新型商用車電泳內(nèi)部陽極導(dǎo)電系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

蘇穎磊，陸佳偉，吳 斌，孔 坤

（1.上海市機電設(shè)計研究院有限公司 涂裝工程院， 上海 200040；2. 南京依維柯汽車有限公司，江蘇 南京 211103）

0 前 言

陰極電泳具有工藝成熟，防腐性能好，涂料利用率高，VOCs含量少等特點，被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，尤其是在汽車涂裝行業(yè)，已成為不可或缺的工藝之一。在其原理是通過陽極系統(tǒng)在電泳槽內(nèi)形成電場，使涂料粒子帶正電，工件為陰極，涂料粒子在工件上沉積成膜稱為陰極電泳。電泳槽一般會在兩側(cè)及底部均布陽極管，在汽車電泳工藝中根據(jù)需要會在電泳槽上方加裝頂部陽極。但在被涂工件存在半封閉內(nèi)腔情況下，由于外部陽極所產(chǎn)生的電場無法穿透工件外壁極易產(chǎn)生內(nèi)腔電泳膜厚不足甚至缺膜的情況。為處理此種工藝缺陷，常規(guī)采用人工在電泳工段前在工件內(nèi)腔安裝內(nèi)部陽極的方法。由于需要在電泳工段前人工干預(yù)，會產(chǎn)生操作人員的操作隱患，無法控制自動化流水線節(jié)拍等問題。避免安全隱患、簡化操作流程、提高自動化程度、保證內(nèi)部陽極運行可靠成為了主要改進方向。

1 內(nèi)腔電泳要求

商用車一般分為明窗車（如圖1）、盲窗車（如圖2）以及其他特殊變種，明窗車多為客用，而盲窗車多為貨運，因其四周窗戶區(qū)域均為鋼板封閉，保密性好，目前已被物流公司或改裝公司廣泛使用。

圖1 明窗車型

圖2 盲窗車型

明窗車的后排窗框位置無封板，電場通過窗框進入內(nèi)部，因此內(nèi)部電泳情況良好，在外板平均膜厚達到25μm的情況下，內(nèi)板平均膜厚可達到15μm。盲窗車除了駕駛室前擋和兩側(cè)前門外，后窗和后門均為封板，后箱形成了半封閉內(nèi)腔，如采用常規(guī)的電泳方式，車身內(nèi)部往往會出現(xiàn)膜厚過低（低于5μm）甚至缺膜現(xiàn)象，后箱長度越長或高度越高則越發(fā)明顯。另外，由于駕駛室兩側(cè)窗框無封板，電場會從駕駛室兩側(cè)窗框進入，此處膜厚較車后部窗框完全遮蔽區(qū)要高，而尾門在電泳時處于打開狀態(tài)，電場會從開門縫隙中進入，所以在不安裝內(nèi)部陽極的情況下，內(nèi)表面形會出現(xiàn)非常明顯的圓弧形成膜分界線。

目前很多企業(yè)已應(yīng)用內(nèi)部陽極系統(tǒng)，而采用不同的輸送系統(tǒng)時，安裝內(nèi)部陽極的區(qū)域、操作方式和接電方式又有所不同，所以內(nèi)部陽極系統(tǒng)的設(shè)計是否合理，安裝陽極的區(qū)域是否能夠保證操作的便利性和安全性，避免人員對車身內(nèi)部形成二次污染，成為企業(yè)制造部門關(guān)注的重點問題。

2 內(nèi)部陽極系統(tǒng)的現(xiàn)狀及對比

內(nèi)部陽極需根據(jù)車身后箱長度和內(nèi)板膜厚情況選用合適的長度和表面積，通過吊掛工裝懸掛于車內(nèi)部，可根據(jù)需要確定懸掛前后位置和上下高度。因車身表面在電泳時通陰極電，內(nèi)部陽極通過陽極電纜引出與陽極導(dǎo)電系統(tǒng)通電，所以陽極和吊掛工裝之間需通過安裝絕緣材料與陰極側(cè)實現(xiàn)絕緣，防止陰極與內(nèi)部陽極接通導(dǎo)致短路；同時需安裝后門工裝確保車門打開一定角度，提供盡可能大的外部電場進入空間。

圖3 內(nèi)部陽極示意圖

商用車電泳涂裝常用輸送系統(tǒng)分為三類：EMS、積放鏈和擺桿鏈，目前通常采用的安裝內(nèi)部陽極的方法是：

（1）在前處理前先裝好內(nèi)部陽極，陽極電纜在內(nèi)部作臨時固定；完成前處理后，進入電泳前，需設(shè)置一個停止工位，工人進入車身內(nèi)部將陽極通電電纜與輸送系統(tǒng)上的陽極導(dǎo)電裝置相連，然后放車進入電泳。

目前采用EMS和積放鏈的涂裝車間較多采用這種方式，在工人進入車身內(nèi)部時，容易污染內(nèi)部地板表面。

（2）在完成前處理后，進入電泳前，進行內(nèi)部陽極安裝，包括陽極吊掛以及與輸送系統(tǒng)上導(dǎo)電裝置的連接一并在此工位完成；目前使用擺桿鏈的涂裝車間多采用這種方式，人員操作時間長，工人還需要在車身進入擺桿鏈之后，在輸送系統(tǒng)運動的狀態(tài)下進行作業(yè)，有較高的安全風險。

目前擺桿鏈已成為商用車前處理電泳涂裝主流的輸送系統(tǒng)，若需要使用內(nèi)部陽極，均需面對人員安全操作風險。為此，通過對內(nèi)部陽極系統(tǒng)應(yīng)用原理以及輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析和研究，我們開發(fā)了一種新型內(nèi)部陽極系統(tǒng)，并在國內(nèi)某企業(yè)內(nèi)進行了實際應(yīng)用，很好的避免了以上問題。實際應(yīng)用時，可在前處理前先裝好內(nèi)部陽極，陽極通電電纜直接和橇體陽極導(dǎo)電裝置相連；在電泳工序前，無需人員干預(yù)，可直接進行后道工序。下面將針對擺桿鏈的新型內(nèi)部陽極系統(tǒng)的通電方式進行介紹。

3 新型內(nèi)部陽極導(dǎo)電系統(tǒng)

新型內(nèi)部陽極導(dǎo)電系統(tǒng)使用了特殊的機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)擺桿和內(nèi)部陽極的自動上電。整個系統(tǒng)(如圖4)由電泳擺桿、內(nèi)部陽極、導(dǎo)電體、電泳橇體組成，另外還設(shè)置了其他輔助設(shè)備。

圖4 新型內(nèi)部陽極系統(tǒng)示意圖

其通過使用電泳橇體作為中間導(dǎo)電載體，將后擺桿陽極電刷與擺桿導(dǎo)電體接通，擺桿導(dǎo)電體與電泳橇體接通，再通過電泳橇體與內(nèi)部陽極的導(dǎo)電鉤接通，實現(xiàn)整個陽極側(cè)通電。

通過應(yīng)用新型內(nèi)部陽極導(dǎo)電系統(tǒng)之后，無需額外添加人工工位安裝接電裝置，內(nèi)部陽極的拆卸可在電泳后或電泳烘干后完成。另外，擺桿和橇體導(dǎo)電體需要為其安裝自動清潔裝置，以確保長期穩(wěn)定的導(dǎo)電性能。

以下是整個系統(tǒng)的主要組成部件的詳細說明：

（1）電泳擺桿：包含陰極擺桿、陽極擺桿、電刷、電纜和擺桿導(dǎo)電體等組件。

為了實現(xiàn)內(nèi)部陽極系統(tǒng)導(dǎo)電功能，在車身導(dǎo)電方面對擺桿做了陰陽極分配，由前擺桿接通陰極，后擺桿接通陽極。

（2）內(nèi)部陽極：包括內(nèi)部陽極主體、吊掛工作、導(dǎo)電電纜和導(dǎo)電鉤等組件。

內(nèi)部陽極主體根據(jù)車身后箱長度，內(nèi)部被涂實際面積和膜厚進行設(shè)計，陽極的造型和吊掛的高度盡量保證至被涂面的距離相等，以保證膜厚均勻性。

內(nèi)部陽極的末端與一根導(dǎo)電電纜相連，電纜另一端與導(dǎo)電鉤相連，安裝內(nèi)部陽極時，在完成內(nèi)部吊掛之后，僅需將導(dǎo)電鉤插入橇體的工藝孔即完成所有工作，工作時長不超過30秒。

（3）導(dǎo)電體：電泳后擺桿和橇體上分別安裝了導(dǎo)電體，分別用于將陽極電從擺桿引入，并傳輸至內(nèi)部陽極。

（4）電泳橇體：其與車身連接為陰極，故橇體導(dǎo)電體也需要與橇體絕緣。

（5）輔助設(shè)備：由于擺桿與橇體導(dǎo)電體出槽后表面會帶有浮漆，長時間不清理會影響導(dǎo)電性能。所以在橇體離開電泳擺桿進入烘干室前安裝了橇體導(dǎo)電體清理裝置（如圖5）。同理，我們在擺桿返回段某一位置安裝了類似的清理裝置（如圖6）。

圖5 橇體導(dǎo)電體清理裝置

圖6 擺桿導(dǎo)電體清理裝置

4 注意事項

（1）在安裝調(diào)試階段，需要注意的事項：

檢查所有擺桿、橇體和內(nèi)部陽極的導(dǎo)電部件是否連接牢固；測試所有擺桿、橇體、內(nèi)部陽極和導(dǎo)電銅牌的陽極導(dǎo)電部件與陰極導(dǎo)電部件的絕緣性；測試所有導(dǎo)電鉤插入橇體尾部工藝孔后的防傾覆功能；測試所有擺桿導(dǎo)電體的壓緊彈簧是否滑動靈活，旋轉(zhuǎn)裝置是否轉(zhuǎn)動自如并能夠正常回位；檢查所有擺桿和橇體導(dǎo)電體的貼合度并做記錄和相應(yīng)調(diào)整；調(diào)整所有擺桿電刷的伸出距離滿足圖紙要求；檢查導(dǎo)電銅牌平面度以及相對中心線位置尺寸；測試擺桿和橇體導(dǎo)電體清理裝置的功能、擺臂設(shè)定位置和清理時間。

（2）在正式生產(chǎn)階段，需要定期檢查的事項：

檢查所有擺桿、橇體和內(nèi)部陽極上的導(dǎo)電部件是否出現(xiàn)松動；檢查所有擺桿導(dǎo)電體的壓緊彈簧是否滑動靈活，旋轉(zhuǎn)裝置是否轉(zhuǎn)動自如并能夠正常回位，存在問題的需拆除清理，清理方法通常采用溶劑浸泡，去處內(nèi)部積漆，情況嚴重的需更換相應(yīng)零件。檢查所有擺桿電刷的磨損情況；檢查擺桿和橇體導(dǎo)電體清理裝置摩擦盤的磨損情況；檢查擺桿導(dǎo)電體與電刷連接的電纜是否良好，如果發(fā)現(xiàn)損壞情況需及時更換，否則內(nèi)部陽極回路斷開會使內(nèi)部陽極完全失效。

5 結(jié) 論

新型電泳內(nèi)部陽極導(dǎo)電系統(tǒng)的成功開發(fā)和應(yīng)用，實現(xiàn)了全自動接電，實現(xiàn)了在工件進入擺桿輸送鏈前的預(yù)清理人工工位完成工件內(nèi)部陽極的安裝，有效解決了工人必須在進電泳槽前手工安裝內(nèi)部陽極和連接陽極電纜的問題，避免了安全風險。系統(tǒng)中的輔助設(shè)備保證了整套系統(tǒng)在在運行過程中的穩(wěn)定性，自動化的輔助設(shè)備同時大大降低了運行維護的成本。鑒于目前前處理電泳輸送系統(tǒng)的應(yīng)用趨勢，以及各企業(yè)對于人員操作安全意識的加強，此系統(tǒng)具有廣泛的推廣意義。