机械工业第一设计研究院  黄奏美

【摘  要】涂装前处理采用环保型材料代替传统磷化工艺，对大部分结构件采用绿色喷粉工艺，同时有兼顾了特殊件的液体喷涂要求；根据工程机械工件大与重的特点采用地面智能小车组织生产；项目总体代表了当今工程机械涂装工艺和设备先进水平,符合工程机械涂装发展的方向。
【关键词】涂装；环保；磷化；抛丸；纳米陶瓷转化

前  言
伴随着国内工程机械近二十年跨越式发展，工程机械表面质量日益提高，产品涂装新工艺、新技术的应用得到了较大普及；尤其是国家大力提倡绿色环保的今天更具有推广的积极意义；此项工程为我院最近承包的外资工程项目；设计中前处理采用环保型材料代替传统磷化工艺，对大部分结构件采用绿色喷粉工艺，同时有兼顾了特殊件的液体喷涂要求；根据工程机械工件大与重的特点采用地面智能小车组织生产；项目总体代表了当今工程机械涂装工艺和设备先进水平,符合工程机械涂装发展的方向；以下结合产品涂装生产线进行具体说明：

1 基础资料
涂装对象：外资公司高空作业车产品部件及整机涂装
生产工艺：
部件：自动抛丸→清理→（脱脂、磷化、纯水洗喷）→水分干燥→
液体底面漆涂装（或粉体涂装）→流平→烘干→装配。
整机：精饰及局部喷涂→局部烘干→成品

2 生产线工艺及设备主要结构说明
2.1 自动抛丸清理
2.1.1 本设备用于登高机结构件表面处理，要求能彻底清除工作表面的焊渣、除锈、氧化皮、油污等，是全天候自动化、智能化的高效除锈清
理设备。
2.1.2 本设备运用同行业中的先进技术、制造技术，采用新的工艺，新材料和新技术；传统通过式抛丸自动清理机未按照工件大小进行分类，因抛丸处理能耗大，因此普遍没有考虑节能措施；此次设计本设备前首先根据不同类工件进行分类，针对登高机结构件分析后总体六大类，按照不同的工件情况（材料厚度、外形尺寸、不同的表面要求）设置对应模式。
2.1.3 本设备具有良好的操作性能，人性化的操作界面，维护、维修方便、较高的安全性和全面的防护措施，符合环保要求。
2.1.4 抛丸设备的基本要求：
工件运输方式： 台车输送 （自动变频输送）
常用磨料：铸钢丸
磨料直径：φ0.6～φ0.8mm
清理方式：自动抛丸
工件表面清理等级：Sa2.5
设备噪音：≤85dB 粉尘排放：≤80mg/m³
2.1.5 主要结构部件说明
（1）抛丸器
本机选用8台抛丸器，主要有叶轮、主轴、轴承座、分丸轮、定向套、护板、传动机构等组成。抛丸器是本机的关键部件，对清理质量及使用寿命、维护都有很大影响。本机选用国产先进高效抛丸器，抛丸量大，抛射速度高，性能可靠。其中叶轮采用20GrMnMo材料渗碳淬火，加工后进行动平衡检测，叶轮动平衡性能检测：
≤15N.mm；主轴选用40Cr调质处理，加工精度高；主轴轴承选用NSK；叶片、分丸轮、定向套、护板等均选用高铬特种铸铁制造，电机选用ABB。
抛丸器的布置采用防形技术，尽可能避免抛射死角。
（2）弹丸循环系统
弹丸循环系统由斗式提升机、分离器、纵向螺旋输送机、横向螺旋输送器和弹丸闸门等部分组成。
系统主要特点：可以对系统进行丸料进行智能控制，针对不同抛丸模式采用对应的流量控制模式。
（3）通风除尘系统
通风除尘系统采用沉降箱+滤筒式除尘器二级除尘，由除尘管道、大颗粒沉降箱、除尘器（唐纳森）、离心通风机（上海通用）、排风管等部分组成。含尘气流经除尘管道、离心通风机和排风管道排入大气。通风除尘管道根据除尘机理设计成多点布置排风，使室内通风均匀，效果好，无死角。
（4）控制系统
系统各部分设有自动连锁功能，做到生产安全、可靠。各电机运行控制回路均需配有保护元件及实现电机的短路和过载保护。
控制系统PLC采用西门子公司产品，触摸屏
选台湾厂家，主要元器件：接触器、空气开关、
指示灯、继电器按钮均为西门子产品。
操作员根据工件规格不同在前密封室入口处发送信号给PLC，PLC根据已设定好的工件抛丸模式发送信号给抛丸器、丸料循环系统；进行分类模式自动抛丸。主电源按钮要求设挂牌上锁装置。

2.2 脱脂、磷化工艺与设备
目前国际先进的工程机械结构件工件涂装前处理已开始采用自动抛丸和磷化处理相结合的工艺方式，国内一些企业也开始向此方向发展。由于表面质量得到提高，将成为工程机械结构件涂装的发展趋势。
目前国内工程机械行业中对结构件的涂装均采用抛丸后直接涂装工艺，但存在工件耐腐蚀性差等缺点。
本此设计中结构件涂装前处理拟采用机械清理与化学处理相结合工艺。通过抛丸去除结构件上的焊渣、铁锈、氧化皮，消除焊接应力；然后通过脱脂清洗和磷化处理，清除表面粉尘等污物，并在工件表面形成致密的磷化膜，从而大大提高漆膜与金属基体的结合力，尤其是提高漆膜抗腐蚀能力3-4倍。
本工序为人工对抛丸后的工件在静止的状态下进行喷射磷化、清洗；对工件表面进行化学表面处理；采用先进的无磷磷化新工艺；其设备材料过程是用水泵将处理槽液喷射到工件表面，借助于机械冲刷，加速化学作用，来完成除油、磷化等表面处理工序。由输送设备送来的待处理工件，依序完成除油、磷化后，除去表面的油污、灰尘，形成一层致密、均匀的磷化膜，从而提高了基材的耐腐蚀能力，有利于提高涂层的附着力，为下一步喷漆做好准备。
附：应用的无磷磷化工艺（也称纳米陶瓷转化工艺）与传统工艺比较。

                                                      纳米陶瓷转化与传统磷化比较
  

清洗室由棚体、槽体、槽液加热装置、液渣过滤装置、排风装置等部分组成。
（1）清洗、喷淋系统是完成工件喷洗的主要工作部分，包括泵、喷枪和卷盘和气路系统。工作时高压清洗泵，将槽液抽吸喷射在工件表面。
（2）本套系统设备采用，并产生一定强度的压力和流量，而且对温度也有一定要求，因此选用BM2208冷热水清洗机（全电型），方便操作，降低成本，提高工作效率。

2.3 喷漆\烘干工艺与设备说明
在环保意识日益增强的今天，人们称环保效果好的涂装厂为“绿色工厂”，技术陈旧的涂装厂为“褐色工厂”。无论是新建绿色工厂还是改造褐色工厂，采用环保工艺、建立先进的喷涂生产线都是十分必要的。
2.3.1对于部分复杂工件，采用喷粉工艺较困难的仍采取采底面漆湿碰湿的喷涂方式，生产线设有一台干式喷漆房，采用国内外喷漆涂装典型结构的上送风、下抽风型喷漆室结构来除去喷涂过程中产生的废漆雾。
2.3.2采用环保喷粉工艺：对产品工作装置
部件，由于产品外形简单，表面缺陷少，采用环保型喷粉工艺，通过地面输送系统进行系统分流；采用进口静电喷粉设备对工作装置部件进行喷涂，过喷粉末采用自动回收使用，无有机溶剂废气排放；减少了涂装生产线整体废气排放量。
2.3.4工件在烘干室内进行烘干，按照喷漆和喷粉要求不同进行不同烘干室设计。因登高机结构件工件的热容量大，所以烘干室烘干温度设计可调。烘干采用通过式烘干室结构，采用纯热风循环加热的方式加热；设备主要由室体、热风循环加热系统、门洞风幕保温系统、控制系统等组成。循环风机及加热系统布置在室体的上面的钢结构平台上。能源采用天然气。
2.3.5喷漆室结构说明:
本室为通过式的干式喷漆室，通风方式采用顶部送风、底部抽风。结构简单，运行费用低，
不产生废水。适用于大而笨重的复杂工作。喷漆室主要由室体、送风系统、排风系统、过滤装置等部分组成。
2.3.6烘干室结构说明
因工程机械结构件的热容量大，采用低温烘干漆，油漆（粉末）烘干室烘干温度设计在80～
200℃可调。采用热风循环加热的方式，主要由室体、热风循环加热系统、电动提升门、控制系统等组成。
烘房的温度采用自动控温。烘房的温度可以在80～200℃范围内任意设定、自动调节，数字显示，实现温度的自动控制。

2.4 部件涂装涂料、喷涂及输送系统说明
2.4.1本生产线选用的PU3000电子-机械双组份混合设备为30/1中压混气型，具有如下特征及优势：
1)可以处理水性涂料、酸性涂料、研磨性强的涂料；
2）处理涂料的粘度范围高达5000cps；
3）最高输出流量可达2000cc/min，输出压力可达180bar；可以采用高压无气或混气喷涂两种方式；
4）混合比例范围：1：1—20：1之间任意可调节；
5）能够对A、B组分料桶液位进行显示和高低液位实现报警（通过液位显示报警装置实现）也能对A、B液位进行虚拟报警；
6）能够对混比、材料可用时间、VOC排放等实现适时监控并进行出错报警；
7）取样功能；
8）手动换色功能：采用手动清洗整体设备可以实现换色需求；
9）打印输出数据；
10）所有的操作均能够在喷房内部完成：在喷房内隔着玻璃墙即可对电子混合设2.4.2．液体涂料Xcite中压混气喷枪：             
为了获得优良的雾化效果和节省生产成本，本生产线采用混气喷涂的方式。混气喷涂是KRMLIN公司发明的一种最高涂料传递效率的非静电喷枪，在众多喷涂领域得到广泛运用。比竞争对手的同类型喷枪有更优异的雾化效果和更高的涂料节省率以及更低的雾化压力。本案选用MVX200型手动混气喷枪.
2.4.3 先进的进口喷粉系统的应用（OptiFlex®2F）
系统采用金马最新手动静电喷粉系统OptiFlex®2是世界最先进的手动粉末喷涂技术；可轻松喷涂各种粉末，可喷涂各种复杂几何形状的工件，可适用于各种富有挑战性的环境中，并确保非凡的效率与极高的喷涂品质。ptiFlex®2F手动粉末喷涂系统，整套设备即装即用，只需要经过简单的装配即可用于生产。

2.5 生产线电控部分说明
生产线控制采用PLC集中控制，手动前处理地推链、水分烘干地推链、喷漆烘干地推链、喷粉烘干地推链、1台移行车及下件液压升降平台总控制柜放置在喷漆烘干侧集中控制区，抛丸地推链、喷漆地推链、喷粉地推链、1台移行车总控制柜放置在抛丸出口侧集中控制区，上件液压升降平台电气控制系统安装在抛丸机电气控制系统控制柜内。水分烘干室出口设有操作按钮站一个，设有工件种类按钮和相应的显示灯，用于人工识别工件种类并采用按钮控制工件去往喷漆室或喷粉室。总控制柜控制面板应设有：启动、停止、启动指示、电源指示、急停、急停指示等功能按钮或指示灯。