4万台年客车车身电泳涂装车间设计

1、重庆科技学院毕业设计（论文） 题 目 4万台/年客车车身电泳涂装车间设计 学 院 冶金与材料工程学院 专业班级 材料工程技术08-01 学生姓名 苏XX 学号 20086305XX 指导教师 李XX 职称 教授 评阅教师 职称 2011年 6 月 10 日学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡

2、献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日摘要近几年随着我国汽车工业的发展 , 各厂家都在新建或改造涂装生产线 , 新建的电泳涂装线 , 大多数都采用阴极电泳涂装方式。由于阴极电泳工艺条件要求比较严格 , 加上电泳涂装线设备多 , 工艺环节多 , 比较复杂 , 一次性投资大 , 所以设计方案严格要求 , 才能充分发挥其涂装工艺特点 , 以取得好的经济效益。本文为电泳车间设计，主要阐述电泳工艺、设备与计算和平面布置等部分。工艺设计中将主要介绍电泳工序的基本知识、操作要点和涂装工艺参数。设备计算方面对槽体尺寸、搅拌系统流量及其他设备作了简单计算。最后通过通

3、过电泳工艺路线图及其他图片介绍对车间平面布置进行了详细描述。关键词：阴极电泳 工艺参数 超滤系统 循环搅拌系统ABSTRACTIn recent years as the development of China's automobile industry， the manufacturers are in new or modified coating production line，the new electrophoresis coating line，most of the cathodic electrodeposition coating methods are used

4、Electrodeposition conditions as more stringent requirements， coupled with electrophoresis coating line of equipment， technology links and more complex， one-time investment，so the design of the stringent requirements in order to give full play to the characteristics of coating process to achieve good

5、 economic returns This workshop designed for the electrophoresis，mainly on the electrophoretic process， layout of equipment and computing and other parts Electrophoresis technology design process will introduce basic knowledge of operating points and the coating process parameters Calculated in term

6、s of equipment， cell size， flow mixing system and other equipment made a simple calculation Finally the road map through the electrophoresis process and other photographs of the plant layout is described in detailKey words: cathode electrocoating；process parameters；ultrafiltration system；cycle mixin

7、g system目录摘要 ABSTRACT1 绪 论 1阴极电泳的发展史 1 阴极电泳涂装的发展趋势 2 电泳设计原则 2 32 电泳涂装工艺设计 6 6 阴极电泳的原理 6 电泳涂装的特点 7 7 电泳前处理 8 阴极电泳涂装工艺影响因素 83 电泳涂装设备与计算11 11 16 槽体尺寸的计算 16 循环搅拌系统的计算 194 电泳车间平面布置设计20 20 205 结束语22参考文献 23致 谢24附录 25 1 绪论电泳涂料源于20世纪30年代，20世纪70年代由美国PPG公司率先开发成功的，启初用于对耐腐蚀性能要求高的家用电器上作底漆，随后逐渐开发出了耐蚀性能更高且具有装饰性效果的阴

8、极电泳涂料。由于其具有优良的防腐蚀性、高泳透率、高流平性、高装饰性且涂装自动化程度高、涂装污染少等特点，不但应用在汽车行业中，还广泛地应用在其它行业中。如在建筑材料中，防火门、钢窗等涂装耐候性好的双涂层的环氧树脂阴极电泳涂料，钢制家具和间壁材料使用丙烯酸树脂系阴极电泳涂料。在五金行业中，电泳锁具、金属眼镜架、自行车部件、文具、皮箱扣、打火机等用品，均取得了令人满意的效果。1阴极电泳涂装最先在美国应用。早在20世纪60年代中期德国BASF公司和美国PPG公司首先进行了阳离子型树脂的合成（即阴极电泳的研究）。1971年美国的PPG公司开始应用第一代阴极电泳漆。先在菲利普公司的电冰箱、洗衣机以及干燥

9、机等耐腐蚀性能要求高的家用电器上作底漆。1976年6月美国通用汽车公司将汽车部件采用PPG公司第二代阴极电泳漆（CED-3002#）获得成功。1977年开始正式用阴极电泳漆为底漆来涂装汽车车身。基于阳极电泳涂装过程产生阳极溶解、阳极电泳涂膜的耐腐蚀性较低，而阴极电泳涂膜的耐腐蚀性能优良、能成倍地提高汽车车身的使用寿命，阴极电泳涂装工艺得到快速普及。1978年美国通用汽车公司和福特汽车公司基本上把原来使用的65条阳极电泳涂装生产线改用新的阴极电泳涂装生产线。1977年日本和英国由美国PPG公司引进技术以后，他们的汽车涂装从19781979年也向阴极电泳涂装转化。到1978年底初步统计，世界上约有

10、120调阴极电泳涂装生产线，其中美国有70条以上，日本有20条，欧洲有10条。至1985年，汽车车身的阴极电泳化率达90%以上，至今全世界大量流水线生产的汽车车身几乎100%都采用阴极电泳涂装打底。在改革开放30年中我国汽车工业和涂料工业跟上了阴极电泳涂装技术的发展步伐。我国第一条现代化流水生产的汽车车身阴极电泳涂装生产线于1986年7月在第一汽车制造厂车身厂投产。随后第二汽车制造厂和济南车身阴极电泳涂装替代阳极电泳涂装趋势。到1990年底共建成投产的阴极电泳涂装线共建成投产的阴极电泳涂装线有21条（其中车身涂装线16条）。在近20年中我国汽车工业获得超高速的发展，尤其是客车工业的发展更迅猛，

11、2010年宇通客车全年累计生产各类客车41894万辆，同比增46.35%。据不完全统计，我国已有年产5万辆以上的汽车车身阴极电泳涂装线近百条，还有车架、车轮、车厢、中小冲压件等汽车零部件阴极电泳涂装线上百条。2在当今建设环境友好型、资源节约型社会的形势下，市场竞争激烈，只有优质、低成本才有竞争力。根据上述发展历程及有关文献资料，预测阴极电泳涂装的发展趋势如下：（1）进一步提高结构复杂的被涂物（如客车车身）用阴极电泳涂料的泳透力，最终目标是100%，以进一步提高车身内表面及空腔的涂装质量，提高生产效率和减少阴极电泳涂料的使用量。（2）开发采用节能减排型的阴极电泳涂料与涂装技术，进一步提高阴极电泳

12、涂料与涂装的环保性，开发采用VOC含量更低的、固化时分解物更少和无HAP的阴极电泳涂料，依靠ED-RO技术提高水的利用率，实现阴极电泳涂装污水“零”排放。（3）在现有各种特种功能的阴极电泳涂料的基础上，改进或开发新的各种助能的阴极电泳涂料，如锐边耐蚀性阴极电泳涂料、耐候性（耐UV型）阴极电泳涂料、厚膜阴极电泳涂料等。（4）加强管理，实现无缺陷的电泳涂装，废止打磨工序。3为使电泳涂装车间设计能充分体现先进、合理、经济、可靠，在设计过程中必须遵循以下设计原则：（1）根据产量的大小、产品特点、上下加工工序之间的关系和运输距离等因素，涂装工作的布点应尽可能集中，以节省投资，方便管理，提高工艺和机械化的

13、水平。一般涂装车间是易产生大气污染和火灾危险性的场所，因此应尽可能将涂装车间设置在与加工装配车间相隔离的具有防火能力的厂房内或独立的建筑物内。在多层建筑物内涂装车间应设置在边跨，以保证由车间可直接向外撤离。（2）工艺设计应掌握先进、合理、经济、可靠的原则，努力推广、采用节能、低污染和无污染型的涂装技术和装备，使新的涂装车间在各项技术、经济指标方面都具有较先进的水平。工艺水平过低，必然会造成劳动生产率低，劳动强度大，能源和材料消耗大，涂层质量低，有时占地面积大；工艺水平过高，则会造成投资过大，设备的生产能力不能充分发挥。因此，应权衡利弊，统筹考虑。（3）应根据当地的能源情况选用供应充足、最经济的

14、能源，并在工艺和设备设计中从节能的角度全面衡量各种设施，保证各种余热达到充分地综合利用。（4）选用涂料时，应首先考虑满足涂层质量要求，如果忽视质量，一味追求经济效果，则会失去竞争力；在保证质量的前提下，优先选用低温快干型涂料，以节省能源。另外，还应尽可能选用低污染或无污染型涂料（如水性涂料、粉末涂料、高固体份涂料等）代替溶剂型涂料，以减少火灾危险性和大气污染。（5）新设计的涂装车间操作工位环境应符合劳动保护条例和涂料工艺要求，并应具备涂装三废的防治措施。（6）在新设计场合要考虑到发展改造的可能性，涂装设备应有较高的适应性。4电泳车间设计基础资料包括生产任务、生产纲领、年时基数、生产节奏、涂装标

15、准等的计算。4（1）生产任务涂装工作量大小取决于被涂物的特性和数量，以及对涂层的技术要求（如耐久性、耐腐蚀性、外观装饰性）。所以在设计前必须明确被涂覆零部件清单，包括零部件名称、规格（外形尺寸、重量、涂覆面积、材质）、图号、每套产品件数、年产量等（见表）。表1.1 被涂零部件清单2序号零件号（车工号）零件规格产品件数年生产任务涂装技术条件备注车长车宽车高（2）生产纲领生产纲领是车间在单位时间内分工种的任务指标。编制涂装车间年生产纲领前将各产品需进行涂覆处理零、部件整理出表，然后根据各产品的年产量及涂覆处理零件表，编制出涂装车间年生产纲领。电泳车间的规模和类型是由车间生产纲领来确定的。车间生产纲

16、领计算表格形式如表1.2。表1.2 车间年生产纲领计算表2序序号产品名称零件号（车工号）材料外形尺寸处理种类涂层厚度（um）年生产纲领每日产量备注车长车宽车高（3）生产节奏生产节奏是指平均多长时间涂装一件产品，可用下式计算求得：t = 60·T·e·p/（M·n）式中：t 生产节奏，分钟/件； M 年生产任务，台/年 n 套产品的涂装件数； p 合格率，% T 年时基数，小时； e 设备利用系数，涂装设备的利用系数一般为8085%。（4）工作制度和年时基数5电泳车间工作制度可根据车间生产量和生产条件来决定。当产量较大时一班制不能完成任务时可采用二班或三班

17、制生产；中途不能停顿的连续生产要采用三班制。年时基数就是每年生产的实际时数，可分为工人的年时基数和设备的年时基数。由于电泳车间自动化程度比较高，主要考虑设备的年时基数。设备的年时基数是每台设备每年的实际的生产时数，即扣除设备检验及其他必要的工时间损失后的有效工作时间。表1.3 设备的年时基数2每年计算时间（天）工作制度每天工作时间（小时）工位年时基数（小时）设备年时基数备注维修损失时间年时基数（小时）（5）YES电泳标准即电泳漆膜厚度达到25微米、耐盐雾试验大于1000小时、电泳防腐内外无死角。电泳后的漆膜具有较好的展平性和延展性，面漆喷漆更加平整美观；防腐能力超强，8至10年内不会出现锈蚀；

18、车身及车架内板、外板、型材内腔防腐无死角，底盘、骨架耐久度大大增强。（6）4万台/年客车车身电泳涂装车间设计基础资料生产任务：40000台/年生产纲领：长：13.7m 宽：2.6m 高：3.8m （以上均为最大车型尺寸） 产量：150台/天年时基数和工作制度：每年工作时间：270天 工作制度：三班制（23小时） 工位年时基数：6210小时 维修损失时间：4%涂装标准：YES电泳标准 设备年时基数：小时生产节奏：t = 60··85%·98%/40000 = 7.45分钟/台。2 电泳涂装工艺设计由于设计要求产量较高，电泳工艺宜采用阴极电泳，以下将主要介绍阴极电泳的

19、工艺设计。阴极电泳是带正电荷的阳离子树脂通电后向阴极移动，由于阴极附近pH值上升，发生粒子交换，阴极涂料就析出覆到试件上。6阴极电泳的原理阴极电泳概括起来，它包括电解、电泳、阴极电沉积、电渗四种现象。7下面以环氧树脂类阴极电泳漆为例，来分析阴极电泳过程。环氧树脂一般带有碱性基团，用有机酸(如醋酸)中和后生成盐而溶于水。同时，由于水的离解，在直流电场作用下，阴极电泳过程如下：（1）电解反应：2H2O+2e=H2+2OH。电解过程主要是涂料中的小分子物质在电极上的竞争反应；最主要的电解反应是电解水，水的电解反应程度与电场强度成正比，因此，电泳时尽量不采用过高电压；电解过程是电泳涂装中不需要的反应，

20、但电解反应是不可避免的，只能是适当控制。（2）电泳：RN+H(C2H4OH)2：和H+向阴极运动。电泳过程是电泳涂装的基础，涂料中高分子离子的胶体性质决定了涂料泳动过程中的性质；电泳过程中移动的粒子的组成与涂料的组成差别在很大程度上影响到最后漆膜的质量。影响因素：槽电压 电位梯度涂料粘度温度 8（3）阴极电沉积：由H+在阴极放电，阴极和漆液界面处，OH-浓度升高，当OH-浓度增加到一定数值时（pH值最高可达12），漆膜便在阴极(工件)表面产生沉积。在直流电场作用下，带电高分子粒子到达工件表面，并在其上放电；阳极电泳涂料主要是羧酸盐的反应；阴极电泳涂料主要是铵盐的反应；阴极电泳涂料的泳透力以及电

21、流效率都高过阳极电泳涂料；阴极电泳过程中不存在金属的氧化过程。（4）电渗：电泳涂装过程中，漆膜沉积的初始阶段，粒子(或离子)电荷不一定全部被中和、放电。沉积所得的漆膜结构是疏松的，含水量相当高，离子能通过。因此，电渗的作用是：当继续通电时，阴极表面产生的阴离子通过漆膜向阳极方向移动，并在漆膜表面与涂料粒子中和形成新的沉积漆膜。同时，阴离子渗出时夹带着水分子移动，使漆膜内所含水分逐渐排到漆膜外，最后形成含水率很低，电阻相当高的致密漆膜，这种漆膜就可直接进入烘箱中固化，形成最终的电泳涂层。9电泳涂装的特点10有利于实现涂装连续化、自动化，大大提高了劳动生产率并减轻了劳动强度；电泳涂装无挥发性溶剂，

22、无人员中毒和火灾等隐患；无论形状简单、复杂的工件，均可获得附着力良好，厚度均匀的涂层；涂料利用充分，可大大降低成本；设备复杂，投资费用大；对涂料稳定性要求较高，槽液管理技术复杂。与阳极电泳涂装法相比，它具有如下优点：被涂物不发生阳极溶解，使涂膜与底材的附着力和防腐蚀性能均有所提高；漆基中含有防止底材腐蚀的基团(如含氮基团)，耐腐蚀性和泳透力均高于阳极电泳涂料，因而使被涂物的内腔和焊缝泳涂得更好。阴极电泳涂装的工艺包括电泳前的前处理、电泳2部分：即工件经过脱脂、磷化等前处理，再进行阴极电泳处理，其主要工艺流程为：预处理上线预脱脂脱脂工业水洗1工业水洗2表调磷化工业水洗3工业水洗4纯水洗一阴极电泳

23、UF水洗1UF水洗2纯水洗二烘干强冷电泳完成转出。9电泳前处理（1）脱脂工件表面的油污必须首先彻底清除，脱脂普遍采用水基型脱脂剂。脱脂工艺要点是控制脱脂温度、浓度和脱脂时间。脱脂温度过高，水解速度加快，工件表面易泛黄；温度过低，不利于脱脂液中表面活性剂的润湿、乳化、增溶等作用，脱脂不干净。脱脂温度一般控制在5060为佳。同时，脱脂液pH值高，脱脂能力强，反之脱脂能力差，一般脱脂液总碱度控制在1020点。脱脂的方式以喷浸联用为好，因为喷淋时的冲击力有利于油污除去(压力为0.060.12MPa，时间3min)，浸渍能除去工件内部不易冲洗的油污(时间3min)。脱脂后应清洗干净，否则金属表面覆盖一层

24、碱性物质，使金属表面活泼晶核被覆盖，导致晶核数减少，使后续磷化膜粗糙、发花，最终影响抗腐蚀性能。11（2）磷化磷化膜质量的优劣，主要表现在所生成晶体粗细和致密程度、表面有无沉淀物以及膜厚等方面，它们的差异对漆膜结合力产生不同的影响。适用阴极电泳的磷化膜应薄(26m)，吸漆量小。常用低温、低渣快速磷化工艺，但是中温磷化工艺稳定，磷化膜质量比低温磷化好。磷化工艺的关键是控制磷化温度、时间、促进剂含量及磷化液的游离酸和总酸度。一般控制磷化液温度3845，浸入时间3min，总酸度2027点，游离酸0.71.3点，含锌量0.91.2g/L，磷化出槽喷淋1min，喷淋压力0.040.06MPa。另外，磷化

25、后的清洗工序不能忽视，必须彻底洗净磷化膜上残留的可溶性盐，因为这种可溶性盐在湿热条件下，易引起涂层的早期起泡和脱落；另外，这种可溶性盐带入电泳槽会严重污染电泳漆。一般磷化后，先用自来水喷淋清洗，然后用去离子水喷淋。阴极电泳涂装工艺影响因素12（1）电压通常电泳时间是固定的，膜厚是通过提高或降低电压来调节。提高电压可增加工件内表面及半封闭面的漆膜厚度，但由于工件入槽瞬间冲击电流太大，漆膜沉积速度过快。易造成漆膜外观和性能变劣。电压过低，电沉积速度太低、效率低、漆膜薄、泳透力差。一般在保证漆膜外观质量的前提下，尽可能采用较高的电压进行电泳，电压控制在150220V。（2）温度一般电泳温度范围252

26、8，对于厚膜电泳涂装，通常升高温度，漆液黏度降低，电极反应加快，膜厚增加，同时电泳膜表面粗糙度降低。温度过高，沉积速度加快，漆膜粗糙甚至产生裂纹；另外泳透力降低，并使槽液稳定性变差，漆液不易控制。对厚膜电泳，槽温一般推荐2830，在此范围内能获得均匀、光滑的涂层。（3）pH值电泳漆的pH值是控制漆稳定性的最重要因素，电泳过程中必须保持pH=5.906.15。电泳漆是酸溶物质，依靠保持适当的酸度使漆溶解，pH值升高，酸量减少，漆开始不稳定。pH值高于6.15，开始生成难溶物质，漆膜质量变差。当pH值降低时，电泳电流增大，电沉积量增加，有利于漆膜形成，但随pH值的降低，漆膜再溶解增加，当电沉积和溶

27、解达到平衡时，酸度再增加会使漆膜反而变薄。（4）电导率操作时，漆的电导率一般在12001600/cm，保持电流的适当流动，从而保证涂层的质量。当电导率过高，电解反应加剧、颜料分散性差、光泽降低，而且漆膜也易含有杂质，降低了漆膜的防腐蚀性能。（5）固体份在正常范围内，固体分对电沉积量的影响不大，因为浓度增加，黏度也相应增加，运动速度与黏度成反比。但固体分过高时，电泳速度过快，漆膜变得粗糙，甚至呈桔皮状。固体分过低时，泳透力低，漆膜的遮盖力不好，漆膜薄，易产生针孔，槽液稳定性变差。故厚膜电泳的固体分应控制在18%25%。（6）颜基比颜基比失调，会导致漆膜的外观质量和抗腐蚀能力变差。颜基比过高，漆膜

28、粗糙无光泽，甚至颜料发生沉积；颜基比过低，漆膜虽有光泽，但易产生针孔，漆膜抗腐蚀能力降低。因此对厚膜电泳，抗腐蚀要求较高的涂层，颜基比为0.240.30。（7）溶剂电泳漆中的溶剂含量对电泳质量影响较大。溶剂含量太低，降低了树脂在水中的溶解性。溶剂含量过高，漆膜厚，使电泳漆的破坏电压降低，槽液不易控制，故溶剂含量一般在1%左右。（8）电泳时间工件在电泳槽内的时间越长，膜厚及泳透力增加。不过电泳时间过长，涂膜的厚度不会再增加。因此，在保证涂层质量的前提下，应尽量缩短时间，提高生产效率。通常大型工件用34min，一般工件只需2min。（9）烘烤时间温度电泳漆烘烤的温度和时间，对漆膜的耐腐蚀性和抗石击

29、性均有很大的影响。高温长时间烘烤，可能导致漆膜变脆，故一般烘烤温度在180左右，时间约为0.5h。阴极电泳涂装技术，由于其涂层的均匀性和优良的耐蚀性，生产性以及低污染性等优点，应用领域日益扩大，已成为涂装领域不可缺少的方法之一。今后，在阴极电泳涂装新技术开发过程中，涂装工艺应向着节省能源、降低劳动强度和生产成本，减少环境污染等方向发展。15各部位需要控制的理化参数及范围：表2.1 各部位理化参数及范围14工 序参 数范 围磷化冲洗后 滴水电导50us/cm电泳槽液PH值电导率1200±300us/cm固体含量18±2%MEQ值29±4 mmol/100g溶剂含量2

30、.5-4.0%灰份1522%超滤液PH值电导率酸含量500-800 us/cm0.03-0.07%(wt%)阳极液PH值电导率3-5300-500us/cm后冲洗液 外观固体含量无油污、颗粒等杂质0.5%（指0次或浸槽）新鲜纯水PH值电导率6.0-7.0 10us/cm3 电泳涂装设备与计算 自上世纪七十年代阴极电泳涂料获得实际应用以来，汽车底漆涂装工艺发生了根本性的变革。目前，汽车车身底漆涂装均采用阴极电泳涂装工艺。由于电泳涂装相关设备多，自动化程度高，参数控制复杂，因此，搞好电泳涂装设备的管理和工艺控制，对保证电泳涂装线的正常运行和涂装质量非常重要。 电泳涂装各单元设备包括以下几个部分：3

31、1.槽液循环系统； 2.槽液过滤系统；3.槽液热交换系统； 4.阳极系统；5.超滤系统； 6.直流供电系统；7.后冲洗系统； 8.烘干系统；9.加漆系统； 10.辅助系统。下面就各系统的运行及管理要点作一下简要叙述。 （1）槽液循环系统电泳漆是液-液-固三相混合的悬浊液。原漆固体份含量较高，粘度大，稳定性相对较好，可长期存放（一般为36个月）。配制成槽液（即工作液）后，固含量较低， 粘度明显下降，稳定性也变差，要保证槽液处于长期稳定均一状态，就需外加机械力循环搅拌槽液。一般循环搅拌方式可分为槽内循环和槽外循环两种。由于安装位置等因素的限制，目前均采用槽外循环方式，或以槽外循环为主、辅以局部槽内

32、循环。槽外循环采用槽体外设置循环管路，由循环管路上配置的循环泵提供机械能，使槽液由槽内底部的循环喷嘴喷出，槽液在槽体底部处于湍动状态，整体处于流动状态。循环效果决定于循环泵的流量、扬程、循环喷嘴的结构尺寸、数量、安装位置等。简单的说，槽外循环管路是由泵、管线、喷嘴及阀门组成的，判断泵的工作状态、管线是否畅通、喷嘴是否完好畅通、阀门是否好用、管路是否有泄漏点，就是日常检查维护的工作任务。其中管路上配置的压力表显示的压力就是控制点。具体地说，判断管路是否有泄漏点，可通过肉眼观察确定；判断泵的工作状态可通过耳听泵的运行声音、观察记录泵的进出口压力变化来确定；判断管线是否畅通、喷嘴是否完好畅通、阀门是

33、否好用可通过观察记录所设置的压力表压力变化、触摸管线外壁温度的变化来确定。（2）槽液过滤系统客车车身的结构复杂，难以避免铁屑等机械杂质带入到电泳槽中；电泳槽是敞口的，面积较大，上面设有行车，也难以避免落入机械杂质、润滑油脂等；磷化渣、铁离子等杂离子的混入以及槽液的长期运行将产生絮凝颗粒等等。这些杂质的存在将严重影响漆膜质量和槽液的稳定性，必须及时除去。目前均采用在管路中设置管式过滤器。在新建电泳线中也有在溢流口处设置磁性过滤装置,吸附铁屑铁粉等颗粒的。管式过滤器可分为滤袋式和滤芯式两种。滤袋式又可分为单袋、多袋等形式。滤袋采用无纺织物或纺织物制成，滤芯一般采用纤维或塑料烧结而成。目前常采用滤袋

34、式。槽液的过滤效果取决于滤材的过滤精度和循环管吸入口的位置。电泳线一般采用50或75um规格的滤袋。滤袋使用一段时间后，随着滤出物的积累，过滤器入、出口两端压差增大，当达到一定数值时需要更换滤袋，这就是过滤系统的控制点。简单地说，就是确定何时更换滤袋。16图3.1 滤袋式过滤器（3）槽液热交换系统槽液的循环搅拌需要外加机械能，最终将转化为热量；电泳涂装过程是一个放热过程，放热量较大。当这些热量大于槽液的散热量时，槽液温度将不断升高；反之，则槽液温度不断下降。采用在循环管路中设置换热器，一般选用板式或列管式。冷却介质选用7-10的冷水，加热介质选用40-45的温水。如厂房内环境温度能保证在10以

35、上，可不考虑加 热。由于夏季很难保证冷却水的温度，常采用冷冻机组或冷却塔来提供冷量。换热系统的目的是控制槽液温度，通过换热介质与槽液交换热量来实现。换热量的大小与换热器的工艺参数有关，也与换热介质的进口温度和流量、槽液的流量有关。也就是说，我们可以通过控制换热介质的进口温度和流量、槽液的流量来实现对槽液温度的控制。由于所涉及流量很大，难以计量，一般是通过温度的变化调整阀门的开度（即流量）控制换热量。温度测量点的设置在工艺设计时已经确定，日常管理时需要对每个温度测量点建立定期跟踪记录，而阀门开度的控制属于经验性操作，也可以对阀门手柄的旋转角度进行记录，如：开90°、闭180°

36、等，便于有效积累经验。换热器也需要定期进行清理，清除换热面上的沉积物，以保证换热效率。（4）阳极系统16其作用是将阳极与槽液隔离，防止因金属阳极的溶解而污染槽液；排除多余的酸，避免在槽液中积累。目前均采用阳极隔膜工艺，一般由极板、极罩、极液循环管路、泵、贮槽、去离子水供给管路、参数控制系统等组成。极罩可分为板式、管式两种。管式极 图3.2 AKT管式阳极系统罩具有体积小、重量轻、极液循环效果好等特点，因此目前普遍采用。阳极系统在电泳槽中采用阳极隔膜将阳极板、阳极液与槽液分隔开，形成单独的系统；由于阳极隔膜是一种半透膜，具有选择透过性，因此阳极液与槽液之间并不是完全隔离的，槽液中部分组份可以渗透

37、到阳极液中，如：酸根离子等。在电泳过程中，阳极区不断产生氢离子，必须及时排出，否则将渗透到槽液中，造成严重影响。因此需对阳极液中酸含量（即氢离子含量）进行控制。（五）超滤系统14超滤系统的作用是产出超滤液，为后冲洗提供清洗液；回收电泳漆；控制槽液组份。超滤装置的核心是超滤膜，超滤膜目前有卷式、管式、板式、中空纤维式等，其中卷式超滤膜组件具有体积小、膜面积大的优点，已开始普及。槽液通过超滤器被浓缩后回到主槽，同时分离出清液（即超滤液），该清液用于清洗湿漆膜表面的浮漆后返回主槽中。这个过程即保证了槽液容积不变，又达到了清洗和回收的目的。 图3.3 电泳漆超滤装置要达到预期的清洗效果，就要保证有足够

38、的超滤液量。当涂装线建成时，生成超滤液的最大量已经确定；随着超滤系统的连续运行，超滤膜表面将被沉积物堵塞，超滤器的工作效率下降，直接表现为超滤液的透过量（即生成量）下降。而超滤液的透过量就是控制点。（6）直流供电系统12 直流供电系统目的是为电泳施工提供直流电。目前均采用恒定电压的方式，通过直流稳压电源将交流电变为直流电，在电泳施工过程中选定某一电压值进行涂装。 直流供电系统是由直流电源、阴极汇流排、挂具和工件、电泳槽液、阳极膜、阳极液、阳极管、阳极汇流排等元件组成的串联电路，而每个挂具之间、每个阳极管之间则是并联的。对于串联电路，每个元件的电流都是相等的，而电压因电阻不同而不同；对于上述系统

39、来说，阴极汇流排与挂具的接触电阻、槽液的电导率、阳极膜的电阻、阳极液的电导率等都在不断发生变化，其中阴极汇流排与挂具的接触电阻、阳极膜的电阻将随着设备的运行而显著增大，槽液的电导率、阳极液的电导率可受人为控制，变化不大。因此要保证真正意义上的（即工件与槽液接触段）恒定电压，更应注重对电流的控制。上述分析表明，将电流控制在一定范围内是我们的目的，一般来说电泳工件上的电流密度应达到35A/m2，可通过调整电压的方式来实现控制电流。为此需要定期记录电压及电流值，为检修维护提供依据，为电压调整提供依据 。由于直流电源的输出功率是有额定值的，因此当电压调高到一定值后，电流不再增大，此时必须更换阳极膜或检

40、查维修接触点等部位。（7）后冲洗系统后冲洗系统目的是冲洗沾附在湿漆膜表面的浮漆、气泡、颗粒等，保证烘干后的漆膜外观质量；回收浮漆，提高漆的利用率。该系统有喷淋和浸洗两种方式，一般电泳线常采用喷浸结合的工艺。冲洗液采用超滤液和去离子水，其中超滤液冲洗起到了回收浮漆、减少排放量的作用。喷淋冲洗压力高，清洗效果好，但不能充分清洗工件的内腔表面；浸洗能充分清洗工件的内腔表面，但要保证工件与洗液的相对流动性好，才能达到好的清洗效果。对于喷淋冲洗，要保证冲洗压力和冲洗液量；对于浸洗，则要保证洗液在槽内的循环流速。针对每道清洗工序，洗液要保证相应的洁净度，因此新鲜洗液的补充量是一项很关键的指标。 （8）烘干

41、系统其目的是使湿漆膜交联固化，形成最终漆膜。它是通过外加热源，将热量传递到工件表面，使湿漆膜温度上升，达到交联固化温度。按热源种类，可分为电加热、燃料加热等；按加热方式可分为直接式、间接式；按热传导方式可分为辐射加热、对流加热等。湿漆膜的固化是一个化学反应过程，也是一个吸热过程，需要吸收能量，从而改变分子结构。固化的结果是使小分子形成大分子，使漆膜各项性能得到保证。需要吸收的能量由固化温度和固化时间来衡量，固化温度和固化时间有具体的控制范围，固化温度一般为170-180，固化时间一般为20-30min。（9）加漆系统 加漆系统的作用是向槽内补加新漆，使槽液固含量保持平衡。通常采用带搅拌的不锈钢

42、釜，搅拌熟化后经加料泵打入电泳槽中。电泳漆在制造过程中要加入低沸点溶剂，同时对于双组份电泳漆色浆和乳液需要混均，单组份电泳漆需要分散调配，这就是熟化的目的。在这个过程中熟化时间就是控制点。（10）辅助系统辅助系统的管理包括挂具的清理维护、输送链接油盘的清理维护、输送链链速的控制及备用槽及倒槽检修清理。表3.1 各系统主要控制点13操作系统 控制点 备注 槽液循环系统 各点压力 设备状况 泵、阀门等 过滤系统 过滤罐压差滤袋更换周期设备状况针对多袋式 泵、阀门等 热交换系统 槽液温度 槽液流量 冷却水进口温度 冷却水流量 设备状况 阀门开度控制 阀门开度控制换热器、阀门等 阳极系统 阳极液参数阳

43、极液循环量 阳极膜更换周期 含浊度 指每个阳极管 超滤系统超滤液透过量超滤液浊度超滤膜更换周期 直流供电系统 电流值电压值 后冲洗系统 冲洗液压力浸洗液流速洗液洁净度指喷淋指浸洗烘干系统 烘干温度烘干时间烘房洁净度 补漆系统 加漆量熟化时间补漆时间 其它 挂具的清理维护接油盘的清理维护链速的控制 电泳涂装设备的计算主要包括槽体尺寸、循环搅拌系统、通风装置、涂料液温度调节装置的计算。槽体尺寸的计算（1）主槽长度的计算根据涂件尺寸及产量，4万台/年客车车身的电泳涂装槽体应选用固定式。固定式电泳涂装设备的主槽长度（图）按下式计算：L = l + 2

44、（l1 + l2 + + l3）式中，L为主槽长度；l为挂件最大长度；l1为挂件至电极间的距离，以挂件安全出入槽为准；l2为电极至槽内壁间的距离，一般为080mm；为槽壁夹套厚度，一般为150mm300mm；l3为槽外壁至支撑型钢外沿的距离。根据客车车身电泳条件，令l=13.7m l1=0.3m l2=0.3m L3图3.4 固定式电泳涂装设备主槽长度计算（2）主槽宽度的计算电泳涂装设备的主槽宽度见图，按下式计算：B = b + 2（b1 + b2 + b3 + ）图3.5 固定式电泳涂装设备主槽宽度计算式中，B为主槽宽度；b为挂件最大宽度；b1为挂件之电极间的距离，以挂件安全出入槽为准；b2

45、为电极至槽内壁的距离，一般为080mm；为槽壁夹套厚度，一般为150mm300mm；b3为槽外壁至支撑型钢外沿的距离。令b=2.6m b1=0.3m b2=0.3m b3=0.1m （3）主槽高度的计算电泳涂装设备的主槽高度见图3.6，按下式计算：H = h + h1 + h2 + h3 + h4图3.6 固定式电泳涂装设备主槽高度计算式中，H为主槽高度；h为挂件最大高度；h1为浸渍式设备槽体底面最高点与底座最低点之间的距离；h2为最大高度的挂件距槽底的最小距离，一般为200mm400mm；h3为最大高度的挂件浸没在槽液中的最小深度，一般为100mm200mm；h4为槽沿至涂装面的距离，一般为

46、150mm200mm。令h=3.8m h1=0.3m h2=0.3m h3=0.2m h4××4.8m。循环搅拌系统的计算（1）离心泵或混流搅拌器总流量的计算17离心泵式混流搅拌器总流量按下式计算：Q = V·n式中，Q：离心泵或混流搅拌器的总流量（m3·h-1）； V：电泳涂漆槽的有效容积（m3）； n：循环次数（次·h-1）。对单独采用离心泵进行外部搅拌的电泳槽，一般取n=410次·小时-1，搅拌铁红底漆时，取n=57次·小时-1，对单独采用混流搅拌器进行使用的电泳槽，取n=1015次·小时-1。对采用内外搅拌

47、配合使用的电泳槽，混流搅拌器的流量与单独使用时相同，而离心泵的流量较单独使用时小，一般取n=23次·小时-1。（2）泵扬程的计算混流搅拌器不需要计算扬程。离心泵的扬程决定于系统的阻力，当管道的直径等于泵出口直径时，可取涂料液流速为2m/s左右进行阻力计算。实际计算时，可在2.5MPa4MPa内选择水泵扬程。当超滤系统与外部搅拌系统串联时，水泵流量及扬程的计算应满足超滤装置要求。（3）搅拌器数量的计算18外部搅拌，一般采用单台离心泵进行搅拌。内部搅拌，一般采用混流搅拌器，其数量按下式计算：Z=Q/Q1 式中，Q为混流搅拌器的总流量（m3/h）；Q1为单台混流搅拌器的总流量（m3/h）；Z为混流搅拌器的数量（台）。4 电泳车间平面布置设计车间平面布置设计是对车间各工作区域的规划和在所规划的生产面积中布置设备和工位。车间及所有辅助场所所需面积都由工艺平面布置确定，工艺平面布置同时是土建设计部分的主要依据。工艺平面布置首要目的是最合理的布置工位及所有的生产设备和用具。确保最大的工作便利，最好的工位和设备之间的运输联系和最小的车间内部的物件流动量。在对工位和设备进行平面布置时，应遵循以下原则。（1）平面布置、生产线排列，应适合工艺生产流程，使被涂物能按工艺过程的所有连续执行的工序单项顺序通过。（2）平面布置要考