有工作，工作時長不超過30秒。

（3）導電體：電泳后擺桿和橇體上分別安裝了導電體，分別用于將陽極電從擺桿引入，并傳輸至內部陽極。

（4）電泳橇體：其與車身連接為陰極，故橇體導電體也需要與橇體絕緣。

（5）輔助設備：由于擺桿與橇體導電體出槽后表面會帶有浮漆，長時間不清理會影響導電性能。所以在橇體離開電泳擺桿進入烘干室前安裝了橇體導電體清理裝置（如圖5）。同理，我們在擺桿返回段某一位置安裝了類似的清理裝置（如圖6）。

圖5 橇體導電體清理裝置

圖6 擺桿導電體清理裝置

4 注意事項

（1）在安裝調試階段，需要注意的事項：

檢查所有擺桿、橇體和內部陽極的導電部件是否連接牢固；測試所有擺桿、橇體、內部陽極和導電銅牌的陽極導電部件與陰極導電部件的絕緣性；測試所有導電鉤插入橇體尾部工藝孔后的防傾覆功能；測試所有擺桿導電體的壓緊彈簧是否滑動靈活，旋轉裝置是否轉動自如并能夠正?；匚?；檢查所有擺桿和橇體導電體的貼合度并做記錄和相應調整；調整所有擺桿電刷的伸出距離滿足圖紙要求；檢查導電銅牌平面度以及相對中心線位置尺寸；測試擺桿和橇體導電體清理裝置的功能、擺臂設定位置和清理時間。

（2）在正式生產階段，需要定期檢查的事項：

檢查所有擺桿、橇體和內部陽極上的導電部件是否出現松動；檢查所有擺桿導電體的壓緊彈簧是否滑動靈活，旋轉裝置是否轉動自如并能夠正常回位，存在問題的需拆除清理，清理方法通常采用溶劑浸泡，去處內部積漆，情況嚴重的需更換相應零件。檢查所有擺桿電刷的磨損情況；檢查擺桿和橇體導電體清理裝置摩擦盤的磨損情況；檢查擺桿導電體與電刷連接的電纜是否良好，如果發(fā)現損壞情況需及時更換，否則內部陽極回路斷開會使內部陽極完全失效。

5 結 論

新型電泳內部陽極導電系統的成功開發(fā)和應用，實現了全自動接電，實現了在工件進入擺桿輸送鏈前的預清理人工工位完成工件內部陽極的安裝，有效解決了工人必須在進電泳槽前手工安裝內部陽極和連接陽極電纜的問題，避免了安全風險。系統中的輔助設備保證了整套系統在在運行過程中的穩(wěn)定性，自動化的輔助設備同時大大降低了運行維護的成本。鑒于目前前處理電泳輸送系統的應用趨勢，以及各企業(yè)對于人員操作安全意識的加強，此系統具有廣泛的推廣意義。