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我国工程机械涂装工艺现状分析及其发展方向
 

1.慨述工程机械产品的涂装作为产品竞争的第一环节各家都非常重视;为适应市场竞争的需要,许多生产厂家加大技改力度,提高产品涂装质量;与国际知名品牌产品相比,国内工程机械产品的涂装质量还有明显差异,涂层外观装饰性能有待进一步提高,主要表现在涂层的丰满度、平整度和光泽度等感观质量方面。存在差异的直接原因一是工件表面的平整度尚有明显差异,二是涂装原材料之间的差异。由于我国工程机械涂装发展较汽车行业晚5-10年,一直没有形成独立涂装体系;当国外工程机械行业公司进入后,促使工程机械涂装工艺及设备上有了较大发展,工程机械涂装发展到今天新的涂装体系已经基本形成。
    
     2.涂装工艺
     工程机械产品的特点是品种杂、规格多,体积大、重量重,不同产品生产特点和使用环境不同,生产纲领不同,涂装工艺各有特点。由于工程机械在九十年代以前生产纲领都较小;形不成批量生产,其典型工艺流程为:
     结构件:抛丸(或喷丸)→清理→喷底漆→烘干→刮腻子→烘干→装配。
     整机:清洗→水迹烘干→刮腻子→烘干→打磨擦净→面涂1→烘干→面涂2→烘干→成品。(水份干燥和腻子干燥大多数采取自干方式。)
     工程机械涂装发展到现在,其典型工艺流程有比较大的变化,典型工艺流程为:
     结构件:
     (1)常用工艺:抛丸→清理→喷底漆→烘干→刮腻子→打磨擦净→中涂→烘干→面涂→烘干→装配。
     (2)最新工艺:抛丸→清理→(脱脂、磷化、纯水洗喷)→水分干燥→底涂→挥发流平→面涂→流平→烘干→装配。
     整机:清洗→水迹烘干→补腻子精饰及底部喷涂→烘干→成品
    
     3.涂装材料
     工程机械用面漆普遍采用可低温烘干的自干型涂料,品种主要有改性醇酸磁漆、丙烯酸工程机械磁漆、聚氨酯磁漆等,分别满足不同客户的要求。涂层采用低温烘干工艺,主要是提高其附着力和硬度。面漆与底漆、腻子和中涂体系必须配套,面漆材料是国内外产品涂装质量存在差别的主要因素,有待国内涂料生产厂商开发质优价廉的产品,以满足国内市场的需求。
    
     4.工艺布局
     工程机械结构件及整机涂装生产线主要由结构件抛丸清理室、整机清洗室、水分烘干室、打磨室、喷漆室、漆膜烘干室、精饰室和输送等设备组成。
     工艺设备布置与产品特点和所采用的涂装工艺密切相关,产品是轮式还是履带式,刮涂何种腻子,是否采用中涂工艺等因素影响整个工艺布局。
     工艺布局与生产线的输送方式密切相关,目前国内结构件涂装普遍采用具有积放功能的自行葫芦输送;整机涂装生产线主要有三种方式:双板链输送、转轨车输送和自行方式。两种方式设备按流水线布置,各工序均在独自的室体内完成。
    
     5.涂装设备
     5.1结构件抛丸清理室
     结构件表面前处理采用自动抛丸清理工艺,抛丸处理是将磨料以一定的速度射向被处理的钢材表面,以磨料对钢材表面的冲击和磨削作用,将钢材表面的氧化皮、锈蚀产物及其它污物除去的一种高效率的表面处理方法。通过式抛(喷)丸清理室由清理室体、抛丸器、喷丸缸、喷枪、弹丸循环系统、通风除尘系统、底部结构、电气控制系统等组成。
     (1)清理室体一般最佳位置安装抛丸器(数量根据抛丸量定),抛丸器倾斜布置保证工件的每一个部位均能被清理到,即要考虑到最长件,同时又要兼顾到最宽和最高件。工件在抛丸区抛打时必须要有匀速运动,同时室体大门必须关闭以保证丸粒不飞出室外,抛丸区室体内衬护板采用高锰铸钢护板,通用性、互换性好,耐磨寿命长。
     (2)喷丸室出口端头设置一台喷丸缸,配备两把喷枪,内壁采用耐磨橡胶板防护,既保证设备的使用可靠性,同时降低设备造价。室体进、出口设有电动门,既可自动也可手动控制。
     5.2水旋喷漆室
     喷漆室由室体、送、排风系统、照明系统、漆雾处理系统、控制系统、可燃性气体浓度报警装置等组成。
     (1)室体上部设置静压室,与喷漆室骨架设计成一体。静压室内布置有高效过滤无纺布,使送入室体内的洁净空气沿室体顶部按层流状态向下压送,有效控制漆雾的扩散。
     (2)送风系统需设置初、中效过滤段、加热段(热源为蒸汽,冬季室内送热风≥15℃)。送风要求各截面风速均匀,避免漆雾外逸。
     (3)漆雾净化效率要求达到99%以上;排风系统设有气水分离装置,经处理后排入大气。
     (4)有机废气处理达到国家大气污染综合排放标准。废气监控报警装置随时对室内可燃气体浓度进行监测,当溶剂浓度达到爆炸下限的25%时,立刻报警。
     5.3底(面)漆烘干室
     烘干室采用强制热风对流循环方式,烘干室能源主要有蒸汽、电、液化气、轻柴油等,该设备主要由室体、热风循环系统、废气净化设备组成。热风循环系统现都采用四元体加热炉(插入式风机,燃油加热系统,高温过虑器,废气处理一体结构)。升温速度快,室内温度均匀,温差<+5O℃。

5.4输送设备
     结构件涂装工件输送:
     (1)采用环链自行葫芦,该设备主要由钢结构、供电系统、载物车、葫芦、电控部分等组成。
     (a)载物车为二车型,每组2套葫芦,选用国产优质环链葫芦,要求运行平稳可靠。
     (b)电控采用PLC可编程序控制,要求能够实现连锁、互锁、故障诊断、报警等功能。另外自行葫芦在喷漆室和上、下件工位应具有升降功能。
     (2)随着工程机械发展,生产量的提高,同时克服自行葫芦自身的缺点,在国内工程机械知名厂家涂装生产线逐步采用重型寄放输送机,发挥了积放式输送运行稳定可靠,故障率低,节约能耗等特点。
     5.5整机清洗室
     工程机械装配后表面一般留有油污,试车后又沾有大量灰尘,必须彻底清洗,才能保证良好的涂装质量。清洗室分为手工清洗室和自动清洗室,自动清洗室可设置在流水线上,也可单独设置,但难以满足多品种和不同污染程度的工件,在工程机械行业较少使用。在中小批量场合多采用手工清洗室,单独设置,使用高压清洗机进行喷射清洗,清洗彻底。
     5.6整机喷漆室
     喷漆室主要作用是提供良好的工作环境,以满足劳动安全卫生和环保的要求。喷漆室由室体、空调送风系统、漆雾净化系统等组成,按漆雾净化方式不同可分为湿式喷漆室和干式喷漆室。目前不少工厂仅从投资角度出发,较多采用干式喷漆室或喷烤房,干式喷漆室或喷烤房适用于生产纲领或者喷涂量较小场合,在批量生产时主要存在以下缺点:
     (1)干式喷漆室或喷烤房一般采用无纺布或过滤棉过滤漆雾,很快就达到吸附饱和,若不及时更换,排风系统阻力增大,室内漆雾飞散现象严重。
     (2)一般干式喷漆室或喷烤房设计参数按照汽车维修行业规定,室内风速偏小,不能有效抑制漆雾。
     基于上述原因,一般整机喷漆室采用目前技术较为完善、国内外广泛使用的水旋喷漆室能够较好地满足生产要求。
     5.7整机烘干室
     整机涂装烘干工序有水迹烘干、腻子烘干、面漆烘干等,对于中小批量设置1~2台室体即可满足生产要求。整机烘干除满足一般烘干室的要求外,控温要求更高,只能在800C以下,否则就可能损坏产品。烘干室能源主要有蒸汽、电、液化气、轻柴油等,各地区应根据不同的能源情况合理选择。
    
     6.工程机械喷涂系统
     喷涂系统是整个涂装生产线的灵魂,其本身的质量、效果直接影响着工件的涂装品质。
     6.1机械产品涂装要求
     (1)膜厚
     由于机械类产品普遍要求成膜要厚,想达到一定厚度,要求多遍喷涂,一次成膜要求任20μm以下的用低压喷涂,成膜在20-40μm的用中压喷涂,要求在40μm以上的用高压喷涂。
     (2)机械强度
     机械类产品的涂膜最重要的一点就是能防磕碰,抗磨擦,也就是机械强度高,要想达到理想的强度,必须考虑到成膜要厚,涂膜硬度高,附着力好。其中涂膜硬度的好坏要依靠漆本身质量和理想的烘烤效果。一般烤漆比自干漆硬度高,所以设计中一般采用烘烤的工艺。
     (3)附着力
     附着力是衡量机械强度的重要指标,前处理的好坏是附着力的核心,工程机械类产品结构件一般采用抛丸处理,处理后吹灰、前处理磷化、上底漆;其主要目的是使漆膜达到最佳附着状态。
     喷涂方式的选择也影响附着力。漆前进速率越高(动能),相对地附着越紧密,若有静电(电场能),同样也可提高附着力。
     (4)耐侯性
     工程机械产品的工作环境在户外,那么就要求有很好的耐侯性,涂膜要能够耐腐蚀,抗户外恶劣环境,并且要求涂膜均匀,附着均匀,避免针孔、气泡。
     (5)光泽
     光泽的好坏完全依赖于雾化的精细程度。雾化越精细,光泽就越好,光泽是表面美观的最直接体现,工程机械类产品不要求光泽像汽车一样,但表面的美观同样是产品的质量象征,在达到其它技术指标的同时将光泽度提高。但工程机械要求―次成膜厚,要达到较理想的光泽,采用雾化相对较好的空气辅助式无气喷涂。
     6.2喷涂工艺及相关设备介绍
     (1)空气喷涂
     空气喷涂是最传统的一种喷涂方式,它完全是依靠空气将漆"吹"成雾化,形成漆雾。常见的空气喷涂有重力式、虹吸式、压力罐式、泵输送式。
     (2)无气喷涂
     无气喷涂与空气喷涂原理截然不同,它的涂料雾化不依靠空气,因此称为无气喷徐。涂料是如何被雾化的原理是涂料被加至高压,当高压涂料至喷嘴时通过极小的孔,在压力的作用下自然将涂料雾化。
     (3)空气辅助式无气喷涂(简称辅气或混气喷涂)是结合了空气和无气喷涂优点的新技术。这种技术应用至今,己得到充分地验证。它的原理是用压力比小一些的柱塞泵将漆加压,漆被压力雾化后并不完美,再结合空气帽中两路低压空气辅助二次雾化,这样涂料被雾化得比较好,又防止了前两种方式的弊病。

 (4)静电喷涂
     静电喷涂从工艺角度就是在前几种方式的基础上再加上静电,分为空气静电、无气静电和辅气静电喷涂。它的最大优点是涂料收益率明显提高,一般至少提高30%。因此在相同条件下可提高膜厚,增加饱满度和附着力。
     (5)双组份系统
     从涂料组份形式分为单组份和双组份涂料。我们常用的涂料以单组份居多,所以设备也是单组份设备,双组份涂料有专用设备,双组份涂料多数固化时间都很短,我们必须用―种专用的双组份设备。
     (6)涂料循环系统及中央供漆系统
     中央供漆系统是适合大批量生产作业的一种供漆万式,适于单组份、单色用量大的漆,比如在工程机械中常用的底漆和中涂漆,都可以用集中供漆。集中供漆的优点是管理使用方便、生产规范化、维护保养快捷、调漆供漆方式节省并有利于环保、调试检查方便、降低总成本、投资不大。由于工程机械生产批量不像汽车那么大,因此年用漆量不会太多,因此国内许多小批量生产的厂家部不适宜集中供漆,但也有个别机械企业使用了集中供漆,如徐州重型、徐州卡特彼勒等。
    
     7.结束语
     我国工程机械涂装水平还处在不均衡发展阶段,合资企业水平较高,随着国内一些汽车行业集团进入工程机械行业,以汽车涂装理念发展工程机械涂装已成为一种模式;涂装工程作为一个系统工程来考虑,抓好涂装材料、涂装工艺和涂装管理这三要素,随着工程机械产量提升,以及生产工序物流输送的逐步完善,促成了工程机械涂装新工艺的应用,如环保型喷粉工艺也在一些产品结构件中应用;簿板件阴极电泳涂装也正在推广之中;总之选择切合企业生产实际的涂装工艺和材料,强化工艺和设备管理,是提高产品外观质量和市场竞争能力的有力保证。

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