保險杠涂裝工藝

1、保險杠涂裝工藝目前典型的保險杠涂裝可分為以下 2020 道工序，具體見圖 1:1:i i.上件I I2.2.水洗I I3.3.吹水I I4.4.烘干I I5 5冷卻I I6 6.靜電除塵|7.7.火焰處理|同底漆噴涂|9.|9.底漆閃干|10.|10.色漆一道噴涂|11.|11.色漆二道噴涂|12.|12.色漆閃干|1313.清漆一道麗|14|14.清漆二道而|15|15.清漆閃干 I I|16|16.清漆烘干 I I|17.|17.冷卻1818.拋光|19|19.檢驗|20.|20.下件圖 1 1 塑料保險杠涂裝線的工藝流程figure1Processchartofpaintinglinef

2、orplasticbumper1、上件:上件的主要任務是將需要噴涂的工件放置到涂裝掛具上，使得被噴涂工件通過整個涂裝線的各個工序段，完成被噴涂工藝。保險杠在涂裝線上的移動由輸送鏈系統(tǒng)完成，整個涂裝線是一條封閉的環(huán)型設備。保險杠以適合噴涂的方式固定在掛具上，掛具固定在涂裝小車上，并可以方便的更換。鏈條帶動小車在涂裝線上循環(huán)運行。所有小車形式是統(tǒng)一的，不同外形的保險杠使用不同的掛具，一種產(chǎn)品對應特定的掛具，更換噴涂產(chǎn)品時，只需要更換不同的掛具。產(chǎn)品到達下件區(qū)時產(chǎn)品被取下，稱為下件工序。每輛小車在涂裝線經(jīng)過一點的時間稱為涂裝線的節(jié)拍，由于所有的小車是循環(huán)運行的， 所以涂裝線上瓶頸節(jié)拍就決定了整體涂裝

3、線的節(jié)拍。通常，國內(nèi)的涂裝線節(jié)拍在 4545 秒到 120120 秒之間。當然，在涂裝線設計建設時，所有工序的節(jié)拍都是經(jīng)過平衡計算的。每輛小車上可以放置的產(chǎn)品數(shù)量稱為小車上件數(shù)。涂裝線節(jié)拍和每輛小車上件數(shù)基本決定了一條涂裝線的生產(chǎn)能力。在上件工序中，主要的操作人員包括了更換掛具的人員和上件的人員。根據(jù)產(chǎn)品的切換頻率和生產(chǎn)產(chǎn)品的節(jié)拍和每輛小車的上件數(shù)量，通常需要每班 4-84-8 人。2 2、水洗：水洗工序主要作用是完成產(chǎn)品涂裝表面的清潔，水洗可除去零件表面的污垢、灰塵、油脂等。標準水洗工藝分為五級水洗，分別是一級加熱脫脂水洗、二級水洗、三級水洗、四級循環(huán)純水洗、五級新鮮純水洗。每級水洗設備都是

4、由水槽、水泵、管路和噴淋頭組成。保險杠在小車上通過水洗通道時被自動清洗。根據(jù)設計，第一級槽液使用的能夠去除油脂的含一定濃度化學藥品的水，并加熱槽液溫度在 55c55c 以上，第二、三級水是常規(guī)的自來水，第四、五級水是純水。第五級的純水需要達到電導率小于 1010us.cm,us.cm,消耗量在 2-10t/h2-10t/h。通過上述液體以一定壓力和溫度沖洗產(chǎn)品表面，從而起到清洗的作用。前處理工序的主要設備就是前處理水槽，相應的配套設備還包括了制造純凈水的純水制造站和處理前處理廢水的廢水處理裝置。前處理工序屬于自動設備，除了常規(guī)的設備巡查外，不需要專門的操作人員。3 3、吹水：在產(chǎn)品經(jīng)過水洗之后

5、，產(chǎn)品表面的水滴需要清除。吹水工序位于水洗通道結束之后。風機通過風管將清潔高速空氣吹在產(chǎn)品表面，吹去零件表面殘留的水滴。為確保除水效果，風速通常高達 30m/s30m/s 以上。吹水工序屬于自動工序。4 4、烘干：通過吹水工序的產(chǎn)品表面雖然沒有密集的水滴，但表面還是有影響噴涂的水分，烘干工序就是用熱空氣把產(chǎn)品表面的水分徹底去除。烘干工序在烘房中進行，烘房是長度約幾十米的通道，在進出口使用風幕隔絕熱空氣的外溢。在通道中使用熱空氣將產(chǎn)品表面溫度上升到 80c80c 以上。烘道包括了輔助的燃燒器、空氣循環(huán)系統(tǒng)、熱交換等裝置，不僅占地面積大，而且加熱需要消耗較大的能源，目前主要使用燃氣加熱，少數(shù)涂裝線

6、烘房也有使用燃油間接加熱的。5 5、冷卻：從烘房出來的產(chǎn)品表面溫度較高，不能直接噴涂，因此必須經(jīng)過冷卻通道降溫。冷卻通道的外形和烘道一樣，只不過吹在產(chǎn)品表面的空氣是經(jīng)過降溫了的。冷空氣的冷量主要來自冰水機組。6 6、靜電除塵：由去離子風刀吹出的高速去離子風，將產(chǎn)品表面的靜電去除。由于塑料件表面是電的不良導體，積聚在保險杠表面的靜電會吸附灰塵并影響噴涂，且靜電在噴涂中會帶來很大的安全隱患， 所以在噴涂前的產(chǎn)品表面的靜電中和是必要的步驟。7 7、火焰處理：塑料件的極性比起金屬來要差很多?；鹧嫣幚淼闹饕康氖翘岣咚芰匣谋砻娴谋砻鎻埩?，使油漆能更好的與保險杠基材結合。經(jīng)過表面處理之后的基材表面張力大

7、大增加，提高了油漆噴涂時的浸潤性能?；鹧嫣幚碓O備由火焰處理機器人和火焰處理裝置完成，火焰處理裝置中包含火焰發(fā)生設和火焰刷子， 火焰刷子安裝在機器人手臂上， 處理時火焰刷子在產(chǎn)品表面均速的經(jīng)過，讓產(chǎn)品表面受到高溫火焰的處理，而在火焰發(fā)生器的控制下，火焰始終保持氧化焰，當高達千度的火焰處理高分子基材表面時，C=CC=C 雙鍵被打開,高溫下活性的氧原子被引入，生成-CO/-CON-CO/-CON 等極性基團。8 8、底漆噴涂：這道工序中，主要將底漆噴涂在產(chǎn)品上。底漆的主要作用有兩點，第一是提供整個油漆層同塑料層的附著力。第二，對于靜電噴涂，導電的底漆層提供了一個導電基底。根據(jù)所用油漆的種類，底漆噴涂

8、的油漆干膜厚度在 5-15um5-15um 之間。噴涂施工中涉及的設備包括了噴房、油漆供給裝置、霧化器、噴涂平臺和噴涂機器人五類。噴房是整條涂裝線最核心的設備，它提供了穩(wěn)定的噴涂環(huán)境。這個環(huán)境包括了穩(wěn)定的溫度、濕度，還有潔凈的空氣和下降氣流。為達到合格的噴涂質量，噴房的溫濕度需要穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)，通常自動噴涂的噴房溫度波動范圍不超過 4C,4C,相對濕度不超過 20%20%。噴房的潔凈度由空氣供應的過濾系統(tǒng)保證，由于大于 10um10um 的雜質都會在產(chǎn)品表面留下缺陷，因此噴房內(nèi)的空氣不允許檢出超過 10um10um 的顆粒。噴涂時，沒有附著在產(chǎn)品上的油漆漆滴在噴房中逐漸干燥，如不能迅速去

9、除一旦落到濕的漆膜上會形成雜質顆粒。因此噴房中的空氣始終以特定的速度從上向下流動，把過噴的油漆快速帶離噴房。根據(jù)噴房中使用的噴涂設備不同，噴房內(nèi)的風速通?？刂圃?.35-0.50m/So0.35-0.50m/So 由于噴房面積較大，如噴涂一道油漆的底漆噴房一般有 50-100m50-100m2 2, ,要保持如此大面積的區(qū)域的風速就需要非常大的風量，如一個 7X10m7X10m 的噴房需要 110KW110KW 的風機提供 75000m75000m3/H/H 的風量。所以噴房的供風系統(tǒng)的能源消耗是涂裝線能源消耗的一個重要方面。油漆供給裝置也稱油漆循環(huán)系統(tǒng)，它把油漆輸送到噴涂的設備中，包括了調(diào)漆

10、缸模組、輸漆管路和機器人油漆計量系統(tǒng)。保險杠的油漆供給裝置通常有兩種形式，一種為線邊系統(tǒng)，油漆供應設備在噴涂設備邊上，涂裝線上的各套供漆設備是分離設置的，這種情況下可以做到供漆管路中的存漆最少，系統(tǒng)內(nèi)油漆更換方便。另外一種是整條涂裝線上的油漆輸送系統(tǒng)統(tǒng)一集中，如圖 5 5。油漆循環(huán)系統(tǒng)的一端集中在調(diào)漆間內(nèi)，另外一端和每一個噴涂系統(tǒng)連接。目前,隨著涂裝線產(chǎn)能規(guī)模的提高，集中調(diào)漆輸漆系統(tǒng)更能體現(xiàn)出系統(tǒng)的優(yōu)點，已經(jīng)成為年產(chǎn) 3 30 0萬件保險杠涂裝線的優(yōu)先配置。霧化器是真正把油漆霧化噴到產(chǎn)品上的設備。在機器人噴涂中，常用的噴涂方式有三種，包括了空氣噴槍、靜電空氣噴槍和旋杯三種。目前的底漆噴涂主要使

11、用的是空氣噴槍。對于霧化器而言，油漆的上漆率是最關鍵的指標，油漆上漆率是指最終在被噴涂產(chǎn)品表面的油漆重量占所有噴出的油漆重量的比例，上漆率越高，油漆越省。上漆率在實驗室標準樣板上的測試數(shù)據(jù)稱為實驗室上漆率，在實際生產(chǎn)線上特定產(chǎn)品的測試結果成為線上上漆率。通常，線上上漆率要比實驗室上漆率低一些。對于不同的霧化器在塑料件上的實驗室上漆率一般在 30-80%30-80%之間。 最常規(guī)的底漆噴涂使用的是空氣噴槍，一般的上漆率在 25-35%25-35%之間。空氣噴槍適用所有三層油漆的噴涂，但是靜電噴槍和旋杯則對底材和油漆有所要求。噴涂平臺是指噴涂設備與噴涂工件之間協(xié)調(diào)配合的控制系統(tǒng)，具體完成的功能是當

12、鏈條上的小車在進入噴房時，信號檢測系統(tǒng)自動記錄產(chǎn)品類型，發(fā)送信號給噴涂系統(tǒng)，機器人根據(jù)產(chǎn)品的實際位置實時追蹤產(chǎn)品坐標，并通過噴涂機器人來完成噴涂。噴涂機器人主要是模擬人的運動方式，帶動霧化器按特定的軌跡運動，完成噴涂的過程，如圖 6 6。噴涂機器人是集成度極高的自動化機電一體化設備，目前全球規(guī)模應用的涂裝機器人只有美國、日本和歐洲的四五家公司制造的，根據(jù)不同型號每臺的成本在150-300150-300 萬人民幣之間。在一條配有 6 6 臺機器人的涂裝線上，機器人的成本可能會占到設備成本的 25%25%0 0機器人噴涂的優(yōu)勢也是顯而易見的。一條 6 6 臺機器人的涂裝線，如果全負荷生產(chǎn)，換成人工

13、噴涂的話需要幾十名熟練的噴涂手。機器人的運動速度快范圍廣，一臺機器人可以覆蓋 4 4米的范圍，而人工只能覆蓋 2 2 米的位置。同時，機器人的速度可以是人工噴涂的 2 2 倍，所以一臺機器人的噴涂效率要超過 2 2 名熟練的噴漆手，加上機器人可以 2424 小時不停工作，所以一臺機器人可以替代 6-86-8 名噴手。當噴涂程序設計好之后，正常的 6 6 臺機器人噴涂時，只需要 1 1 名技術人員進行監(jiān)控。在噴涂質量上，人工的穩(wěn)定性無法和自動化設備相比。隨著我國勞動力成本的不斷增加，機器人噴涂已經(jīng)成為了行業(yè)的趨勢。在這道工序中，主要的運行成本除了設備運行的能源消耗外，主要的材料消耗就是油漆。油漆

14、成本是涂裝工序的主要原料成本，而機器人噴涂對上漆率的提高也是大有幫助。9 9、底漆閃干：在噴涂下一道油漆之前，剛噴好底漆的產(chǎn)品需要有一個閃干的過程。閃干實際就是使油漆中的溶劑得到揮發(fā)，在噴涂下一道油漆前，前道的油漆表面基本干燥，避免了新噴涂油漆中溶劑的對前面涂層的影響。閃干工序在閃干通道中進行，在小車帶著噴好底漆的產(chǎn)品由底漆噴房進入閃干通道，底漆中的溶劑揮發(fā)到通道的空氣中，在進入色漆前閃干就自然完成了。閃干通道內(nèi)，有一定量的清潔風進入，但是和噴房相比，風速要慢的多，一般只有 0.1m/s0.1m/s 左右。閃干通道內(nèi)的空氣溫濕度保持和噴房一致。1010、色漆一道噴涂：色漆的主要作用是為產(chǎn)品提供

15、不同的顏色。噴涂的原理和使用的設備和底漆相似。色漆根據(jù)不同的顏色，需要的干膜厚度在 10-35um10-35um 之間，為了達到需要的油漆厚度，色漆需要兩道噴涂。為了提高油漆的利用率，色漆的一道噴涂可以采用靜電噴涂工藝。與底漆噴涂相比，色漆噴房要進行連續(xù)的 2 2 道油漆噴涂，所以噴房要比底漆大 30%30%到 60%,60%,常用的是高壓靜電霧化器包括了靜電空氣噴槍和靜電旋杯。 通常第一道色漆噴涂的膜厚占總的色漆膜厚的 60%-70%60%-70%0 0靜電空氣噴槍的上漆率在 40%-50%40%-50%之間，而旋杯的上漆率在 50%-7050%-70 位問。1111、 色漆二道噴涂： 第二

16、道色漆的噴涂除了使色漆膜厚到達要求的膜厚外,對最終的產(chǎn)品顏色起到了很大的影響。目前乘用車的顏色中，含有金屬效果的顏色比例很高，而靜電噴涂的靜電效應會使得色漆中的金屬粉豎立起來，影響顏色效果，所以第二道色漆的噴涂主要采用空氣噴槍作為霧化器。同時，為了提高色漆的總體上漆率，實際生產(chǎn)中傾向于提高第一道色漆噴涂獲得膜厚在整個色漆膜厚中的比例。通常，一種產(chǎn)品使用相同的底漆和清漆，但是顏色有很多種，一些產(chǎn)量大的車型同時生產(chǎn)的顏色多達 2020 種，因此相對于底漆和清漆，色漆在顏色更換時，噴涂系統(tǒng)中油漆的清洗和更換也會有一定量的消耗，換顏色的消耗在色漆消耗中也占了一定比例。當然，消耗的數(shù)量和顏色切換的頻率和

17、使用的換色系統(tǒng)有很大的關系。1212、色漆閃干：噴好色漆的產(chǎn)品在進入清漆噴房前，需經(jīng)過 8 81010 分鐘的閃干區(qū)域，使零件表面油漆內(nèi)的大部分溶劑在該區(qū)域得到揮發(fā)，并在噴涂清漆前色漆基本表干。1313、清漆一道噴涂：清漆通常也稱罩光漆，它的主要作用是使產(chǎn)品表面有很高的光澤，并為產(chǎn)品提供耐候性等基本性能要求。清漆噴涂設備和色漆基本一致。一般清漆需要膜厚在 30-40um30-40um。清漆的霧化器選擇余地較大，可以在空氣噴槍、空氣靜電噴槍和旋杯之間自由選擇。在保險杠噴涂中，為了保證上漆率和邊角覆蓋性等，平衡噴涂的技術性能和經(jīng)濟性能，最常規(guī)的配置是一道清漆使用噴槍噴涂，二道清漆使用旋杯噴涂。14

18、14、清漆二道噴涂：為滿足清漆總體膜厚的需求，二道清漆噴涂如使用靜電噴涂，一般施工膜厚為總需要膜厚的 70%70%左右，這樣能有效提高總體油漆的上漆率。1515、清漆閃干：噴好清漆的產(chǎn)品在進入清漆噴房前，需經(jīng)過 8 81010 分鐘的閃干區(qū)域，使零件表面清漆得到流平，部分的溶劑得到揮發(fā)。清漆閃干通道結構和底漆色漆閃干是相同的。1616、面漆烘干：這道工序中，產(chǎn)品進入了烘道，表面的溫度在 1010 分鐘左右升到 8080 度以上，并經(jīng)過約 3030 分鐘。在烘道內(nèi)，噴涂的油漆層的溶劑逐步揮發(fā)，不僅是清漆，還有表面干燥的底漆和色漆內(nèi)殘留的溶劑都在這步工序中徹底蒸發(fā)，同時油漆內(nèi)的化學官能團發(fā)生化學反應，最終形成完整的漆面。面漆烘道的長度要比水洗烘干長，消耗的能源也高。1717、冷卻：產(chǎn)品烘干之后，經(jīng)過冷卻通道。此時，產(chǎn)品的冷卻主要是為了后續(xù)的拋光工