淺談注蠟工藝系統(tǒng)電控設(shè)備與調(diào)試步驟

付博 李寶利 宋春雨

（機械工業(yè)第九設(shè)計研究院股份有限公司電控工程部，長春 130000）

1 前言

空腔注蠟是繼底漆、面漆之后的又一項新的特殊防腐技術(shù)。由于汽車車身結(jié)構(gòu)及電泳漆特性的限制，車身內(nèi)腔的鈑金結(jié)合縫隙處電泳漆較薄，防腐能力較弱，且在使用中容易積存水和塵埃等物質(zhì)，從而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生銹蝕并蔓延。采用高滲透性防腐蠟可送達到這些位置，阻斷水和塵埃與鈑金的接觸，起到防腐作用。

目前，空腔注蠟是歐洲車輛的防腐標(biāo)準(zhǔn)，在歐洲市場上銷售的所有汽車均須執(zhí)行此防腐標(biāo)準(zhǔn)。隨著國產(chǎn)品牌汽車質(zhì)量要求和走向世界愿望的不斷提升，越來越多的中國汽車企業(yè)開始采用此技術(shù)。

空腔注蠟技術(shù)是德國大眾集團為內(nèi)腔防腐專門開發(fā)的特種非標(biāo)設(shè)備技術(shù)，采用自動注蠟技術(shù)，目前國內(nèi)在一汽大眾、上海大眾、大眾安徽有所應(yīng)用?？涨蛔⑾炞⑾烖c更多，采用的蠟為加熱融化后的蠟。將融化的蠟液以一定的壓力注入預(yù)熱好的車身空腔內(nèi),然后經(jīng)重力作用蠟流出車體,在整車各內(nèi)腔內(nèi)留下一層封閉式的大約0.03～1 mm 厚度的均勻蠟?zāi)ぃ赃_到車身長期防腐的目的。

采用空腔注蠟技術(shù)使蠟液充滿整個空腔，蠟?zāi)つ軌蚋采w空腔內(nèi)的所有縫隙及邊角，其成膜的均勻性、連續(xù)性滿足更高要求。

本文將主要介紹針對于車身的空腔注蠟系統(tǒng)。

2 注蠟系統(tǒng)電控的構(gòu)成

2.1 預(yù)熱爐及直燃加熱設(shè)備

預(yù)熱爐主要包括：保溫室體、電動對開門、直燃加熱系統(tǒng)。預(yù)熱爐的主要功能是加熱車身。車身加熱主要通過熱風(fēng)對流加熱，使車身在注蠟前達到工藝設(shè)定溫度，保證注蠟質(zhì)量。

2.1.1 保溫室體

預(yù)熱爐室體頂壁板、底壁板及側(cè)壁板由保溫壁板組裝焊接而成，保證內(nèi)部熱量不散失。室體中間設(shè)有毛刷，用于封閉輸送吊具與室體間的縫隙。在每個工位設(shè)置熱電阻用于電控顯示室體當(dāng)前溫度。

2.1.2 電動對開門

電動對開門（圖1）位于室體進口及出口。車身要進入或者出室體時，電動對開門處于打開狀態(tài)；無車身通過時，電動對開門處于關(guān)閉狀態(tài)，以減少熱量的散失。電動對開門一般由變頻電機控制門的打開與關(guān)閉，需注意的是，要在門內(nèi)與門外分別增加間隙保護開關(guān)，并與輸送設(shè)備做好程序連鎖，避免造成車身碰撞事故。如果現(xiàn)場條件允許，建議由輸送系統(tǒng)PLC 組控制對開門設(shè)備，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖1 電動對開門

2.1.3 直燃加熱系統(tǒng)

直燃加熱系統(tǒng)（圖2）由循環(huán)風(fēng)機、燃燒器、天然氣閥組等組成。循環(huán)風(fēng)機采用變頻控制，可選配氣動抱閘裝置，用于緊急停止。風(fēng)機軸配有震動檢測傳感器，用于風(fēng)機的預(yù)測性維護。風(fēng)機配有壓差開關(guān)或壓差計，用于故障報警以及與燃燒器進行連鎖控制，當(dāng)壓差裝置報警或風(fēng)機由于故障停止運行時需立即關(guān)閉燃燒器。

圖2 直燃加熱系統(tǒng)

電控系統(tǒng)對于燃燒器（圖3）的控制一般有3種形式：一是通過以太網(wǎng)或Profinet 通訊協(xié)議對燃燒器進行控制；二是通過RS485 通訊協(xié)議對燃燒器進行控制；三是通過無源干觸點對燃燒器進行控制。大多數(shù)情況，燃燒器的控制方式由燃燒器的品牌方以及整車廠的電控技術(shù)要求來決定。

圖3 燃燒器

直燃加熱系統(tǒng)配有檢修門對設(shè)備進行檢修，檢修門需配有安全門開關(guān)并接入電控系統(tǒng)的安全模塊，或接入安全繼電器回路。

2.2 注蠟設(shè)備

注蠟系統(tǒng)主要通過注蠟泵或錐閥，把工作槽內(nèi)加熱后的液態(tài)蠟輸送至安裝在注蠟槽內(nèi)部的注蠟卡具上，以便對車身內(nèi)部注蠟點進行注蠟。本文將主要介紹通過注蠟泵進行注蠟的方式[1]。

2.2.1 注蠟泵

每個工作槽安裝數(shù)十臺螺桿泵實現(xiàn)不同注蠟點位的蠟液供給。每臺注蠟泵（圖4）均由變頻器進行變頻控制，通過調(diào)整變頻器的工作頻率和運行時間來實現(xiàn)不同點位的注蠟量的要求。

圖4 注蠟泵

2.2.2 注蠟槽

注蠟槽（圖5）內(nèi)部放置注蠟卡具，注蠟夾具由氣缸控制。注蠟槽內(nèi)部設(shè)有光電傳感器用于識別多種車型信息，配合輸送系統(tǒng)的讀寫站使用，當(dāng)識別到正確車型信息時，對應(yīng)的氣缸伸出，對當(dāng)前車身進行注蠟。

圖5 注蠟槽

注蠟槽上設(shè)置熱電阻，用于實時顯示注蠟槽的當(dāng)前溫度，注蠟槽內(nèi)的溫度主要由水溫進行調(diào)節(jié)。

注蠟槽內(nèi)設(shè)置雷達液位計，接入PLC 的模擬量模塊，正常狀態(tài)下槽液蠟位低于低液位時，供蠟泵啟動，從儲蠟槽向工作槽供蠟，到達高液位停止。

2.2.3 熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)

為保證注蠟間循環(huán)風(fēng)溫度，設(shè)置熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，主要電氣控制元件有循環(huán)風(fēng)機、電動調(diào)節(jié)水閥、熱電阻、壓差開關(guān)、電動多葉調(diào)節(jié)風(fēng)閥。

循環(huán)風(fēng)機（圖6）由變頻器變頻控制，配置震動檢測傳感器以及壓差開關(guān)等元件。

圖6 循環(huán)風(fēng)機

室體內(nèi)的循環(huán)風(fēng)溫度由空氣--水換熱器中熱水管路上的電動調(diào)節(jié)水閥（圖7）控制，通過PLC 對當(dāng)前循環(huán)風(fēng)溫度進行PID（比例積分微分）調(diào)節(jié)。

圖7 電動調(diào)節(jié)閥組

安裝在裝置側(cè)壁板上的電動多葉調(diào)節(jié)風(fēng)閥用于在故障發(fā)生時快速降低注蠟室體溫度，當(dāng)電動多葉調(diào)節(jié)風(fēng)閥打開時，直接會把車間(室溫)的空氣吸入室體。從而達到室體快速降溫的目的。在生產(chǎn)狀態(tài)下，此風(fēng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。安裝在頂壁板上的電動多葉調(diào)節(jié)風(fēng)閥在生產(chǎn)時處于開啟狀態(tài)，在快速冷卻時，此風(fēng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。電動多頁調(diào)節(jié)風(fēng)閥均使用模擬量信號進行控制，為保證控制的可靠性，最好在外部增設(shè)打開到位、關(guān)閉到位傳感器。

2.3 送排風(fēng)系統(tǒng)

送排風(fēng)系統(tǒng)為準(zhǔn)備工位、高低擦蠟工位、中控室、Audit工位送風(fēng),給操作者提供潔凈的新鮮空氣。

注蠟室體上方送風(fēng)主要目的是為了給輸送設(shè)備電機冷卻?？照{(diào)送風(fēng)有一部分通過室體狹縫進入注蠟間室體內(nèi)部，為注蠟室體內(nèi)循環(huán)風(fēng)提供新鮮風(fēng)。

單條注蠟線共用1 個排風(fēng)裝置，排風(fēng)口設(shè)有排風(fēng)閥，帶有電動風(fēng)閥執(zhí)行器。

送排風(fēng)風(fēng)機均由變頻器變頻控制，配置有振動檢測傳感器、壓差開關(guān)等元件。電動風(fēng)閥執(zhí)行器控制信號由開關(guān)量控制或由模擬量控制均可。

2.4 熱水及蠟循環(huán)系統(tǒng)

2.4.1 供蠟泵與回蠟泵

在工作槽低液位時，打開供蠟氣動電磁閥，供蠟泵（圖8）啟動并將110 ℃的蠟從儲蠟槽輸送至工作槽，達到高液位停止；當(dāng)需要排空時，打開回蠟氣動電磁閥，回蠟泵啟動并將工作槽中的蠟排回儲蠟槽。供蠟泵一般一備一用，供蠟泵與回蠟泵可以由接觸器控制打開和關(guān)閉，不需變頻控制。

圖8 供蠟泵

2.4.2 儲蠟槽

固態(tài)蠟會在儲蠟槽（圖9）中將蠟融化至110 ℃左右。儲蠟槽的側(cè)壁板及底壁板的外側(cè)安裝熱伴管，通過熱伴管中的循環(huán)熱水加熱儲蠟槽中的蠟。熱水溫度由電動調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)，由PLC 進行PID 調(diào)節(jié)保證蠟溫。

圖9 儲蠟槽

3 注蠟系統(tǒng)調(diào)試

整個注蠟工藝設(shè)備按照功能區(qū)分，一般分為以下3 類PLC 組，通風(fēng)系統(tǒng)、注蠟機械系統(tǒng)、供蠟系統(tǒng)。每套PLC 系統(tǒng)內(nèi)的各個功能組既可以采用手動模式，也可以采用自動模式。通過操作臺（電腦）進行操作模式的轉(zhuǎn)換。

自動模式功能：通過選擇自動模式可以將設(shè)備切換到自動運行模式。除了純手動運行設(shè)備外，所有設(shè)備處于自動工藝運行模式。如選擇停止模式，則所有機設(shè)備根據(jù)條件自動停止。

手動模式功能：通過選擇將設(shè)備切換到手動模式。手動模式可對單獨設(shè)備進行手動操作。

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試步驟

a.單臺風(fēng)機手動調(diào)試；

b.單臺燃燒器點火及連鎖信號測試；

c.單臺電動閥執(zhí)行器手動調(diào)試；

d.PID 溫控調(diào)試；

e.各個設(shè)備間連鎖調(diào)試以及與相關(guān)系統(tǒng)連鎖調(diào)試，一般與供蠟系統(tǒng)、注蠟機械系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)均有連鎖信號。需特別注意的是與輸送系統(tǒng)的安全連鎖信號測試，避免發(fā)生安全事故。

3.2 注蠟機械系統(tǒng)調(diào)試步驟

a.單臺注蠟泵手動調(diào)試，需特別注意變頻器參數(shù)設(shè)置，保證泵可以在低頻短時間工作狀態(tài)下穩(wěn)定工作；

b.單臺氣缸手動調(diào)試；

c.帶車后進行車型識別開關(guān)位置調(diào)整；

d.注蠟機械自動調(diào)試，根據(jù)注蠟質(zhì)量調(diào)整注蠟泵工作時間及頻率；

e.與相關(guān)系統(tǒng)連鎖調(diào)試，一般與供蠟系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)均有連鎖信號。

3.3 供蠟系統(tǒng)調(diào)試步驟

a.單臺泵手動調(diào)試；

b.單臺電動閥執(zhí)行器手動調(diào)試；

c.各個設(shè)備間連鎖調(diào)試以及與相關(guān)系統(tǒng)連鎖調(diào)試，一般與通風(fēng)系統(tǒng)、注蠟機械系統(tǒng)連鎖調(diào)試；

d.在自動工作狀態(tài)下，工作槽默認(rèn)從儲蠟槽補蠟，如需采用其他方式補蠟，需在手動模式下進行操作。

4 結(jié)束語

注蠟技術(shù)可以使車身具備“3 年不銹蝕，12 年不銹穿”的優(yōu)秀品質(zhì)。具備注蠟技術(shù)的整車廠也將贏得更多用戶的青睞。本文介紹的設(shè)備與調(diào)試流程是很多項目已經(jīng)驗證過的方案，希望可以為以后的注蠟項目提供借鑒。