涂裝線噴漆系統(tǒng)設(shè)計(jì)討論與分析

劉 磊

（陜西重型汽車有限公司技術(shù)管理部，陜西 西安 710200）

1 概要

涂裝生產(chǎn)線的改造重點(diǎn)要考慮到改造后要達(dá)到的生產(chǎn)綱領(lǐng)、產(chǎn)能、節(jié)拍，包括鏈速、間距、裝掛方式都需要在前期通過(guò)反復(fù)周密的計(jì)算得出設(shè)計(jì)參數(shù)，并能夠支撐改造后的生產(chǎn)線運(yùn)行滿足我們的產(chǎn)能需求。通過(guò)改造我們要實(shí)現(xiàn)什么樣的工藝目標(biāo)，采取何種工藝形式來(lái)進(jìn)行涂裝生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程，噴涂作業(yè)方式的選擇，機(jī)器人噴涂和手工噴涂方式的選擇對(duì)工藝改造目標(biāo)尤其是設(shè)備投資選型差別巨大，另外油漆原材料選型也是影響改造設(shè)計(jì)的重大因素之一，溶劑型油漆與高固差別不大，但若改為水性漆則需要對(duì)室體工藝布局、噴涂系統(tǒng)、空調(diào)送排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行大量的改造及新增。另外還有噴房的選擇，漆霧處理方式的選擇及集中供漆的選擇都會(huì)對(duì)改造方案產(chǎn)生較大影響。一個(gè)目標(biāo)可以有多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，每種方式也可以有多種方案，具體如何選擇需要對(duì)成本投資、運(yùn)行效率、安全環(huán)保、穩(wěn)定可靠等多方面因素進(jìn)行考量。無(wú)論是產(chǎn)能、工藝、質(zhì)量還是環(huán)保方面，改造不僅要滿足現(xiàn)有產(chǎn)品的涂裝要求，還要針對(duì)未來(lái)產(chǎn)品升級(jí)或工藝水平提升做相應(yīng)的預(yù)留和儲(chǔ)備。

2 噴漆系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)總則

噴漆系統(tǒng)是涂裝車間的重要組成部分，充分考慮產(chǎn)能、節(jié)拍、工藝布局，以保證改造設(shè)計(jì)方案能夠滿足未來(lái)的生產(chǎn)工藝使用要求。首先通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察，確認(rèn)哪些設(shè)備需要拆除，哪些設(shè)備可以利舊，以及改造、新增、增容等內(nèi)容都需要根據(jù)將來(lái)實(shí)際使用情況及設(shè)備自身狀態(tài)進(jìn)行分類和明確。例如噴房設(shè)計(jì)，選擇干式噴房還是濕式噴房不僅對(duì)改造提出的要求及設(shè)備選型不同，而且對(duì)將來(lái)的工藝使用及運(yùn)行的效果和成本也產(chǎn)生較大影響。兩者的投資、運(yùn)行維護(hù)成本相差不大，干式噴房能耗、三廢處理費(fèi)用相對(duì)較低，但耗材費(fèi)用相比濕式噴房要高一些，各企業(yè)可根據(jù)自身情況酌情進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)與評(píng)估。

2.2 線體設(shè)計(jì)方面

線體設(shè)計(jì)常規(guī)有1C1B、2C1B、3C2B、3C1B、B1B2 等，具體選擇哪種線體模式需要我們根據(jù)施工工藝和油漆原材料類型來(lái)選擇。3C2B 為中涂→預(yù)烘→烘干→色漆→熱閃干→清漆→烘干，工藝設(shè)計(jì)相對(duì)比較傳統(tǒng)，生產(chǎn)時(shí)間周期長(zhǎng)、投資大、能耗大，但若將其拆分開來(lái)可應(yīng)對(duì)很多工藝調(diào)整及特殊情況下的應(yīng)急迂回，更適應(yīng)不同生產(chǎn)狀態(tài)下的使用需求，例如溶劑型3C2B 生產(chǎn)線在不需要中涂且油漆涂層不復(fù)雜的情況下生產(chǎn)柔性大，甚至形成近1 倍的產(chǎn)能提升。相比之下，單一的2C1B 或1C1B 生產(chǎn)限制因素相對(duì)較多。受工位、工藝布局限制，類似生產(chǎn)線對(duì)將來(lái)的產(chǎn)能提升、顏色開發(fā)、設(shè)備改造都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。尤其是采用人工+機(jī)器人噴涂相結(jié)合的線體設(shè)計(jì)，對(duì)線體設(shè)備運(yùn)行、油漆材料、質(zhì)量控制等各種因素的穩(wěn)定性都提出很高要求，比如2C1B 線體“人工內(nèi)噴→機(jī)器人外噴”設(shè)計(jì)一旦機(jī)器人故障或不能執(zhí)行降級(jí)模式，則完全依靠手工噴涂完成生產(chǎn)，那么僅在人工內(nèi)噴工位完成整車的內(nèi)外手工噴涂，生產(chǎn)節(jié)拍驟降，不僅無(wú)法保證后續(xù)的供貨周期，若線體電泳排空存儲(chǔ)量不夠的情況下對(duì)電泳線的生產(chǎn)也將產(chǎn)生巨大影響，輕則停線待產(chǎn)，重則影響電泳線正常走線造成重大質(zhì)量問(wèn)題，所以單一的簡(jiǎn)單線體設(shè)計(jì)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大，需要提前考慮多種情況下的柔性迂回方案。

2.3 噴涂方案

油漆材料確定為水性漆并按水性漆施工設(shè)計(jì)建造線體的話，需要考慮特殊情況下溶劑型油漆的噴涂施工方案，例如小顏色水性漆開發(fā)周期較長(zhǎng)不能滿足供貨要求，再比如特殊用途顏色不允許采用水性漆，則需要考慮中、小批量溶劑型油漆的噴涂施工方案。若溶劑型產(chǎn)量不大可在清漆工位完成施工，若產(chǎn)量較大則需要單獨(dú)建線體（室體）。另愛在水性漆工位噴涂溶劑型油漆的可行性有待進(jìn)一步論證和確認(rèn)，需要對(duì)線體設(shè)計(jì)承受安全極限進(jìn)行充分評(píng)估，暫無(wú)定論。

2.4 潔凈度、風(fēng)速

噴漆系統(tǒng)的潔凈度設(shè)計(jì)是整個(gè)改造設(shè)計(jì)的重中之重，作業(yè)區(qū)域的潔凈度會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，因此需要根據(jù)噴涂需要對(duì)噴漆室空調(diào)過(guò)濾系統(tǒng)制定詳細(xì)的建造方案。涂裝作業(yè)場(chǎng)所的過(guò)濾等級(jí)常分為萬(wàn)級(jí)、十萬(wàn)級(jí)、三十萬(wàn)級(jí)，噴漆室對(duì)送風(fēng)潔凈度等級(jí)要求比較高，一般為萬(wàn)級(jí)；工位作業(yè)場(chǎng)所多采用十萬(wàn)級(jí)，公共區(qū)域?yàn)槿f(wàn)級(jí)。除了過(guò)濾等級(jí)還需要考慮過(guò)濾方式，常用的過(guò)濾方式有袋式過(guò)濾和頂棉過(guò)濾，一般空調(diào)室體內(nèi)部多采用多級(jí)袋式過(guò)濾，如G3、G4、F5、F7、F8，頂棉多采用F5、F7。要想達(dá)到我們所需要的潔凈度等級(jí)常需要進(jìn)行袋式與頂棉過(guò)濾的組合形式，保證過(guò)濾精度的同時(shí)調(diào)整送風(fēng)狀態(tài)（靜壓、均布）。

風(fēng)速的設(shè)計(jì)多根據(jù)噴涂方式，若采用人工噴涂，風(fēng)速可相對(duì)加大，且控制精度適當(dāng)放寬，多在0.35-0.50m/s 范圍內(nèi)；若采用機(jī)器人噴涂為不影響機(jī)器人噴涂扇幅及成形，風(fēng)速設(shè)計(jì)則相對(duì)小一些，控制精度要求更高，多控制在0.25-0.35m/s。具體風(fēng)速的設(shè)計(jì)則通過(guò)風(fēng)機(jī)功率選型、室體空間體積大小及單位時(shí)間內(nèi)的換氣次數(shù)確定整體送風(fēng)量，從而確定風(fēng)速。

2.5 送風(fēng)方式的選擇

在前期確定生產(chǎn)線建造工藝方案階段，需要明確噴漆室內(nèi)的送風(fēng)選擇何種方式，具體的噴房設(shè)計(jì)與油漆材料、噴涂方式有直接關(guān)系，如油漆材料為水性漆，噴涂方式采用機(jī)器人噴涂，則送排風(fēng)系統(tǒng)多采用循環(huán)風(fēng)，有利于工藝參數(shù)控制并降低能耗。人工噴涂工位采用循環(huán)風(fēng)則需要對(duì)線體設(shè)計(jì)考慮人員勞動(dòng)保護(hù)與職業(yè)健康因素，需對(duì)環(huán)境進(jìn)行充分評(píng)估并加入人工新風(fēng)系統(tǒng)，且需要對(duì)噴漆室有機(jī)溶劑濃度進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控。若采用溶劑型油漆，考慮到噴漆室爆炸安全極限則須設(shè)計(jì)為全新風(fēng)的送排風(fēng)模式。目前涂裝生產(chǎn)線多采用水性中涂+水性底漆+溶劑型清漆，空調(diào)送排風(fēng)系統(tǒng)多是先經(jīng)過(guò)中涂、底漆噴涂段循環(huán)取風(fēng)之后送入清漆段工位，最終與人工噴涂工位新風(fēng)排風(fēng)一起進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)。

2.6 漆霧處理系統(tǒng)

噴漆室的漆霧處理系統(tǒng)由漆霧捕集裝置、排風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、風(fēng)道等組成，漆霧捕集裝置大體上分為干式、濕式兩類，發(fā)展歷程為水旋、文丘里、石灰石、靜電分離、紙盒式捕集裝置，整個(gè)過(guò)程受環(huán)保、處理效率、能耗、運(yùn)行維護(hù)等因素影響逐漸由早期的濕式處理發(fā)展到今天的干式處理，我們?cè)谄犰F處理方式的選擇上也要重點(diǎn)考量上述因素，結(jié)合我們自身生產(chǎn)需要選擇投資小、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低的方式。

2.7 照度

噴漆室不同區(qū)域?qū)φ斩纫蟛煌斯ぷ鳂I(yè)區(qū)域如人工內(nèi)噴、檢查補(bǔ)噴工位對(duì)照度要求較高，一般在800Lx 以上，一些自動(dòng)作業(yè)區(qū)域、流平段、晾干、閃干段對(duì)照度的要求可適當(dāng)降低300-600Lx 即可。安全性方面噴漆室照明器具燈管、燈箱等均須選擇防爆型，按性能可分為耐壓防爆與安全防爆。在室體內(nèi)部須采用耐壓防爆型，室體外部有玻璃阻隔的情況下采用安全防爆型。另外在照度設(shè)計(jì)上可選擇高于實(shí)際要求5%-10%，利于后期設(shè)備設(shè)施的統(tǒng)一維修與更換。

2.8 溫濕度設(shè)計(jì)

溫濕度是噴漆室重要工藝參數(shù)，直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。溫濕度設(shè)計(jì)與油漆材料有很大關(guān)系，溶劑型油漆施工對(duì)溫濕度的要求相對(duì)較低，施工窗口較寬，溫度可控制在20-30℃，濕度可控制在50-70%，水性漆溫濕度控制更為嚴(yán)格、精確，一般溫度控制在±1℃，濕度在10%范圍內(nèi)。只需選擇合適的設(shè)備功率，目前的設(shè)備控制精度完全可以滿足工藝使用要求。

3 結(jié)論

噴漆系統(tǒng)設(shè)計(jì)是涂裝線設(shè)計(jì)建造的重要部分，需要設(shè)計(jì)方案中對(duì)產(chǎn)能、節(jié)拍、工藝方式、原材料選型、作業(yè)方式等進(jìn)行綜合評(píng)定，不僅對(duì)設(shè)備選型進(jìn)行認(rèn)真考量，還要根據(jù)未來(lái)可能出現(xiàn)產(chǎn)品工藝水平升級(jí)、結(jié)構(gòu)變化、產(chǎn)能提升、環(huán)保趨勢(shì)變化、新技術(shù)新材料新工藝的應(yīng)用推廣預(yù)留發(fā)展和改造的空間及工藝布置基礎(chǔ)。總之，需要我們?cè)诔浞挚紤]自身各因素并滿足使用要求的前提下選擇適合我們的工藝設(shè)計(jì)方案，敢于嘗試新技術(shù)、新工藝的使用。