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轎車塑料保險杠的涂裝線工藝設計
發表于2014-04-02 11:55:31 放大 縮小

       轎車保險杠是轎車重要的外部裝飾件,隨著轎車涂裝要求的不斷提高,保險杠的涂裝也越來越受到各專業廠的重視。轎車保險杠主要采用塑料材質,涂料在其表面難于附著,另外塑料件的熱變形溫度低等,一般生產中選用的涂料的烘干溫度低于金屬件所用涂料的烘干溫度,因此塑料件涂裝和金屬件涂裝在工藝和涂裝材料等方面有很大不同,保險杠涂裝一般不和車身涂裝混線生產。目前國內部分大型汽車制造廠已將保險杠的注塑和涂裝作為整車生產的一個重要部分,在規劃新工廠時建設保險杠的注塑和涂裝車間,如日本豐田在國內建設的工廠中就建有樹脂車間(即保險杠等塑料件的注塑和涂裝車間)。國內有些汽車制造廠的保險杠由大型專業塑料件加工廠提供,國內大型汽車塑料件生產廠有江陰模塑和上海延鋒偉士通等。
       國內多條保險杠涂裝線的設計吸收了日韓、歐美等的經驗技術,這些涂裝生產線在工藝、設備布置、機械化形式上有很多不同的地方。為降低塑料保險杠的加工成本并提高其涂裝質量,人們在涂裝材料、涂裝工藝和涂裝設備等方面進行了大量研究,取得了一定成果,因此涂裝線設計最近幾年發生了較大變化。
1涂裝線的總體布置
       大型涂裝線的整體布置趨向于區域化和立體化。應盡量將同種或同類設備和工序布置在同一個區域,以便于生產的組織和管理。一層主要布置上下件工位(包括緩存區)、前處理、打磨、檢查、修飾及輔助設備;二層主要布置噴漆室、空調平臺區域;三層布置烘干室。這種立體化、設備分區的布置方式更有利于提高噴涂潔凈區的潔凈度,這對提高產品件一次下線合格率有很大幫助。整個涂裝車間為全封閉廠房,人工在上、下件時都站在生產線的單側操作,高端保險杠涂裝采用自動噴涂形式,噴漆室廢氣采用集中高空排放或廢氣集中焚燒后排放,供漆系統采用集中供漆與線邊小系統供漆相結合的模式。
2涂裝材料
       塑料保險杠耐熱性較差,高溫時易變形,因此保險杠涂裝一般不能選擇烘干溫度過高的涂料,現國內使用的涂料烘干溫度大致為80±5℃和120±5℃。保險杠涂層為復合涂層即底漆+色漆+清漆,底漆有雙組分和單組分兩種,色漆多采用單組分油漆,清漆多采用雙組分油漆。雙組分底漆烘烤后具有較好的遮蓋力,并且可對表面顆粒等油漆缺陷進行打磨處理,特別適用于塑件本身外觀較差的情況,但雙組分底漆濕膜狀態下的導電性一般比較差,如底漆不進行烘干就噴涂色漆會影響色漆的附著力。雙組分清漆施工范圍寬,同單組分清漆相比,具有污染少、調整容易的優點。采用雙組分底漆和清漆體系的涂裝存在設備投資大、油漆輸送管路保養復雜等缺點,但油漆本身容易調整,且易于獲得良好的漆膜表面狀態。
3涂裝工藝
3.1涂裝線的主要工藝形式
塑料保險杠常用的涂裝工藝流程有以下幾種:
三噴兩烘(3C2B)工藝:上件→前處理→水分烘干→強冷→火焰處理→上遮蔽→除靜電→噴底漆→流平→底漆烘干→強冷→底漆檢查/打磨→除靜電→噴色漆→流平→噴清漆→流平→烘干→強冷→檢查修飾→下件→不合格品返修;
三噴一烘(3C1B)上件→前處理→水分烘干→強冷→火焰處理→上遮蔽→除靜電→噴底漆→流平→噴色漆→流平→噴清漆→流平→烘干→強冷→檢查修飾→下件→不合格品返修;
3C1B工藝可節省設備的一次性投資及后期的設備運行成本,國內已有產能較大的塑料保險杠涂裝線采用此工藝形式,并已投入批量生產,運行情況比較穩定。
3.2前處理
       塑料保險杠涂裝前的前處理主要是去除工件表面的灰塵、油污和殘留的脫模劑等,同時對表面進行活化處理。前處理不好容易造成漆膜的附著力不良、縮孔和顆粒等缺陷。前處理有兩種形式,一種是自動噴淋,一種是人工擦拭。自動噴淋是將工件掛在輸送設備上經過前處理噴淋線,主要工序為:預脫脂→脫脂→水洗1→水洗2→新鮮DI水洗→吹水→水分烘干→強冷;人工擦拭主要是人工用溶劑擦拭整個工件表面,可減少設備的一次性投資及其運行成本。國內大批量的塑料保險杠涂裝線多采用自動噴淋,小批量保險杠涂裝及小件涂裝多采用手工擦拭方式。
3.3火焰處理
       火焰處理可進一步活化工件表面。由機器人向工件表面噴射火焰,在火焰處理工序后設置了手工和自動除靜電工序,以增強工件與涂膜的結合力。
3.4上遮蔽
       上遮蔽主要是對工件表面某些不需要噴涂區域進行遮蔽處理,一般線上遮蔽較困難,多采用線外遮蔽。
3.5噴漆
       工件噴涂多采用機器人自動噴涂與人工噴涂相結合的方式,先是自動噴涂,然后是人工檢查補噴。有的生產線調試完成進入批量生產時已經可以完全自動化噴涂,自動涂裝主要采用機器人噴涂,一般底漆多采用空氣噴槍,色漆2個工作站一般采用旋杯工作站+噴槍工作站,清漆2個工作站一般采用噴槍+旋杯工作站。
4涂裝設備
       塑料保險杠涂裝線的設備主要有機械化輸送設備、前處理設備、火焰處理設備、噴漆室設備、烘干爐和人工工作區設備等。
4.1機械化輸送設備
       塑料保險杠噴涂線機械化輸送設備的形式較多,有普通懸掛輸送鏈、反向積放鏈和滑橇輸送、摩擦輸送形式等?;凛斔托问讲贾渺`活多變,國內近幾年建成的生產線很多都采用了滑橇輸送,日系保險杠涂裝線主要采用反向積放鏈和摩擦輸送方式??紤]到前處理工藝輸送系統的部分設備有防水性和抗腐性的要求以及烘干工序的溫度影響,一般前處理、烘干工序中滑橇輸送系統的驅動裝置采用外置式。
4.2前處理設備
       前處理設備主要有非標設備、循環系統和排風系統等。塑料保險杠的脫脂液是偏酸性(pH值一般在6.4左右)的,不同于車身的脫脂液,所以前處理設備要考慮耐酸性,建議前處理封閉室體、槽體采用不銹鋼材料。前處理設備室體頂部裝有排風機,以避免氣體向室體外擴散,建議前處理室體一側設檢修平臺、室體設檢修門、檢修門加裝懸臂式探照燈,便于有關人員進行設備維修及維護。
4.3噴漆室
       國內現有涂裝生產線的噴漆室有文氏噴漆室、水旋噴漆室和水簾式噴漆室等,現多采用文氏噴漆室。噴漆室送、排風系統有全新風方式和自循環風方式兩種。全新風方式是噴漆室送風空調機組從室體外取風后,經過空調機組多級處理后送入噴漆室,風經過噴漆室利用后通過噴漆室排風風機全部排入大氣;自循環風方式是噴漆室內的風循環利用(即風通過送風空調進入噴漆室,然后再經過循環風處理設備返回到送風空調再利用),噴漆室風不是全部排放,只進行部分排放及部分補充。補風與排風的風量多少要根據噴漆室的風量平衡、噴漆室中廢氣爆炸極限濃度和油漆性能要求進行計算,有的生產線的風量補充量設計為總循環風量的10%、30%等。噴漆室排風和補風的風量不宜過低,過低會導致循環風中有機溶劑含量過高,易造成 漆膜表面失光,且噴涂施工參數的調控較困難。采用循環風的噴漆室的廢氣濃度較高(超過國家環保標準要求),需將廢氣焚燒后排放到大氣中(經焚燒處理后的廢氣可以滿足國家的環保要求)。噴漆室的溫度一般要求控制在23℃左右,冬季要進行換熱、夏季要進行制冷,采用全新風形式的涂裝生產線的能耗較大。采用循環風空調方式可以減少生產線能耗(綜合能耗可降低30%以上,相關設備的裝機功率能減少40%)、節約運行成本。噴漆室采用循環風方式送風,相應配合的噴涂形式要采用自動噴涂,因為循環風空氣中有害氣體含量較高,不適合人工操作,如人工噴涂要穿戴有防毒功能的服裝和面具。
4.4烘干爐
       烘干爐的形式主要有直通式、橋式和П型3種。日系涂裝生產線機械化輸送多采用反向積放鏈形式,烘干爐為橋式烘干爐;歐美體系采用輕型滑橇輸送系統,烘干爐為П型烘干爐。烘干爐多采用雙行程烘干爐,可減少烘干室散熱面積,降低能耗。
4.5供漆系統
       供漆系統有兩種,一種是集中供漆系統,即所有的油漆都集中在特定的區域內進行調配,集中供漆系統要盡量布置在距離3個噴漆室近的地方,減少因供漆管路過長造成的壓力損失和溫度損失,并避免管路清洗困難等;另一種是線邊系統,即輸調漆設備放置在噴涂室附近。線邊系統使用的供漆罐容積相對集中供漆要小很多,因此線邊系統也被稱為小系統。小系統的優勢是能夠滿足較小油漆投料情況下的噴涂生產,用于不經常生產的色漆、新顏色試制和臨時調整色的涂裝;集中供漆系統用于底漆、清漆和幾種量大的色漆。

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