智能涂裝生產線在港口機械中應用

摘要：本文針對港口機械產品結構件特點設計了自動循環涂裝生產線，可替代人的繁重體力勞動，以實現生產的機械化和自動化，更能在環境惡劣的條件下進行室外智能操作以保護人身安全。產品涂裝后表面質量提高，廢氣得到有效治理，生產效率提高近16倍。應用情況表明：生產線工藝流程合理，工件轉運方便，設備布置緊湊，實現了綠色智能化生產。

關鍵詞：大型箱形結構件；表面自動拋丸；表面自動涂裝

引言

港口機械場橋和岸橋產品結構件主要由大型箱形梁結構件組成，具有體積龐大、難翻轉、轉運困難特點，一般采用手工表面噴丸、就地簡易表面噴涂的作坊式生產模式，產品外觀質量難以保證，生產條件和車間環境相對惡劣，環保措施也無法落實[1]。應“中國制造2025”戰略部署要求，智能制造和綠色制造被日益應用到港口機械領域，建設優質、高效、環保的涂裝生產線成為生產迫切需求。本文介紹一種智能環保涂裝生產線以適應場橋產品大型箱形結構件的涂裝。

1設計參數指標

港機產品都是長期在海邊露天作業，要經受嚴酷的鹽霧環境考驗，總體涂裝要求以重防腐蝕為主，兼顧裝飾；同時要求涂層耐候性好，防腐期限需達到十年。

1.1生產綱領為年產60臺場橋，即每月120根箱型梁的噴丸清理和噴底漆、中漆、面漆表面涂裝任務。

1.2產品涂層主要技術指標如下：

外觀：漆膜平整光滑，無明顯弊病 柔韌性：不大于2級

光澤度（60度）：不小于90% 耐水性（25℃，48h）：漆膜無變化

沖擊強度/（N.CM）：500 耐鹽霧性能（140h）：1級

硬度（擺桿）：不小于0.5 耐候性：使用1a后，漆膜平整，允許有輕微粉化和失光

1.3場橋主要結構件外形尺寸：（6-25m）長×（1.3-2.0m）寬×（2.4-3.2m）高，產品最大重量約：20T，生產線的設計必須統籌考慮工件轉運、噴具選型、施工等問題。

1.4涂層配套體系要求如下：

環氧富鋅底漆——涂裝1道——涂裝膜厚70微米

環氧中間漆 ——涂裝1道——涂裝膜厚120微米

聚氨酯面漆 ——涂裝1道——涂裝膜厚60微米 總膜厚：250微米

2設計原則

2.1拋丸清理：對箱梁外表面進行自動拋丸清理，確保外表面清潔度分別達到Sa2.5級。采用旋風除塵器和濾筒式除塵器二級除塵方式，處理達到國家標準后高空排放。

2.2噴漆：采用干式自動噴漆室，對工件外表面進行噴漆作業，要求保證工件10年的耐腐蝕能力。噴漆室設計在充分保證漆膜質量外，還要求漆霧凈化效率可達到95%以上。

2.3烘干：采用直通式燃油加熱熱風循環烘干室。同時考慮生產組織靈活性，擬采用通過式烘干室，工件通過平板車循環進出。

2.4采用三噴三烘工藝（3C3B），為提高表面涂裝質量和生產效率，采用低溫（80-100℃）烘干型雙組分涂料，底漆采用環氧富鋅底漆，中間漆采用環氧中間漆，面漆采用聚氨酯面漆。

2.5考慮與生產批量相適應和生產的靈活性以及盡可能降低生產設備的投資，提高設備利用率，全部采用間歇式工作方式，設備為直線式布置，工件輸送采用前后雙平板車+地面板鏈牽引輸送方式[1]。

2.6重視涂裝生產中“三廢”治理和排放，針對不同特性的廢氣、廢渣、廢水都有相應處理措施，符合排放標準[2]。

3工藝流程平面布置

自動噴丸室——檢查預涂段——干式循環自動噴漆室——循環烘干室（流平段——風幕——噴漆烘干段——風幕）

由于工件尺寸較大，按工藝流程順序布置將使設備占地大，設備投資加大，本項目采用了往復式循環進給方式：工件由承重平板小車通過地面板鏈輸送，按噴丸—預涂—噴底漆—流平—烘干—返回至噴漆室，噴中間漆—流平—烘干—返回至噴漆室，噴面漆—流平—烘干，循環作業至合格。該方式生產線布置緊湊，車間面積使用合理，烘干設備的能力得到最大限度利用，減少了設備投資，又可節省熱源。

4主要設備選型簡介

本生產線主要由如下幾個部分組成：循環式自動噴丸室、干式循環自動噴漆室、烘干室、地面板鏈輸送系統、電控系統及有機廢氣凈化系統（二次凈化）。

4.1拋丸室

拋丸室主要由室體、拋丸器、彈丸循環系統、刮掃裝置、除塵系統、電氣系統等組成[1]。

室體系焊接鋼結構，由鋼板和槽鋼焊接組成。分前后輔助室體和中間的主拋射區主室體。主拋射區室體內采用高鉻耐磨護板，前后輔助室體各設5道高性能的耐磨橡膠板做防護簾。每道防護簾門由三部分組成，即縱向部分；左、右部分。每部分采用鉸鏈連接，使其可以打開。

室體共安裝了12臺拋丸器，分別安裝在室體的左右上下。由于鋼材清理范圍較大，拋丸器的布置位置、角度和調試時的流量調整都經過嚴格的控制，可以對工件實現最佳清理。

為節約能源，拋丸器采用分組控制，可根據不同工件靈活采用拋丸器。同時為節能和提高拋丸機使用壽命，設有工件光柵識別系統，自動識別工件：若有工件通過時自動啟動拋丸機，若無工件自動停止拋丸機工作。

4.2噴漆室

總體說明：噴漆室由室體、自動噴漆機構、照明裝置、地面格柵、送風裝置、漆霧處理系統、排風凈化系統、電控裝置及報警裝置等組成。

噴涂工藝：富鋅底漆+ 中層漆+ 面漆，全部為自動混氣噴涂；通過合理的管路布局，使清洗過程中能夠實現管路回流，滿足快速換色，最大限度減少對清洗換色時間和對噴房的污染；自動噴涂采用往復機方式噴涂，使用同一套噴涂系統依次噴涂；底漆、中層漆和面漆共用1個噴房，自動噴涂系統共用。

4.3烘干室

烘干室由保溫室體、四元體燃油加熱裝置（循環過濾裝置、循環風機、廢氣焚燒處理及燃油加熱換熱裝置）及內部循環風管、工件進出口風幕等組成。

4.4地面板鏈輸送系統

工件輸送系統采取組合平車+板鏈牽引，由承重小車、軌道、板鏈驅動裝置、尾部拉緊裝置等部分組成。輸送小車采用1-5m/min變頻無級調速，可以根據工件表面不同的復雜情況和工件清理質量的不同要求進行適當調整，以保證工件表面質量的統一[1]。

4.5電控系統

生產線采用PLC集中和分散相結合控制方式。烘干室控制系統能對烘干室提供加熱和自動恒溫控制。熱風循環風機和加熱裝置具有自動延時聯動互鎖功能。控溫系統采用溫控儀自動控制，具有自動檢測系統。即如超溫、熱風循環風機故障時，自動關閉加熱裝置，同時發出報警。生產線控制按鈕具有手動兼自動的功能且設置急停按鈕，電控系統有停電記憶功能和相應的軟硬件保護及故障識別功能，并發出相應故障信息；系統具有可靠的隔離、抗干擾功能。

4.6有機廢氣凈化系統（二次凈化）

經過過濾漆霧顆粒的廢氣，首先進入預過濾裝置（不銹鋼絲網+漆霧過濾棉），經粗過濾后的廢氣進入放置有蜂窩狀活性炭的吸附床，為了滿足生產線能連續工作，每套有機廢氣凈化系統設置3個吸附床和1個催化燃燒床的配置方式，實際工作中按兩用一備的模式運行，以保證系統運行連續[2]。

5生產線應用情況

該生產線投產后，由于前處理徹底，自動化程度提高，與公司原生產模式（純手動噴丸模式）相比，工作時間由原來的8小時提升到0.5小時，生產效率提升了約16倍，產品涂層附著力、硬度等內在指標和外觀質量也有明顯改善，同時實現了裝配前部件涂裝底、面漆一次完成，提高了產品市場競爭力。

該涂裝生產線從2011年開始運行以來，證明工藝基本合理、布局緊湊。公司場橋產品在該線進行涂裝生產，與原室外就地涂裝生產的產品相比，油漆利用率和產品外觀質量明顯提高，各項涂層指標均達到用戶要求[1]。

參考文獻

[1]楊學淳；郭武，大型結構件涂裝生產線簡介《材料保護》- 2006-01-15

[2]嚴雪峰（導師：胡立嵩），某包裝廠印刷有機廢氣處理工程設計 《武漢工程大學碩士論文》- 2015-10-20

作者簡介：曾翔（1965.02），女，漢族，湖南省長沙市人，高級工程師，主要從事機電一體化研究。

（作者單位：廣東嶺南職業技術學院）