挖掘機外觀銹蝕分析與改進

陳碧智

（柳州柳工挖掘機有限公司，廣西 柳州 545007）

0 引言

眾所周知，外觀是給予人們的第一印象，工程機械產品也不例外。銹蝕是影響挖掘機外觀質量的重點因素之一，尤其是經海運出口歐美市場的挖掘機，極易遭受海洋氣候的侵蝕而生銹。當今世界用戶對外觀質量提出了更高的要求，解決挖掘機外觀銹蝕問題成為當務之急。

1 現狀描述

幾年前，廠內庫存半年以上的整機外觀明顯出現銹蝕，當年需進行除銹整改重新噴涂的整機多達200余臺。經國內以及歐美經銷商反饋，因外觀銹蝕而進行除銹整改、重新噴涂一臺整機浪費大量人力和物力。反饋的典型問題有：搭子銹蝕、覆蓋件涂層內部翻銹、棱邊銹蝕、螺栓銹蝕等，如圖1 所示。外觀零部件的銹蝕和相應的解決方案一直是困擾挖掘機工廠的難點問題之一。

圖1 經銷商反饋的典型銹蝕問題

2 外觀銹蝕問題原因分析

2.1 現狀調查

通過對內部庫存整機AUDIT 評審及市場反饋銹蝕零部件收集、統計歸類，可知銹蝕的零部件種類主要有5 大類：覆蓋件內部翻銹，涂裝件棱邊、邊角銹蝕，涂裝件間隙銹蝕，電鍍件銹蝕，裸露金屬安裝面銹蝕。其中，覆蓋件內部翻銹、涂裝件棱邊銹蝕是重點問題。另外還有涂裝件局部位置磕碰傷的點蝕。

2.2 原因分析

2.2.1 涂裝工藝對涂層質量的影響[1]

（1）覆蓋件內部翻銹原因

內部翻銹零部件集中在工具箱、門等采用電泳底漆工藝的覆蓋件。通過對覆蓋件供方制造過程現場調查以及根據表1 中第①②④⑦條影響分析，得出以下3 個銹蝕原因：

表1 涂裝工藝對涂層質量影響一覽（僅針對生銹的弊病）

①在其下級供應商的電泳過程調查發現，電泳過程靠人工操作保證，電泳前處理水洗不徹底，導致電泳前處理的酸堿液殘留在工件表面，短時間內出現漆膜內部翻銹事故。

②在供應商現場檢測電泳涂層發現電泳漆膜厚度為6 μm，不符合標準厚度20 μm 的要求。

③發現少量工具箱、門等電泳后修磨板件缺陷，導致電泳漆膜被破壞起不到防銹作用。

（2）涂裝件棱邊、邊角銹蝕原因

棱邊銹蝕零部件集中在小板件及部分油箱邊緣。根據現場調查及表1 中第②⑦⑨條影響分析，形成銹蝕的主要原因是：小板件下料后飛邊未去除；部分油箱棱邊露底（磷化膜及底漆均已被打磨掉，起不到防銹作用），如圖2 所示。

圖2 棱邊磷化膜及底漆均已被打磨掉

另外還有小部分邊角、死角部位局部銹蝕的零部件，主要原因是噴涂不到位，導致露底或漆膜厚度不足從而被慢慢侵蝕銹蝕。

根據對涂層體系的案例分析，最先出現涂層失效、銹蝕的部位均在邊、角位置。這是因為涂料通常有收縮和從邊緣處向后拉的傾向，留下一層很薄的、保護性相對較差的涂層[1]。

（3）部件間隙銹蝕原因分析

間隙銹蝕主要集中在回轉平臺支撐桿搭子、油箱底板、工具箱底安裝板上間段焊（點焊縫）位置。根據現場調查及表1 中第⑨條影響分析，形成銹蝕的主要原因是兩工件搭接段焊，工件間形成間隙，間隙位置無法涂裝防銹又未密封，積水后易淌出黃色銹水（圖3）。

圖3 改善前，間隙流銹水

（4）磕碰傷部位點蝕的原因

結合表1 中第⑧⑩條，經采用過程方法調查得出，磕碰傷主要發生在物流配送、裝配環節。

小板件、支架、結構件等涂裝件的配送工裝缺乏軟化防護措施，在物流運輸過程極易磕碰傷、擦傷；裝配環節物料拿取、風槍打緊、覆蓋件間隙調整等過程由于操作不當而磕碰傷油漆漆膜。這些地方在高溫高濕等環境下積水侵蝕，慢慢發生局部點的生銹。

若經過海洋性氣氛的影響，會加速銹蝕。很短的時間接觸海洋環境不會產生腐蝕破壞，但是，海運一般時間都比陸路運輸時間要長（一般1～3 個月或者更長）。通過涂層的微觀缺陷和傷痕，腐蝕介質或水透過涂層到達零部件的基體界面，從而形成腐蝕原電池發生電化學反應，該反應持續或間歇多次進行的結果，就形成了零部件表面的銹蝕[1]。

2.2.2 鍍鋅件銹蝕的原因

經分析，電鍍件的銹蝕主要集中在螺栓及墊片、軟管接頭、管夾。

針對以上問題部件的銹蝕原因，從供方、電鍍工藝、結構形式方面進行了分析以及鹽霧試驗驗證，發現是這些零部件的電鍍層質量達不到要求，防銹能力不足。首先，經分析發現所有銹蝕的螺栓及墊片、管夾均為本地供方在當地鍍鋅廠外協鍍鋅后供貨。對該鍍鋅廠調查后發現該廠鍍鋅過程自動化程度低，嚴重依賴人工控制，對電鍍溶液、添加劑等的控制不規范導致鍍層質量無法滿足要求。其次，軟管接頭為鍍鋅工藝，且接頭需經過扣壓工藝扣壓成為軟管總成，扣壓對鍍鋅層也造成了一定的損傷，導致防銹能力下降。

經了解，鍍鋅層經鈍化后形成彩虹色或白色鈍化膜層，在空氣中非常穩定，在汽油或含二氧化碳的潮濕空氣中也很穩定，但是在含有二氧化硫、硫化氫、海洋性氣氛及海水中鍍鋅層的耐腐蝕較差，特別是在高溫、高濕及含有有機酸的氣氛中，鍍鋅層的耐蝕性極差[2]。

因此，也很好地解釋了在南方地區南風天天氣、高溫高濕天氣后或漂洋過海后的挖掘機普通鍍鋅件易銹蝕的原因。

2.2.3 裸露金屬安裝面銹蝕原因

裸露金屬安裝面銹蝕主要集中在液壓鋼管安裝面的邊緣裸露表面、回轉馬達安裝面上部裸露面、裸露的螺紋孔。形成銹蝕的原因是金屬直接裸露在環境中，無防腐蝕措施防護，在潮濕、高溫高濕環境中極易生銹。

找到原因后，對以上問題有針對性地逐項進行改進。

3 改進

3.1 涂裝工藝改進

（1）覆蓋件內部翻銹的改進

認證指定二級電泳廠家：針對電泳過程靠人工操作保證，電泳前處理水洗不徹底問題，陪同供應商一起尋源選擇了新的電泳廠家，電泳全過程在自動線上運行，除油、除銹、表調、磷化、清洗等各工序都按照正規工藝流程進行，徹底清洗去除工件表面殘留酸液，確保電泳質量，解決了內部翻銹問題（圖4）。

圖4 電泳方式改進

更換新的電泳外協廠家后，電泳底漆漆膜厚度也得到很好的控制，達到了標準厚度要求。

針對電泳后修磨板件問題，一是要求供應商規范控制電泳前的板件質量，避免電泳后修磨；二是若確實存在修磨情況，規定要求補噴防銹底漆。

（2）棱邊死角銹蝕的改進

涂裝材料、涂裝設備和方法、涂裝管理是涂裝的3 個基本要素。優質涂料和先進涂裝設備是獲得優質涂層、實現高效經濟涂裝的保證，但涂層的最終質量要靠工藝和管理來實現[3]。

預涂裝是指在對工件大面積噴涂之前，對于工件的局部焊接區、銳利的邊緣、內部角落、搭接板之間的裂縫等處，先進行局部涂覆涂料一定厚度，然后再進行大面積涂裝，以避免這些部位的涂層低于涂層厚度的要求[1]。

針對上述調查分析得出的原因，采取以下措施改進：

首先，召集供應商在現場進行講解、指導改進，一是幫扶供應商制定作業指導書規范修磨去飛邊工藝；二是要求供應商涂裝過程對棱邊實施預噴涂工藝。

其次，針對油箱棱邊打磨露底問題，一是要求供應商規范控制磷化前的板件棱邊質量，避免磷化后修磨；二是若確實存在修磨情況，規定要求補噴防銹底漆。

最后，對于存在局部邊角、死角容易漏噴涂位置，要求供應商實施預噴涂工藝。對于不便于采用噴槍預噴涂的位置，如大型結構件回轉平臺內側的焊縫、組合行走架內部角落等，可以采用手工刷涂法預涂。

同時為了表明主機廠改進的決心和態度：一是要對供應商供貨到現場的零部件進行集中檢查，對存在飛邊、棱邊露底的零部件一律退貨處理并索賠因退貨造成的損失；二是對供應商進行定期的過程檢查和不定期的突擊檢查，及時監督糾正、改進。這也就是要做到賦能與考核管理并重。

（3）間隙銹蝕改進

針對分析得出的間隙銹蝕原因，進行了以下改進，案例如下：

設計改進：回轉平臺上撐桿搭子取消，直接在邊梁上鉆孔來安裝撐桿（圖5、6），消除間隙難以涂裝而積水銹蝕的隱患。

圖5 改善前

圖6 改善后

工藝改進：將油箱、工具箱底安裝板上的間段焊（點焊縫）外露間隙實施涂膠防銹，即將間隙填充密封后噴漆，防止積水銹蝕后流淌黃色銹水（圖7、8）。

圖7 改善前

（4）磕碰傷部位銹蝕的改進

從上面的分析得出，磕碰傷防銹需要從產品物流配送、裝配、整機存儲運輸方面進行全流程的防護改善。

圖8 改善后

物流配送過程的改善：（1）推進供應商對配送工裝器具增加軟化防護措施，零件之間采取隔層措施防止磕碰傷；（2）內部物流的配送小車也要增加軟化防護措施。

裝配過程的改善：規范物料的拿取避免磕碰；在裝配上部機構前在回轉平臺邊梁上貼上保護膜；工件上放置零件前要求有隔墊防護；風槍打緊螺栓過程會振動磕碰的要求增加膠墊防護；叉運或起吊工件處增加膠墊等防護措施。

整機存儲運輸過程的改善：針對長期存儲或長途海運的歐美機等，采取噴涂菲露特防銹油能夠有效提高整機外觀防腐蝕能力。

（5）涂裝過程管理及作業標準化

為了鞏固所采取的措施，需要對涂裝過程管理和作業標準化，幫扶外協涂裝件供應商從人、機、料、法、測方面規范涂裝作業，控制涂裝施工質量：

作業標準化及經驗推廣：①將公司完善的涂裝工藝、作業指導書推行到這些外協涂裝件的供應商處實施。②開展供應商技術人員及涂裝工培訓，對涂裝工涂裝技能進行定期的技能認定考核。③推進供應商制作打膠、涂裝等標準樣件，指導操作和質量判定。④針對南方地區特有的南風天天氣制定涂裝預案，明確要求，控制高濕度環境涂裝施工。

涂裝設備設施改善：一是推進薄板件供應商應用激光下料，改善下料切割質量。供應商的下料設備經歷了從剪板機、火焰切割→等離子切割→激光切割的持續提升過程；二是推進引導供應商投入應用規范的涂裝線，增加烘干設施，可滿足高濕度下的涂裝，避免由于工件未干透噴漆造成的內部翻銹（圖9），同時，經過烘干的油漆能夠有效提升防腐蝕性能；三是引導供應商配備漆膜測厚儀等儀器，定期抽查監控漆膜厚度。

圖9 配重、覆蓋件涂裝線應用

幫扶供應商：定期開展供應商現場審核檢查、涂裝過程評價及指導。

3.2 鍍鋅件銹蝕的改進

針對以上分析，根據不同的情況采取不同的措施，案例如下：

供應商切換及工藝改進：將鍍鋅螺栓及墊片供應商進行了更換，新供應商的螺栓及墊片也由鍍鋅表面處理工藝改為了達克羅工藝；且統一要求在裝配后均噴涂防銹劑加強防腐蝕性能（圖10、11 左圖）。

替代（設計改進）：應用焊接線夾替代鍍鋅管夾，既解決了銹蝕問題，又省錢便利實用（圖10、11 右圖）。

圖10 電鍍件銹蝕（改善前）

圖11 達克羅螺栓、焊接線夾（改善后）

工藝改進：軟管扣壓頭由鍍鋅改為鍍鋅鎳合金。

鋅電鍍層螺栓耐中性鹽霧試驗首次出現紅銹時間約在120 ～ 192 h，而鋅鉻涂層（達克羅）和鋅鎳合金鍍層的耐中性鹽霧試驗首次出現紅銹時間在480 h，防腐蝕性能大大提升。

3.3 裸露金屬銹蝕

針對裸露金屬銹蝕的原因，采取如下改進措施：防銹劑防銹：液壓鋼管安裝端面等金屬裸露面裝配后噴涂防銹劑防銹；一些不方便噴涂防銹劑的地方，可采用刷涂方式刷涂菲露特防銹油。

仿形屏蔽噴漆防銹：回轉馬達安裝面、發動機法蘭盤安裝面等采用仿形安裝面屏蔽后涂漆防銹。

裸露的螺紋孔裝配后粘貼屏蔽紙或使用螺堵屏蔽防護。

4 結語

通過以上改進后，挖掘機整機單臺銹蝕數下降約83%，外觀銹蝕問題得到很好的改善，顧客滿意度明顯提升，極大地提升了挖掘機的品牌形象。涂裝和電鍍都是特殊過程，工藝因素和預防控制、過程管理對防止零部件銹蝕都起到非常重要的作用，還有涂裝后的防護也是整機防銹的重要環節。總的來說，需要全員全過程的持續控制、改進，挖掘機整機外觀防銹質量才能持續地得到大幅的改善提升，才能保持持久的質量競爭力。