淺談塑料件涂裝線工藝設備

韓守習 銀燕 郭磊

摘要:本文介紹了國內幾個有國外承接塑料件涂裝車間的情況,概要地介紹了塑料件涂裝工藝、設備和機械化輸送系統的情況。

關鍵詞:汽車塑料件涂裝工藝設備

中圖分類號:TB34 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0121-02

隨著環境保護和可持續發展問題的不斷升溫,中國經濟高速發展,能源浪費和環境污染問題日益凸顯,汽車行業競爭激烈,節能環保降低成本成為生產線先進主要衡量指標。

1涂裝工藝

1.1 工藝布置

工件上下線通常放在涂裝車間外面,進入涂裝車間后一直在封閉室體內運行。

一層為輔助工作區。包括:加工、白車身上件區、存放、為便于工人在底層工作高度合適,即放在輸送機臺架上的保險杠頂部處于1.2m的高度,所以要把機械化輸送部分置于地下。

預處理設備通常也是布置在一層;還布置有噴漆室下部結構和各種輔助設施,噴漆室的循環水和循環風系統;烘爐加熱系統。

日(豐田)系、歐美系噴漆作業均在3m 以上的平臺上,設計成高潔凈區,由潔凈室進入噴漆室,噴漆室必須送空調風其中有一部分是新風,大部分是循環風。烘干室室體位置高于噴漆作業區,由于歐美系多采用輕型滑橇輸送系統,通過垂直升降,可使烘干室所在位置通常比噴漆作業位置更高,使噴漆環境溫度可低一些。日(豐田)系采用反積放式地面鏈,通過爬坡段進入橋式烘干室,也達到上述目的。

在機器人噴中涂、面漆、和清漆后常設有手工檢查和修補工位,有些只在清漆后有檢查和修補;最終檢查和返修不設在生產線上,必須有充分的檢查和返修工作地,有良好的照明,要考慮需用較大修補的工件要上線返修。

1.2 主要工藝

涂裝生產線年生產能力為20萬～30萬套保險杠最為經濟合理。

1.2.1 前處理

日系由于注塑材料和注塑工藝所決定,前處理僅用手工擦拭(異丙醇擦拭)即可。

由于保險杠是不良導體,易產生靜電而吸附灰塵,采用潔凈壓縮空氣通過高壓噴嘴,利用電暈放電,使離子化的空氣吹到塑料表面,中和灰塵電荷。根據產量采用手工靜電除塵或自動靜電除塵。

歐美系采用強力沖洗,以除去塑料表面的脫模劑、油污及灰塵。一般由微酸性預脫脂、微酸性脫脂→水洗→水洗→去離子水洗→新鮮去離子水洗→吹水→脫水(或烘干→強冷)組成。并因塑料分子極性小,結晶度大,表面張力低,浸潤性差,表面光滑、對涂料附著力差,因此按需使用機器人等離子火焰處理表面,如以1000℃～2000℃的高溫丙烷氣或天然氣火焰快速接觸工件表面,可以使塑料表面層分子局部氧化,以增加塑料的表面能,提高表面的浸潤性和增強附著力,另外還可消除塑料表面的毛刺,提高噴涂合格率,然后進行靜電除塵。

1.2.2 保險杠采用溶劑噴漆(罩光漆為溶劑型)工藝及設備

因保險杠是塑料材質,不需要防銹底漆,為與車身一致,所以涂漆僅從中涂開始。

(1)對于中涂、底色漆、清漆為溶劑型漆時,涂漆采用3C1B工藝為中涂:噴1道(15μm～ 20μm),流平10min。

(2)面漆底色漆:單組分純色漆:噴2道(30μm);雙組分金屬閃光底色漆,噴2道(15μm～20μm),之間流平90s,最后流平10min。雙組分罩光清漆:噴2道(30μm～40μm)最后流平12min。烘干(工件80℃～90℃/保溫15min～30min),強冷。

(3)保險杠溶劑噴漆工藝為:清掃、準備→噴中涂→中涂后流平→噴面漆底色漆→ 面漆底色漆后流平→噴清漆→確認→流平→烘干→冷卻→檢查→精飾(合格品入庫,不合格品小修或打磨后返回生產線大修)。

1.2.3 保險杠采用水性噴漆(罩光漆為溶劑型)工藝及設備

(1)對于中涂、底色漆為水性漆、清漆為溶劑型漆時,涂漆采用3C1B工藝為中涂:噴2道(30μm),流平10min。面漆底色漆:單組分純色漆:噴2道(30μm);雙組分金屬閃光底色漆,噴2道(15μm～20μm),流平10min,熱流平(升溫+保溫10+4min,60℃～80℃)除濕達到90%,冷卻(工件溫度<27℃;雙組分罩光清漆:噴2道(30～40μm)。烘干(工件保溫80℃～90℃/保溫10min～20min),強冷。

(2)保險杠水性噴漆工藝為:清掃、準備→噴中涂→中涂后流平→噴面漆底色漆→ 面漆底色漆后預熱/冷卻→噴清漆→確認→流平→烘干→冷卻→檢查→精飾(合格品入庫,不合格品小修或打磨后返回生產線大修

2涂裝設備

2.1 前處理設備結構特點介紹如下

(1)前處理五道工序。預脫脂和脫脂泵泵后設有過濾器;噴射系統內部主管道為矩形管制作,其便于支管道的制作,循環泵的揚程24m,水洗循環泵的揚程18m可選2900RPM;臥式立式都可;噴射壓力預脫脂和脫脂取0.15MPa,水洗0.1MPa

(2)預脫脂(30s、60℃)和脫脂(90s、60℃)工序需加熱,熱源可車間提供,也可利用廢氣進行熱交換的熱水爐。提供以下選型可供參考:熱水循環泵28m3/h×18m×2900RPM×3kW,需要的熱量分別155kW和185kW。

(3)預處理室體為不銹鋼,內板是向外折邊螺栓連接內壁版滿焊,外保溫棉用波紋板插進折邊處,外觀整齊漂亮。

(4)排風

預脫脂和脫脂區設有1臺排風機風量8000Nm3/h×3kW。

(5)前處理后吹水工位

采用部分新風4000m3/h和部分循環風24000m3/h×45kW,分兩段,一段是風刀;一段噴嘴布置為仿形。

2.2 脫水爐

工藝時間20min,EISENMANN不是通常采用的烘干爐加強冷,而是采用類似空調機作為脫水的能源,其工作原理:從脫水爐抽出的含水的空氣(5000m3/h)不斷進入蒸發器的肋片間進行熱交換,變冷脫水后的空氣經過冷凝器加熱和脫水爐其中1臺循環風機循環風(20000m3/h)一起送向爐內;如果需要多的冷量的話,需要一部分室外機散熱,即另一路吸入的室外空氣(15000m3/h)流經冷卻和爐內從脫水爐抽出的含水的空氣(5000m3/h)混合后送入爐內。這是一套非標制冷機系統,因此,國內設計很難選型和訂購。

筆者看到國內用其他辦法代替這套系統,使用情況也是很理想的,它把脫水爐分為三個區:一區脫水用排風機排出大量的是空氣;二區循環風把工件上的水吹干;三區為了降低爐內的濕空氣用室外相對干燥的空氣送入爐內,基本達到工件干燥的效果。

2.3 噴房

噴漆室多為文丘里式,噴房的結構形式和我們目前的結構類似,只是文氏口要簡單些,多數都是機器人噴涂,采用循環風送風。

2.4 流平室

通常也要設置1臺循環風機并補充新風。有些溶劑漆工藝要求送熱風,水性漆需要熱流平,設有循環風加熱。

2.5 送風系統

循環空調送風機組放置在一樓地面上。新風空調送風機組放置在二樓或三樓,噴房參數依據:新風補充量3000～5000m3/h,其余所需為循環空調的循環風量。

(1)循環送風機組。每個噴漆區設有1臺循環送風機組,循環風的溫度和濕度18.8℃～21℃/90%;從風道底部抽的風送至循環送風機組,經過不銹鋼擋水板-兩級噴淋—擋水板—兩級過濾EU6—冷卻—擋水板—加熱—過濾EU7-風機送風,絕大部分送回到噴房,溫度和濕度21.5～24.5℃/65+-5%,少量(3000～5000m3/h)送到廢氣處理爐,冷卻和加熱是冷凍機自身的吸熱/降溫,散熱/升溫來完成的),由于受車間位置限制,通常和分上下兩層,上層的水槽水排放到噴淋水槽內。進入機組的顆粒5mg/m3,送出的顆粒1mg/m3,以66000m3/h循環風量為例:其能量負荷見表1。

(2)新風空調送風機組。主要負責自動噴房段流平區和工藝所需要的補新風。

經過過濾EU4—冷卻—擋水板—加熱—噴淋(軟化水)擋水板—風機—過濾EU7—送風,進口溫度-6℃,送出溫度和濕度23℃/65%。以42000m3/h循環風量為例:其能量負荷見表2。

2.6 噴房供水和漆渣處理

除渣工作原理:循環水池設有攪拌器,用隔膜泵將含渣水打入造渣槽,渣浮在上面用刮渣機掛掉,清夜流回循環槽內。

2.7 烘干室

烘干室高架為好。

(1)加熱方式:采用直接燃燒加熱方式。

(2)廢氣量:提供幾個數據供參考表3。

2.8 廢氣處理系統

方案1:TNV方式。

進入廢氣爐的廢氣:有循環風過濾后的噴房的廢氣(新風補)、流平室、烘爐。

焚燒后的熱量用于:前處理、新風空調、熱流平等,需要提供1臺焚燒爐和1臺熱水爐換熱器。

方案2:RTO。

待處理的低溫廢氣經引風機進入蓄熱室,陶瓷蓄熱釋放熱量熱量溫度降低,而有機廢氣升值較高溫度后進入氧化室,在氧化室內燃燒,有機廢氣被分解為CO2和H2O。焚燒后的熱量排向大氣。

3輸送設備

采用輕型滑撬、垂直地面鏈或反積放式地面鏈。目前這幾種輸送方式已實現國產化。

4國內塑料件工藝設備發展趨勢

4.1 工藝方面

采用水性涂裝工藝勢在必行,目前國內已有不少整車廠工廠涂裝線部分涂漆采用了水性漆,與其緊密相關的、外觀要求與轎車車身一致的保險杠也開始趨向采用水性漆。國內已有汽車廠開始對保險杠采用水性漆設計的建設工程。

4.2 機械化輸送方面

從國內以往的普鏈已轉輕型滑撬或地面鏈。

4.3 設備設計方面

(1)水分烘干爐采用不加熱方式,采用冷凍機脫水或多級風吹水。

(2)噴房采用循環風空調送風,其溫度控制利用冷凍機的冷卻和散熱來實現。

(3)噴房和烘爐的廢氣用RTO或TNV來處理,達標排廢氣。

(4)烘爐采用A行爐和直燃加熱。