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涂装前处理流水线设计注意事项

0 引言

汽车涂装新流水线主要依据当地法规、生产纲领、车型、质量目标等进行设计。流水线设备是影响涂装产品质量的最重要因素之一,因此在设计阶段即对以往设备存在的问题进行改进,将有利于量产

后的生产维护。随着环保法规、成本等因素的要求,现有新型涂装工艺技术越来越多,如三涂一烘、硅烷技术等都对流水线提出了不同的设计需求。

涂装前处理是涂装质量的基础,在不考虑涂装新技术的条件下,通过前处理流水线的设计能够解决很多生产维护中可能出现的异常情况,减少问题的发生几率,使设备维护更加简便。

1 流水线工位的影响因素

下面以常规连续式磷化前处理流水线设计为例,说明流水线设备设计中的注意事项,防止生产过程中由于前期设计问题导致生产维护发生异常情况。

1.1 手工预清理工位设置

1.1.1 预留手工预清理工位

进入涂装前处理的车身原则上要求无明显油污、污物、铁屑等,但实际能做到的程度取决于对前工序的管理水平。根据实际情况,为防止涂装质量出现异常一般会预留手工预清理工位,用于对异常车身的擦拭或冲洗,以减轻前处理槽体负担,提高产品品质。预留手工预清理工位时,不应为节约成本而设计管路、槽体,将预脱脂溢流的槽液用于对车身的冲洗。手工清理,尤其是使用药剂清理时,清理效果良好,但清理过的车身表面在热水洗时或热水洗之前就已经出现锈蚀现象,故如需采用药剂擦拭时,应选用带有防锈成分的表面活性剂进行擦拭。

1.1.2 无手工预清理工位

如果没有设置手工预清理工位,则应在车身转入前处理之前,设置白车身检查,并设置车身随输送链返回前工序的功能;或者在焊装车间留一个工位,设置白车身检查、擦拭功能,避免白车身质量异常

时,涂装车间无法处理造成停线等严重生产问题。

1.2 热水洗

1.2.1 热水洗方式

整车厂为提高车身品质均设置脱脂前的热水洗工位,其主要功能是除去车身杂质及加热车身,以减轻脱脂负担、降低脱脂时间、增强脱脂效果等。热处理方式主要包括喷淋和浸渍两种,其中包括添加药

剂和不加药剂两种方式。添加药剂时,相当于增加了一道预脱脂,提高品质的同时会造成药剂浪费,从质量和成本综合考虑,可选择不加药剂方式。但设计管路使预脱脂槽液溢流至热水洗,无需控制热水洗药剂浓度,但要注意热水洗与预脱脂间隔时间不能太长,应在1 min 以内,否则易导致锈蚀。热水洗亦可为产能提升、生产提速服务,只需将热水洗改为预脱脂即可保证脱脂质量。

1.2.2 半浸半喷式热水洗

将热水洗设计为船形槽,采用入槽洪流清洗+出槽喷淋 + 槽上加湿喷淋形式,可加强热水洗功能,提高产品品质。

船形槽可保证洪流的用水量,使车身底部浸入热水中。由于车身底部钣金较厚,加热困难,浸入热水中可使底部温度更容易上升,提高脱脂效果。入槽洪流通过大水量冲洗车身表面及内腔,既可以提高车身的升温速度,也可以对车身附着的杂质(铁屑、油污等)进行很好地去除。在车身表面污物较严重,又不设计手工预清理时采用此种方式是最好的选择。

出槽喷淋和槽上加湿喷淋在对车身冲洗的同时可保持车身润湿,防止锈蚀。出槽喷淋可设计管路采用预脱脂的槽液,需通过计算保证喷淋流量不大于脱脂槽液的溢流量。

1.3 预脱脂、脱脂

按常规设计为预脱脂喷淋、脱脂浸洗即可,需注意的是应与所选择的脱脂剂配合,如脱脂温度的设定和粉体药剂的搅拌、加热溶解等。

另外,预脱脂和热水洗主要为喷淋方式,是除去车身铁粉等机械杂质的主要工位。在设计过滤装置时,除考虑袋式过滤器、旋液分离器、纸带过滤机以及增加磁棒等必要措施外,因滤袋堵塞清洗频繁,还要考虑在滤袋清洗时的旁通管路的过滤设计,如至少应设置两套过滤器,保证在其中一套过滤袋更换时对槽液的过滤效果。

1.4 脱脂后水洗

脱脂后水洗为自来水洗,通常为两道水洗,先喷后浸。为防止水洗污染度低时车身锈蚀,可在新换槽后适当添加磷化中和剂、促进剂。需注意的是浸洗槽后的新鲜水喷淋,若与表调槽距离略长,脱脂效果良好,且环境温湿度稍高时,易造成车身生锈,因此应根据实际情况考虑将新鲜水通过自动补水,而将出槽喷淋改为水洗浸洗槽的水,亦可通过阀门设计将出槽喷淋同时接通水洗槽和新鲜水,再根据实际生产状况选择用水。

1.5 表调

表调按常规设计即可,根据经验确保表调前后车身喷淋效果和沥液时间,防止半干现象导致的磷化或电泳斜纹问题。如果采用液体表调,维护较好时使用时间较长,换槽前需要倒槽清洗(粉体表调不涉及倒槽清洗)。设计管路将表调槽与水洗浸洗槽相连,将水洗槽作为表调的置换槽,可方便表调的倒槽清洗操作。以往流水线使用粉体表调时,因不涉及倒槽而未设计与水洗槽的连接管路,结果在使用液体表调后只能进行设备改造或用抽水泵进行倒槽,给槽体清洗带来极大不便。

1.6 磷化

1.6.1 加料口

加料口应位于槽液流动性好的部位,以便于药剂的快速稀释,但促进剂加料口应避免设计在磷化槽后端,因后端一般设计有磷化出槽喷淋和沉降塔清液回流口,槽液运动剧烈,易加速促进剂分解,造成药剂浪费且污染室体。磷化药剂种类较多,且不同药剂间有副反应而影响药剂的使用效果,因此需设计不同加料槽及不同位置的加料口,防止药剂间的反应。

1.6.2 除渣系统

除渣系统包括底部锥形槽及槽口篦子、沉降塔、清液槽、除渣等。沉降塔底部设计压缩空气口,便于沉降塔的清理,磷化底部锥形槽也建议增设压缩空气口,用于对因生产异常或设备异常等导致锥形

槽底被磷化渣堵塞时的底部清理,减少不必要的倒槽,避免药剂浪费和增加劳动量(磷化倒槽清理至少要停线1 d,浪费槽液5% 左右)。

沉降塔的沉降效率要求为60% 以上,即沉降塔流出的清液含渣量应为进入沉降塔槽液含渣量的40% 以内,可根据磷化渣沉降速率和沉降塔内磷化液流量计算沉降塔的体积、高度等参数。

1.6.3 换热系统

磷化加热为槽外间接加热,要求加热用温水温度不超过磷化液温度15℃以上,采用蒸汽加热温水后,再用温水加热磷化液的两道加热方式。

不同的设计思路在于是否需要温水槽贮存温水,增加温水槽,可使槽液温度更稳定,但相对能源消耗、占用面积、设备投资较大;不加温水槽而直接采用温水管路相对成本较低,但对设备控制精度、维护要求更高,如蒸汽阀门、温水温度等维护不当,将造成大量磷化渣的产生,影响产品质量,造成药剂浪费。

1.7 磷化后水洗

按常规设计,需设计足够的新鲜水流量,加大水的更新频率。

1.8 溢流、补充方式

溢流常规设计为通过溢流口和溢流管流到相应槽体,补充则为新鲜喷淋和后工序溢流方式。此时需考虑的是各槽体液位间的相互关系,防止不能溢流和槽体间相通、污染后序槽液的现象发生。

现新型溢流、补充方式为将后序槽液通过喷淋补充到前工序,此时除需考虑溢流口和液位间的关系外,还要考虑各槽体补充喷淋和溢流喷淋流量间的相互关系,防止槽液被抽空、液位不足现象的发生。

可溢流补充的槽体主要为:

(1) 脱脂后水洗2 向水洗1 溢流,水洗1 再向预脱脂或热水洗溢流,同时预脱脂也可向热水洗溢流;也有脱脂槽液向预脱脂补充时,水洗1 补充到脱脂槽回收脱脂液的方式。

(2) 磷化后水洗为新鲜纯水洗补充到纯水洗2,纯水洗溢流到纯水洗1,再溢流到水洗4,最后溢流到水洗3 ;也有将水洗3 补充到磷化槽回收磷化液的方式。因多道溢流后实际上是将水洗3 的更新频

次降低,此时需重点关注磷化后水洗3 的酸污染度和pH 值,应控制pH 在4 以上,防止磷化膜返溶现象的发生。

随着对前处理原理和影响结果的了解越来越深入,各槽体间的溢流补充方式也越来越复杂,应更加注意溢流口高度设置对槽液液位的影响,必要时可采取泵抽的方式,防止槽液间发生污染事故。

2 其他设备的影响因素

除流水线工位的设计影响外,流水线设备也要考虑对新设备技术的应用、设备材质、流量等各方面的影响。新型过滤设备特点:

(1) 整个过滤装置由几组并行的大型过滤器组成,每组过滤器间互不影响,槽液从外部通过滤布过滤后进入滤芯内,并返回槽体。

(2) 过滤器可依次轮流进行滤布的自动反清洗,清洗后继续使用,对前处理铁粉、焊渣等处理效果良好。清洗时关闭槽液进口,从滤芯内进入洁净水对滤布进行反清洗,将附着在滤布上的杂质冲洗掉后,滤布可反复使用。

(3) 滤布为特殊不黏材质,即使略带黏性的杂质在反清洗后也可清洗干净。滤布约半年到一年更换一次,滤芯约5~6 年更换一次,可大大降低清洗滤袋的劳动强度,尤其是热水洗等受铁粉影响,几乎每天都要对滤袋进行多次清洗的工位效果更加明显。

2.2 设备材质

前处理设备所用材质、型号已定,设计文件中都会有合格规定,但需注意的是,是否对全部所涉及材质均进行规定,尤其是所有管路、法兰、阀门等。某流水线就发生过在施工时未确认法兰材质导致生产时法兰锈蚀严重,对设备维护和生产造成不良影响。

2.3 管路连接

管路连接需考虑拆卸、维护方便,如磷化层流管及所有的喷淋管、喷嘴等,做成易拆装结构更便于生产维护、提高过程质量、减少设备影响。

2.4 考虑车型影响新涂装流水线设计的重要因素之一就是所要生产的车型尺寸,除对车型的长、宽、高等用槽体、室体、通过性等进行分析外,还需要考虑车型结构对喷淋系统的影响:

(1) 车身底部偏高时,应加大底部喷淋的压力,否则将失去底喷的意义。

(2) 洪流冲洗,尤其是对车身内板进行冲洗时,由于车身窗口位置不同,将造成洪流过高或过低而不能冲洗到车身内部,应设计可调装置或综合分析各车型的共同窗口位置后,选择合适的洪流喷嘴位。

3 结语

涂装设备是涂装三要素之一,对涂装品质的影响不可忽视,前处理更是保证整个涂装品质的基础,通过设计阶段,即对以往设备存在的问题经验及可能发生的异常进行改进,使问题解决于流水线设计之前。因此,收集以往设备存在的问题及组织有经验人员、专家讨论可能发生的异常,及时在新流水线设计时进行解决,是保证涂装品质的重要因素。一旦流水线、设备选定后再更改,会造成成本浪费,也将对正常生产造成影响,造成批量品质问题和停线等更大的问题。