保險杠涂裝工藝

1、6保險杠涂裝工藝目前典型的保險杠涂裝可分為以下 20道工序，具體見圖1:1.上件2.水洗3.吹水4.烘干i5.冷卻6.靜電除塵7.火焰處理8.底漆噴涂9.底漆閃干10.色漆一道噴涂11.色漆二道噴涂12.色漆閃干 113.清漆一道噴涂14.清漆二道噴涂15.清漆閃干16.清漆烘干17.冷卻18.拋光19.檢驗20.下件figure 1圖1塑料保險杠涂裝線的工藝流程Process chart of pain ti ng line for pl astic bumper使得被噴涂工1、上件:上件的主要任務(wù)是將需要噴涂的工件放置到涂裝掛具上，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

2、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(shè)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(yīng)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線的節(jié)拍。通常，國內(nèi)的涂裝線節(jié)拍 在45秒到120秒之間。當然，在涂裝線設(shè)計建設(shè)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)

3、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4-8人。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(shè) 備都是由水槽、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(shè)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55C

4、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(dǎo)率小于10 us.cm,消耗量在2-10t/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(shè)備就是前處理水槽，相應(yīng)的配套設(shè)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?qū)儆谧詣釉O(shè)備，除了常規(guī)的設(shè)備巡查外，不需要專門的操作人員。3、吹水：在產(chǎn)品經(jīng)過水洗之后，產(chǎn)品表面的水滴需要清除。吹水工序位于水 洗通道結(jié)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/s 以上。吹水工序?qū)儆谧詣?工序。4、烘

5、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 80C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)涂裝線烘房也有使用燃油間接加熱 的。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(dǎo)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、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?高塑料基材表面的表面張力，使油漆能更好的與保險杠基材結(jié)合。經(jīng)過表面處 理之后的基材表面張力大大增加，提高了油漆噴涂時的浸潤性能。火焰處理設(shè) 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(shè) 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

7、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=C 雙鍵被打開， 高溫下活性的氧原子被引入，生成 -CO/-CON 等極性基團。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(dǎo)電的 底漆層提供了一個導(dǎo)電基底。根據(jù)所用油漆的種類，底漆噴涂的油漆干膜厚度在 5-15um 之間。噴涂施工中涉及的設(shè)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(shè)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

8、潔凈的空氣和下降氣流。 為達到合格的噴涂質(zhì)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,相對濕度不超過20%。噴房的潔凈度由空氣供應(yīng)的過濾系統(tǒng)保證， 由于大于 10um 的雜質(zhì)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 10um 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，如不能迅速去除一旦落到濕的漆膜上會形成雜質(zhì)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(shè)備不同，噴房內(nèi)的風速通常控制在0.35-0.50m/so由于噴房面積較大，如噴涂一道油漆的底漆噴房一般有

9、 50-100 m2，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 7X 10m的噴房需要110KW的風機提供 75000m3/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。5。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(shè)備中，包括了 調(diào)漆缸模組、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(yīng)設(shè)備在噴涂設(shè)備邊上，涂裝線上的各套 供漆設(shè)備是分離設(shè)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 油漆循環(huán)系統(tǒng)的一端集中在調(diào)漆間內(nèi)， 另外

10、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) 30 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(shè)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 主要使用的是空氣噴槍。對于霧化器而言，油漆的上漆率是最關(guān)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(jié)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

11、不同的霧化器在塑料件上的實驗室上漆 率一般在 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%之間?？諝鈬姌屵m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(shè)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。噴涂機器人是集成度極高的自動化機電一體化設(shè)備， 目前全球規(guī)模應(yīng)用的涂裝機器人

12、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 150-300萬人民幣之間。在一條配有 6 臺機器人的 涂裝線上，機器人的成本可能會占到設(shè)備成本的 25%。機器人噴涂的優(yōu)勢也是 顯而易見的。一條 6 臺機器人的涂裝線，如果全負荷生產(chǎn)，換成人工噴 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 米的范圍，而人工只能覆蓋 2米的位置。同時，機器人的速度可以是 人工噴涂的 2倍，所以一臺機器人的噴涂效率要超過 2 名熟練的噴漆手，加上 機器人可以 24小時不停工作， 所以一臺機器人可以替代 6-8名噴手。當噴涂程 序設(shè)計好之后，正常的 6 臺機器

13、人噴涂時，只需要 1 名技術(shù)人員進行監(jiān)控。在 噴涂質(zhì)量上，人工的穩(wěn)定性無法和自動化設(shè)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(shè)備運行的能源消耗外，主要的材料消耗就是油漆。油漆成本是涂裝工序 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、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

14、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/s 左右。閃干通道內(nèi)的空氣溫濕度保持和噴房一致。10、色漆一道噴涂：色漆的主要作用是為產(chǎn)品提供不同的顏色。噴涂的原 理和使用的設(shè)備和底漆相似。 色漆根據(jù)不同的顏色， 需要的干膜厚度在 10-35um 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道油漆噴涂，所以噴房要比底漆大 30%到 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。

15、 通常第一道色漆噴涂的膜厚占總的色漆 膜厚的 60%-70%。靜電空氣噴槍的上漆率在 40%-50%之間，而旋杯的上漆率 在 50%-70%之間。11、色漆二道噴涂：第二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(yīng)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

16、顏色多達 20 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 和使用的換色系統(tǒng)有很大的關(guān)系。12、色漆閃干：噴好色漆的產(chǎn)品在進入清漆噴房前，需經(jīng)過810 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。13、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(shè)備和色漆基本 一致。一般清漆需要膜厚在30-40U m。清漆的霧化器選擇余地較大，可以在空 氣噴槍、空氣靜電

17、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(shù)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、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%左右，這樣能有效提高總體油漆的 上漆率。15、清漆閃干：噴好清漆的產(chǎn)品在進入清漆噴房前，需經(jīng)過810 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(jié) 構(gòu)和底漆色漆閃干是相同的。16、面漆烘干：這道工序中，產(chǎn)品進入了烘道，表面的溫度在10分鐘左右升到 80度以上，并經(jīng)過約 30分鐘。在烘道內(nèi)， 噴涂的

18、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(yīng)，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。17、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)的拋光工序。在這道冷卻中，產(chǎn)品表面從超過80C冷卻到35C以下。自然風冷卻是常用的方法，這樣能夠減少能源消耗。面漆的冷卻通常有 20分鐘。18、拋光：高端汽車零件涂裝對漆面的外觀要求極高，不允許極微小的缺陷， 比如噴涂中的過噴漆顆粒、纖維等等，一般超過 0.2 毫米的雜質(zhì)在高光澤漆層 上就能夠被觀察到。所以，需要對有缺陷的油漆表面使用拋光處理。拋光工序 能夠通過打磨后和拋光膏的處理， 消除和減弱缺陷。 根據(jù)不同外觀標準的整車， 經(jīng)過拋光之后產(chǎn)品的涂裝合格率一般在 70%-90%之間。如豪華車， 正常的涂裝 合格率在 80%左右。不合格的產(chǎn)品需要進行重新的噴涂。重新噴涂意味著這件 產(chǎn)品的噴涂施工