提高汽車涂裝生產過程中的脫脂效果

郭俏軍

（一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司，佛山 528237）

提高汽車涂裝生產過程中的脫脂效果

郭俏軍

（一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司，佛山 528237）

研究脫脂劑和表面活性劑不同配比對除油效果的影響，從而得到最佳參數控制范圍。在此基礎上進行設備改造，增加含油液體的分離時間4倍，并總結生產控制經驗，通過槽體間溢流循環、停產冷卻除油、設備清潔等措施，實現62JPH的產能下脫脂區油含量低于0.8g/L。

脫脂 油含量 分離 溢流

1 簡介

目前，汽車生產需經過沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝。沖壓工藝需要使用拉延油、防銹油涂抹于沖壓件上。經過焊接后進入涂裝的白車身，表面附著大量的油[1]。因此，進入涂裝車間的第一道工序，就是清除白車身表面的油。車身表面的脫脂效果直接影響磷化成膜質量。脫脂效果不佳，也將導致電泳縮孔風險[2]。所以，前處理除油工藝對于電泳車身質量至關重要。影響除油效果的因素有清洗材料、施工溫度、設備狀況、槽液日常養護等[3]。本文結合生產經驗，探討提高脫脂除油效果的措施。

2 脫脂效果影響因素

2.1 清洗材料

2.1 .1 脫脂劑種類選擇

清洗劑選擇按照分類方式不同而有多種類別。針對不同的處理情況，可組合出近4000種處理條件。在不同的條件下，需要選擇合適的脫脂清洗液進行工件的處理。汽車生產過程中，混線生產同時涵蓋冷軋板、鍍鋅板、鋁板；表面污染物包括金屬屑、焊渣、拉延油、防銹油、手汗、灰塵、焊膏等雜物。為了滿足后續的電泳無硅需求，一般的整車廠都會選擇中高溫的堿性脫脂液，并配合表面活性劑。兩者混合使用，以處理車身表面的污染物。針對拉延油、防銹油的去除效果及多年生產實踐，本文采用德國CHEMETALL公司提供的Gardoclean S 5197型堿性脫脂劑和Gardobond Additive H 7357型表面活性劑的混合脫脂液。

2.1 .2 化學品比例

采用墨水測試法判斷表面油污狀態，其原理是利用墨水良好均勻的滲透效果，且不與油相容的特性，將墨水滴至處理后的工件平面，輕輕吹走墨滴，觀察其行走痕跡。除油良好的工件墨跡均勻，如圖1所示；除油效果不良的工件，受到工件表面張力不同等情況的影響，會出現墨跡斷線、不均勻或不附著等情況，如圖2所示。

結合CHEMETALL對藥品的參數建議，實驗選定脫脂總堿5～20點，表面活性劑含量0.4～1.6之間。對拉延油和防銹油混合涂油量為3g/m2（一般沖壓車間對涂油量的要求為1～3g/m2）的實驗板進行除油效果驗證，實驗對比結果，如表1所示。

圖1 脫脂效果良好的板材表面墨水軌跡

圖2 脫脂效果不佳的板材表面墨水軌跡

根據實驗室的結果顯示，將總堿控制在10～20之間，表面活性劑含量控制在0.5～1.3之間，都可得到理想的去污效果。如果表面活性劑含量過多，會增加后續的水洗用水量，并容易產生泡沫問題；當出現表面活性劑的殘留時，影響磷化成膜質量。堿點提高到一定程度，雖然得到了良好去污效果，但是相對應的清洗水用量和藥品浪費，同樣是生產需要考慮的因素。綜合以上情況，總堿點建議控制范圍在12～15點之間，而表面活性劑含量可適當控制在0.6～1.2g/L之間。

2.1 .3 補加方式

考慮清洗效果和經濟性，槽液內清洗材料濃度應盡可能穩定在最佳參數。不同補加頻次下，槽液內清洗材料濃度變化如圖3所示。補加頻次過低，必然會造成清洗材料濃度的大幅波動。濃度太高，是對清洗材料的浪費；濃度太低，清洗脫脂效果無法保證，影響后續磷化膜性能。然而，綜合考慮設備投入，補加頻次并非越低越好。例如，每過一臺車就補加，一方面加料量少，難于控制精度，設備投入高，持續性的微小誤差積累造成槽液濃度偏離目標值；另一方面，頻繁的開閉泵和閥門，勢必加重設備磨損和損壞可能性。因此，需綜合考慮經濟性、清洗效果、設備狀況等，確定加料頻次，盡可能保持槽液內清洗材料濃度穩定在目標值附近。

表1 表面活性劑與脫脂劑不同配比的脫脂效果

圖3 加料頻次對槽液內清洗材料濃度變化示意圖

2.2 油的分離時間

油的停留時間是油水分離效果的重要影響因數。油停留時間長，使油有充分的時間漂浮至液面上層，達到油水分離的目的。某主機廠針對現有設備進行改造，提高油的分離時間，從而提高油水分離效果。

油水分離器的工作原理，如圖4所示。油水混合物以一定速度通過由隔板實現的通道.在此過程中，油上浮，與水分離，最終分離出系統。在此系統中，油的停留時間決定了油水分離的效果。鑒于此，某主機廠的改造方案，如圖5所示，目的是提升油的分離時間。在原有系統中，循環液體經過紙帶過濾器后，泵入2m3的油水分離器。油被分離出來，其余液體返回主槽。10m3的油水分離器不參與主體循環，僅接受主槽撇油器分離出來的油水混合物。改造后，循環液體經過紙帶過濾器后，先泵入10m3的油水分離器，流經10m3的油水分離器中，撇油器的液體以約1.5m3/h的速率泵入2m3的油水分離器，從而使油的分離時間較改造前增大4倍。

圖4 油水分離原理圖

圖5 某主機廠脫脂區設備及改造方案圖示

改造前后，油水分離器2液體表面狀態如圖6、圖7所示。改造前，由于油的停留時間短，只有小部分油能從水中分離出來，因此液體表面油量少；而改造后，油的停留時間增大4倍，油可以充分被分離出來，液體表面被厚厚的一層油覆蓋。油分離效果提升，也可以從主槽油含量比較出來。改造前后，脫脂二、三區油含量對比如圖8所示。改造前，脫脂二區、三區平均油含量為1.22g/L和0.97g/L；改造后，脫脂二區、三區平均油含量為0.87g/L和0.84g/L，分別降低28.7%和13.4%。可見，提高油的分離時間，可顯著提高油的分離效果，且脫脂一區可以采取類似改造，進一步提高油的分離能力。

2.3 日常控制和維護

2.3 .1 來車油含量控制

實驗材料比例、增加設備分離能力的同時，也需要控制白車身的油含量，保持出車質量穩定。如圖9所示，平均含油量為1.63g/m2，可通過控制沖壓過程中用油量、瀝干時間、人工擦拭等方式，減少白車身的攜帶油量。

圖6 改造前油水分離器2液體表面狀態

圖7 改造后油水分離 器2液體表面狀態

圖8 改造后脫脂二、三區槽液中油含量明顯降低

圖9 2015-2016各季度白車身的平均油含量

2.3 .2 槽液生產過程中的維護

生產過程中，每個脫脂區表層液體可通過浮子泵進行除油，且可將脫脂區槽體串聯，從三區到二區的槽體之間逆向溢流，將表層含油量高的液體不斷趕向前區，再從一區溢流排出離開系統，實現后區槽體清潔的效果。通過對溢流量的調節，實現產量、槽液參數濃度達到動態平衡，從而維持槽液參數恒定，實現在線維護的效果。

2.3 .3 停產清潔

周末停產后，可將脫脂區液體靜置冷卻，待油上浮后，進行表層液體除油。需定期清洗槽體、地坑、載具等，增加容污能力，降低槽液的油含量。此外，還可以通過增加槽液循環速度等方式增加除油效果，可以針對生產過程中各個環節的經驗積累及改進，得到良好的除油效果。

3 總結與展望

從清洗材料配比、油水分離時間、日常控制和停產維護等方面，依次探討了提高除油效果的方法。對應62JPH的產能脫脂區槽液油含量，能夠降低到0.8g/L，從而為提高鏈速、縮短車身制造時間，提高產能效率提供基礎。此外，槽液中油含量的降低，也為低粗糙度電泳漆的開發提供了良好的基礎。

[1]韓娜，韓小波.汽車涂裝過程中脫脂系統及其工藝研究[J].產業與科技論壇，2012，11（17）：70-71.

[2]彭文，謝秋成.汽車涂裝車間脫脂工藝簡介[J].上海涂料，2011，49（4）：31-33.

[3]周密，吳海彬，李志明，等.淺談汽車涂裝生產線脫脂質量的控制[J].上海涂料，2015，53（8）：30-32.

Research of Improving Degreasing Effect during Auto Production

GUO Qiaojun
(FAW-Volkswagen Automotive Co., Ltd. Foshan Branch, Foshan 528237)

By researching the influence of different proportions of degreasant and surfactant on oil-removing effect, the best scope of parameters has been got. Besides, modified equipment to increase 4 times of oil-water separation time and summarized experiences of production management with overflow circulation among tanks, oil-removing operation after the tank liquid cooled down, equipment clean and so on to reach less than 0.8g/L oil content of degreasing area with 62 jobs per hour.

degrease, oil content, separate, overflow