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我国汽车涂装新技术的应用【 摘 要】 从涂装工艺、涂装设备、输送方式、计量显示与控制、电气设计安装与计算机管理、与国际先进水平的差距等几方面概述了国内汽车涂装生产线上新工艺、新技术和新设备的应用【 关键词】 汽车涂装 新技术 涂装线 涂装设备 计算机管理轿车的涂装不仅要有很好的防腐蚀能力，而且要有很高的装饰性，要求鲜艳夺目，光彩照人。为了吸引客户，各大汽车厂无不尽可能采用新技术和新设备，以求达到高质量。因此轿车的涂装水平常常可以代表一个国家的最高涂装水平。八十年代后期以来，国内一些合资的汽车厂，纷纷引进国外的先进涂装线，或由国外涂装设备公司承建生产线。使我国的汽车涂装水平得到了迅速提高。其中95年建成的一汽大众、上海大众2000型涂装线和97年建成的武汉神龙涂装线是较典型的代表。而98年建成的上海通用涂装线和99 年底建成的上海大众B5 涂装线是目前国内最先进的生产线。并且达到了九十年代的国际先进水平。国内的大型涂装线，基本上都是由国外公司负责规划、设计和施工、安装的其中德国DUERR 公司承建了多条国内的涂装线。上海大众B5 生产线则是一条完全由中国人自己规划的生产线。在吸收了德国、美国和日本的先进经验的基础上，写出了非常详细的标书，由规划部和生产部门的部分同志组成的项目组负责此项工作。这样不仅使工艺、设备上更先进，而且在操作、维修上更方便、更合理。项目组负责了国外涂装设备公司和国内制作商的招标，参与和监督了设备的制作、安装、调试和验收的全过程。从而保证了工程的进度和制作、安装的高质量，并节省了费用，培养和锻炼了一批技术人员，为今后再建新工程打下了基础。88 年以来由国外公司设计和承建的生产线共有二十条。笔者有幸到过其中的十六条参观学习。尤其是对上述五条代表国内一流水平的生产线，有机会参观学习并和有关人员交流。现对照自己在欧美、日木汽车厂和涂装公司参观学习时的体会，将国内汽车涂装生产线上新工艺、新技术和新设备的应用情况，做一个粗略的概述一、油漆工艺1 ，工艺布置合理、物流畅通是国内新建的几个大型油漆车间的一大特点通常划分不同的功能区，采用三层或四层的平面布置一层：一般清洁区。包括：预处理、电泳的循环泵，加料系统等设备，PVC 密封区，有些厂还布置有预装线等在一层还布置有非清洁区，如喷漆室的循环水除漆区，注蜡区等。通常这些区域用围墙和其他区域完全隔断，并对外有专门通道。调漆间通常也独立布置在这一层。二层是油漆车间的主要作业面。包括：预处理和电泳各槽的控制层面，电泳和中涂的打磨，点修补和整理报交。其下有一个高度清洁区，为中涂、面漆的喷漆区，这个区域也单独隔断，进出必须经过一个强制风淋区，进入这个区域后，必须站立一分钟，等风淋结束后，门才能打开，进入喷漆房的中央通道。三层：通常布置烘房、储存线和供风系统。其中烘房相对集中为高温区，送风系统单独分割，这样更换过滤袋时，灰尘不易污染车身。有的涂装线布置成四层，其中的一层为储存线，并兼有分色编组站的功能。2 上海新建的二条涂装线，均为水性漆的应用做好了准备。中涂和面漆的喷漆室及水循环系统全部采用优质不锈钢制成，并且预留了水性漆烘干所需的70 低温烘干区。3 为了进一步提高车身的防腐蚀能力，将空腔喷蜡改为注蜡。喷蜡时溶剂蜡只能喷到工件表面，无法渗透到所有的缝隙中去现改成用40 余只喷嘴，将120 的熔融蜡注满空腔，渗透到所有的缝隙中后，提起车身，流出余蜡后，将有约3 公斤蜡涂在空腔内，从而起到了很好的防腐作用。4 为了提高车身的丰满度，喷金属漆后，采用了二道自动喷涂机喷清漆，使清漆的平均厚度由30m 提布到50m 以上，最高可达64m。5 ，鸵鸟毛自动除尘机的应用，为解决灰粒问题提供了直接而有效的方法。由于鸵鸟毛有良好的静电性能，其顶端有倒钩有利于除尘，并且质地柔软不易划伤车身，是除尘材料中最有效的材料之一。驼毛机和压缩空气吹风站，离子风吹风站等配合使用，组成一个除尘区。运行的结果表明效果十分良好！6 . 涂装线的柔性设计是新建油漆线的特点之一。同一条生产线，可以通过多种车型，既可以通过中、高级轿车，还能通过商务车，还能通过家庭轿车，这样可以提高涂装线的利用率，创造更好的经济效益。7 大多数的涂装线均采用岗位送空调风。喷漆室冬天调温、调湿，夏天由于需要的制冷量太大，很少有送冷风的。上海通用公司的涂装线采用了中央空调，喷漆室夏天也能送冷风。送、排风风机均可变频调速，易于调节风量，可节省能源，并有可灵活调节的风量平衡机构。8 ，预处理、电泳生产线采用的工序较多，主要增加的是清洗工序。进入预处理线前，先进入手工喷枪预清洁区，用含清洗剂的温水，在6har 左右的压力下用手工喷枪，对车身内外进行第一次清洗，预处理区采用了十二道工序，其中有七个浸槽，磷化后增加了循环喷琳水洗，再浸水洗，从而提高了洗涤效率和清洁度。电泳后也有二道浸洗和三道循环喷淋。如果加上后级到前级的喷淋及新鲜超滤和去离子水喷淋，全部水洗在十道以上。可以充分去除表面及空腔内的浮漆，以提高漆膜质量和防止电泳烘箱的污染。预处理和电泳系统中比较特别的设计有气：( 1 ）采用了大流量撞击冲洗，也有叫洪流冲洗的，即在预处理的大部分区域入口处有一组流量非常大的喷嘴，将槽液象洪水一样从车窗喷入车身内，流量可达每分钟1000 升以上。目的是将车身内的灰尘、铁粉冲出来，以提高车身清洁度及保护后面的槽液，尤其是电泳漆不被污染。运行的结果表明，效果很好，可以使电泳的脏物减少49 左右。( 2 ）设置了专门的铁粉去除装置。这是一组由二台离心式去除塔和一台交变电磁铁粉去除装置及，一台去渣机组成的系统。预脱脂槽液打入离心塔内在旋转的离心作用下将铁粉等粗颗粒分离，主脱脂液除了离心塔外，还有一台使用电磁场的去除装置，可以将较为细小的铁粉在交变磁场的作用下被分离出去。平均每台车可去除铁粉7 . 3 克左右。( 3 ）增设了电泳回程摆杆清洗系统，由一浸洗槽和一电极喷淋系统组成。浸槽中加有酸和溶剂，以清洁摆杆和电极。( 4 ）新型电泳槽普遍采用了新型管式阳极。管式阳极与板式阳极相比，显得非常轻巧，安装和拆除都非常方便。无论在电泳槽有漆和无漆的情况下，都保证有足够的强度。新型管状阳极，采用强盐基性管状无接缝正离子交换膜，膜厚均匀一致。构造上留有自由伸缩空间，膜体不会发生起皱现象，表面可以长时间保持平滑，因此涂料离子极难附着，大大减少了涂料堆积物污染工件的机会。如果起皱则易造成裂缝，引起电极液和涂料的混合。皱纹中堆积涂料后，还会导致电流不均匀，直接影响膜的使用寿命。日本帕卡公司采用电脑模拟系统预测管式电极所需的根数，安装的位置以及通过的电流对涂膜分布的影响，使各种配置达到最优化，一个200m3左右的电泳槽，通常配置100 根左右的阳极管，要求高的还配置了底部阳极管。阳极管的根数和车身的涂装面积有关。一般阳极比在1 : 4-8 之间。( 5 ）预处理出口设置了储存线。当电泳系统发生故障时，预处理车身可以进入储存区，可防止车身停在预处理通道中造成的锈蚀。同时预处理报废的车身可以拉出去，不需经过电泳，这样可以较好地保护电泳漆。 PVC 密封胶的部分供料设计成低压循环增压方式供料，料到达使用点后再用二级压缩泵加压向喷枪供应。这样可以防止管路中PVC 凝结，尤其是节假日更是效果显著。采用1000 升以上的大桶供料，从而减少换桶时间，提高了利用率，减少了损耗。调胶室采用了大功率空调，输胶管道采用了伴温方式加热，可以使管路温差保持在3 左右，防止冬天送料时因温度过低造成PVC 粘度过大，喷涂时喷不出或散射面不够等毛病。 一般的油漆车问通常有二十余个烟筒，高度一般在屋顶之上10-20 米左右。上海新建的二条线采用集中排风，采用70 米左右的方型大烟筒，将喷漆室中的大风量排向高空，增大了扩散区域，保护了局部环境，对屋顶防漏和车间保温等也有利 一些正在规划中的新线正在考虑采用一些新的工艺和技术。比如：电泳后即进行打磨，然后进行PVC 密封，这样可以省去一个PVC烘房。中涂打磨后，将整个车身经过去离子水浸洗后再经喷淋、烘干，然后再喷面漆。这样可以将车身内外的灰尘清洗干净，大大有利于减少面漆表面的灰粒。一种新的工艺是在预处理和电泳槽中，将整个车身完全倒置，即车顶向下进行清洗和涂装。这样有利于提高车身的电泳质量，三平面电泳漆膜的流平将十分良好，灰粒也大大降低。二、涂装设备1 磷化过程中必然会产生残渣，传统的除渣方式有斜板沉淀，板框压滤。新式的有全自动、全量过滤。此法由于槽液中残渣浓度30Oppm ，处理量太大，设备投资大而不易广泛应用。日本PARKER 的反向过滤除渣系统是一种较理想的磷化渣浓缩系统，它是将过滤袋装在金属网的外面，含渣溶液从外面通过过滤袋，清液从中间返回主槽中。等滤袋外面积满了渣时，用压缩空气反吹，渣块剥落，掉入浓缩槽中再由泵打入压渣机，压成渣饼排出。从国内安装的二套该装置运行情况来看，效果不错。2 预处理和电泳系统中有大量的过滤器，比较好的涂装线，六袋式标准过滤器多达30 余只。一般的过滤器盖子周围用大量的螺丝固定，开关一次在10 分钟以上，盖子打开也较费劲。新的生产线选用快开式过滤器，一个人打开保险阀后，用力一拉锁紧杆，即可轻轻抬起顶盖，如果只计过滤器盖子开关时间，仅仅需要15秒左右，省时省工。3 电泳的电排由于通过大电流，有时高达700A 、400V左右的直流电，易造成打火。新设计的电排材质由铍铜合金组成。采用四点式向后置电刷保证接触良好，有效地克服了打火现象。4 底部PVC 密封，采用四点摄像定位，以保证机器人喷涂时位置高度准确。机器人采用双头喷涂，并可以移动，跟踪喷涂，这样一台机器人顶二台用，调试时采用激光仿型模拟，使喷涂的部位十分准确，可防止飞溅，喷涂厚度也可以比较准确地控制在一定范围内。5 新的生产线，中涂采用一道九杯式高速静电旋杯自动喷涂。底色漆采用一道旋杯，一道往复式喷枪喷涂，罩光清漆有用一道旋杯的，也有用二道旋杯的。四轴顶喷机有纵向跟踪仿形功能，三轴侧喷机有上、下、前、后转动仿形功能，从而可以提高车身前后端的覆盖度和整车的涂装质量。近距换色器可减少清洗时间和节约清洗稀料。新的自动喷涂机，除了直接参与喷涂的可移动部分置于喷房之内，其它部分如机器的主体等均经防尘密封置于清洁室外。这样可以减少附着灰尘的平面和喷房的空间，有利于改进风量平衡和方便维修。这些自动喷涂机，喷头上设有CO2灭火系统。一旦出现打火现象，会自动喷射CO2灭火。过去的油漆流量计大多是被动式的，现在均采用主动式流量计，供漆量设定后即可准确供应。尤其是调试时，在计算机屏幕上，输入车身的外型后，即用红线在车身外型上划上喷杯的移动轨迹，并决定好各种参数后，即可自动执行喷涂的全过程。对烘干后的漆膜进行侧定，并提出修改意见后，只要在计算机屏幕上对轨迹和流量等稍加调整，就能很容易获得满意的结果。6 自动喷涂系统的网格板设计成可以自动向两边收缩这样不仅可以使漆雾直接落入水中不污染网格板，而且使带九万伏高压静电的旋杯远离网格板。喷杯离下方循环水的距离在150cm以上。喷出的带电荷的漆可以更多地被吸引到车身上，提高了油漆利用率。7 调漆间采用体积较大的调漆捅，配置了振动式过滤器。采用液压式送料，噪声非常小。各组调漆桶均配置了独立的加料泵，桶中油漆的量有数字式显示器自动指示。各种稀料可以由计量泵准确地加到各个油漆桶，操作方便。采用了高低回漆管三线循环系统，包括高压供漆管路，高压回漆管和低压回漆管路尤其是采用了管中管热交换恒温的方式，可以使到达喷枪的温度得到准确的控制。一般可保持在23l 左右。同时防止了调漆桶结露现象。输漆管道全部采用优质不锈钢制造，为使用水性漆作好准备。管路布置更具柔韧性，可灵活地适应各种工艺需要。8 喷漆室的文丘里除漆系统分成二节。这样可以降低噪声，使水流分配更加均匀。当第一层表面有积漆时，还有第二次水流分配，使漆雾和循环水能充分混合,提高了除漆效果。底部水槽采取表面刮渣和底部刮渣相结合，使漆渣得以充分去除。9 . 输漆软管采用了漆管平衡器自动收缩装置，平时各种颜色的输漆管全部收缩在平衡器中，避免了软管在喷漆室内拖来拖去的污染。10 . A 型烘干室得到推广应用，它在降低热损失和减少占地面积方面优于一般的桥式烘干室更优于直通式烘干室。在制作过程中，采用6 米一节的渗铝钢板整体焊接方式，表面光滑，接缝少，可防止渗漏。烘干室的热风采用二道过滤，大大提高了热空气的清洁度送风道宽敞，清洁人员可以直接进人，便于清洁设计中还将油漆静置室内的空气引入烘干室，作为补充的新风。这种空气十分清洁，又含有大量溶剂，在下一步的循环中和烘房中挥发的溶剂一起吸入燃烧炉进行燃烧。溶剂全部分解成二氧化碳和水，大大减少了污染。使用轻质柴油为能源，环境干净，价格便宜。烘房的热量封闭和热能利用更加合理，并考虑了冷凝结露的防治。三、输送方式1 双轨摆杆式输送链是车身通过前处理和电泳生产线的最佳输送设备。目前国内有大众、通用、神龙等四条线在应用。它使车身出入槽的角度由30增大到45，这样可以加快车身空腔内滴水速度，消除车顶内部气泡。可以使全浸式前处理和电泳设备的长度缩短20左右。因为滴水区和槽体积均有所缩小，这样可以节省占地面积和投资。由于输送链在工艺槽的两侧，从而在车身上方没有脏物和污水滴落，对提高车身质量和防止槽液污染有利。双摆链四点受力，运行平稳，使用寿命长，维修和更换都较容易。2 有一种将积放式悬挂输送链置于预处理和电泳水洗段通道外部的设计，可以解决输送链滴油的问题，维修也比较方便。重庆庆铃汽车厂新建的线采用这种系统，但此法对于隧道的密封和槽液的观察带来了问题。而且也没有从根本上解决吊架滴水的问题。3 雪撬输送机是粗、细PVC 密封，中涂和面漆工段的最佳地面输送设备。它的优点是灵活可靠，结构简单，占地面积小，无需特制土建基础最新的传送带采用橡胶结构，运行时噪声极低另外雪橇输送能使车身自由垂直升降，水平移动，分线，合线和调头、转向，调节车身间距及运行速度。可以缩短烘干室和储存线的长度并适合A 型烘干室垂直升降的需要雪橇在喷漆室单排工艺链上运行时，有外包档板，几乎将雪橇完全包住，使油漆很难喷到雪橇上各输送系统独立成线，便于监控、维修和管理另外，雪橇可以从生产线上分离出来，定期进入清洗室，用1500bar 高压水清洗后，再返回生产线使用。空雪橇可以自动叠起堆放，节省空间。四、计量显示与控制涂装材料几乎全部是液体材料，为了控制涂层的厚度和质量，对这些材料的准确计量和控制是十分必要的。而测量与控制过程中的直观显示是人们了解生产状态所必需的。1 计量的目的是为了控制，通过传感器测得的运行参数的变化，传送到信息中心，进行数据处理后，再向继电器和调节阀发出新的控制指令，这样可以保证整个系统运转的可靠性，达到高精度和智能化灵敏控制的理想状态。2 预处理和电泳系统为了对液体进行计量，通常采用转子流量计、蜗轮流量计等传统流量计。这些流量计的精度不高，难以输出电讯号，较新式的流量计有压差流量计，超声波流量计，质量流量计等。其中，智能电磁流量计是最先进的一种。它可以准确测量各种有导电率的液体的流量，精度可达0.5 。可以分别显示瞬间百分流量，实际流量和累计流量，也可以同时显示这些值。采用红外线触摸式调节，能确保操作安全，这种流量计不仅自身带有数字式液晶显示，而且可以将各项参数转换成电讯号，传到中央计算机系统。3 各种液位监测系统，无论是浮子式的还是电极式的均可将电讯号传入计算机系统，其中电泳的槽液液面控制采用了浮子式与超声波两种方式相结合，超声波为非接触式液位控制，不易因电泳漆污染而造成误差。4 通常各种计量泵，滴加泵上只有可以调整频率和流量的旋钮，以刻度表示其大小。新式的泵通常有百分比，有的有数字显示，并且都能输出电讯号在中控室的显示屏上可以直接了解加料的情况。各种料槽中的料的存量等等矿。5 新的油漆车间大量的电器控制拒上均没有传统的一排排开关和指示灯。极大多数的面板是平板一块。仅仅个别系统有一个红色急停按钮。无论是开关设备，还是调整参数，均是利用计算机键盘和鼠标在屏幕上完成的。日本帕卡公司建造的一套预处理和电泳系统，进一步采用了彩色触摸式屏幕，全中文菜单，只要用手指按在指定的地方就可以获得相应的信息，非常方便和直观。这些信息包括流程图、，INTERBUS 的PLC内容，温度曲线，压力和时间的设定，点检项目及周期，设备的手动控制，泵、风机、温度的控制，特别是设备发生故障时，会全部自动记录，并且有故障分析和应采取的措施的一览表，给维修提讲了极大的方便。 五、电气设计安装与计算机管理新油漆车间的电气设计与安装最大的特点是实行了总线制和全面的计算机网络化管理。1 . INTERBUS 总线系统是一个数据环结构在此数据环内有一个主机站，总线适配控制板和分散分布的带有INTERBUS 总线接口的I/O 设备。总线适配控制板控制数据与外部设备之间的传输采用环结构可以使数据的接收和传送同时进行。数据环的进出线都在同一电缆内，因此能提供环状系统的全部优点。新的油漆车间采用了世界上最流行的网络系统ETHERNET 和INTERBUS 系统。电气控制可分为三层：中央监控、现场监控（EMOS ）和设备控制。三层控制通过两层网络紧密相连。其中，上层网络以太网网络通讯协议为基础，采用光纤形式将中央控制、EMOS 和控制柜连为一体。下层网也称设备网，采用INTERBUS-S 系统，连接150 多个DIN 控制柜，无论是限位开关，还是马达驱动模块，都由网络连接，改变了以往单线连接的方式，增加了系统的可靠性，并可以定时自动进行设备巡检，准确显示故障位置，大大减少了设备维护工作量。2 中央控制系统由四台高性能的计算机组成。其中一台为服务器，两台负责工艺及输送系统的监控，一台主管生产管理与中央编程，并配有2 *1.5 米的大屏幕投影显示中央控制室