新能源汽车制造技术 课件04-新能源汽车涂装工艺

第四章新能源汽车涂装工艺2026.05SchoolofAutomotiveandTrafficEngineeringHeifeiUniversityofTechnology合肥工业大学

车辆工程专业课程_新能源汽车制造技术前言P2汽车涂装主要作用是将涂料均匀地涂覆在车身内外表面形成一层或者多层连续致密的防护层。汽车涂装有着保护作用、美观作用、价值作用和识别作用四个方面的功能。为了实现汽车涂装的功能，汽车涂装还有着不同于汽车制造其他工艺的能源消耗及污染，主要有大量的能源消耗、大量化学品使用、大量空气污染、大量污水排放、大量固体危险废弃物产生。新能源汽车在工艺设计方面，坚持紧凑型工艺的使用；在涂装新材料应用中，坚持着低温、环保、节能、减排多个方面持续开发。本章就新能源汽车的工艺、设备及设计理念以及零部件涂装多个方面展开详细论述。4新能源汽车涂装工艺P34.1新能源汽车涂装工艺特点及简介4.1.1新能源汽车涂装工艺流程4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2.3新能源汽车涂装环保设备4.3新能源汽车涂装工艺设计与规划4.3.1新材料应用4.3.2未来涂装发展趋势4.3.3兼容性多样化涂装线4.4新能源汽车零部件涂装工艺4.4.1非金属零件涂装工艺4.4.2金属零件涂装工艺4.4.3动力电池包的涂装工艺4.1.1新能源汽车涂装工艺流程4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P4新能源汽车涂装的工艺较传统汽车涂装工艺有明显差异，传统汽车涂装工艺流程与新能源汽车涂装工艺流程如图所示。传统汽车新能源汽车4.1.1新能源汽车涂装工艺流程4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P5由以上两个工艺流程图对比可以看出，在工艺流程上新能源汽车涂装与传统汽车涂装有着较明显差异，在涂装工艺流程及工艺数量上都有差异。这种紧凑型涂装新工艺主要是在涂装新材料的应用上差异较多，同时新能源车身涂装会在涂装工艺过程中会省去大量的水、电、气及涂料的投入。这也证明着绿色涂装在新能源汽车制造理念上的投入应用。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P61.焊装车身入口主要在涂装入口设置检查工位，主要涉及车身清洁度检查，检查车身上是否有明显灰尘及焊装飞溅、焊装胶、打磨灰等污染，同时要检查车身是否存在锈蚀，车身部件是否紧固，车身与机械化设备是否锁定等车身在进入前处理线的准备工作。涉及人工检查、设备自动检查。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P72.脱脂主要用于清理车身表面的油污及杂质，主要包括：冲压润滑油、拉延油、人员操作手套的油污、人员操作手套的焊渣、金属屑、打磨金属粉、密封胶、金属记号笔印等。脱脂的工作原理是使用碱性脱脂剂配制成的脱脂槽液，在一定范围的温度下，与工件表面的油污发生化学反应或者使其软化，然后利用槽液循环以及喷淋工序的机械作用力，使油污脱离工件表面，为后续的成膜工序提供清洁的金属表面。脱脂除油的原理图4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P8脱脂过程的主要控制工艺参数有：游离碱度、总碱度、表面活性剂浓度、温度、喷淋压力、油浓度等参数。工艺是否合格主要通过观察车身表面水膜是否成连续状，如果车身表面水膜不连续则表明脱脂不良，会严重影响后续工艺的进行。3.纯水洗主要作于将车身表面携带的脱脂槽液清洗掉，避免携带的槽液污染下一道工序，还能够降低工件温度，保持工件湿润，避免清洗之后的工件与空气中的氧反应，生成氧化物，影响后续效果。工艺主要一般采用逆向的溢流方式，采取喷淋和浸洗结合的处理方式。主要通过监控电导率或PH值来决定溢流量及换槽频次。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P94.薄膜车身的第一层保护膜，主要用于车身底层防腐且为电泳打好更好的基础。此类薄膜工艺主要实现方式有两种：一类以硅烷有机物为代表的薄膜工艺，一类以氧化锆为代表的无机转化膜工艺。这两种工艺都明显区别于的磷化膜技术，且都有着明显的技术优势，并且缩短了前处理的工艺流程。硅烷有机薄膜工艺原理：硅烷含有两种不同的化学官能团，一端能与无机材料(如玻璃纤维、硅酸盐、金属及其氧化物)表面的羟基反应，另一端能与树脂生成共价键，从而使两种性质差别很大的材料结合起来，起到提高复合材料性能的作用，主要体现在汽车涂装过程中就是在金属车身表面形成薄膜，为后续的电泳产生共价键，提高电泳层的附着力。无机氧化膜工艺原理是车身在酸性槽液中与氟锆酸发生化学反应，凝聚沉积转化成具有纳米级的复合金属氧化锆纳米涂层。这两种薄膜工艺都会在车身内外表面形成一层基础保护膜后，起到了为车身防腐最底层的防护并打好基础，将车身内外金属表面均一化且为后续的电泳漆的附着提供更好的随着力。成膜后的车身将进行后续的纯水洗工艺。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P105.前处理最后一道纯水洗前处理最后一道纯水洗将车身表面携带的反应槽液清洗掉，避免携带的槽液污染电泳，工艺主要一般采用逆向的溢流方式，采取喷淋和浸洗结合的处理方式。主要通过监控电导率来决定保证底板反应的均匀性。这最后一道纯水洗一般需要定期杀菌并监控细菌的含量。如果细菌超标将严重影响车身的质量。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P116.电泳汽车涂装主要使用阴极电泳，所以接下来的电泳介绍专指阴极电泳。电泳的定义是将车身浸在用水稀释的、浓度较低的电泳涂料槽中作为阴极，在槽中并设置与其相对应的阳极，两极间通上一定时间直流电，在被涂物上沉积析出均一，水不溶涂膜的一种涂装方法，而涂装车间的电泳专门指阴极电泳。1）电泳涂装化学现象。电泳涂装整个反应过程伴随电解、电泳、电沉积、电渗等四种电化学现象，这四种现象的反应分别为：①电解。电泳过程中水发生电解，在阴极车身上放出氢气，在阳极上放出氧气，金属阳极产生溶解溶出金属离子。②电泳。在导电介质中的带电荷胶体粒子在电场作用下，在阴极电泳过程中带正电荷的胶体漆液粒子，泳向阴极车身的过程。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P12③电沉积。胶体漆液粒子在电极上的沉积现象称为电沉积。电沉积的第一步是水的电化学分解(电解)，如槽液PH值偏中性，在阴极上的最初反应是形成氢气和氢氧根离子(OH－)，这一反应致使在阴极表面区产生高碱性界面层，当阳离子(树脂和颜料)与氢氧根反应，变成不溶性时就产生涂膜的沉积。④电渗。沉积到车身内外表面上的涂膜是半渗透的膜，在电场的持续作用下，膜内所含的水分从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水。电渗使亲水的涂膜变成憎水涂膜，脱水使涂膜致密化。通过以上四个过程，电泳漆在车身内外形成表面连续，均匀的电泳涂层。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P132）电泳涂层。电泳涂层由于覆盖全面，特别是针对车身的内腔有着无可替代的防护作用，这层涂层也将是车身防腐的最基础的最有效的保护涂层。外表正常电泳层厚度会在20μm左右。其中，电泳漆的主要成分为：①水（占槽液80%）。电泳槽液的主要承接体，要求为电导率小于10μs/cm的纯水。②树脂（占槽液10-15%）。主体为氨基还氧树脂，漆膜主要成分，用于保护颜料并使涂料带正电荷，使电泳能够涂着在被涂物上。③颜料（占固体成分的5-7%）。漆膜主要成分，提高涂膜的防腐、着色和物理性能。④溶剂。使树脂水溶性化，控制烘干固化时的涂膜流动性。⑤添加剂。改善涂料性能，提高涂装性、涂膜性能。⑥中和剂。将树脂制成水溶性化所使用的中和酸，主要为甲酸或者乙酸。⑦交联剂。与树脂粒子结合，促进固化提高涂膜性能。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P143）电泳反应。电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。电泳反应过程原理图4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P153）电泳反应。其主要特点如下：①采用水溶性涂料，以水为溶解介质，节省了大量有机溶剂，大大降低了大气污染和环境危害，安全卫生，同时避免了火灾的隐患。②涂装效率高，涂料损失小，涂料的利用率可达90%～95%。③涂膜厚度均匀，附着力强，涂装质量好，工件各个部位如内层、凹陷、焊缝等处都能获得均匀、平滑的漆膜，解决了其他涂装方法对复杂形状工件的涂装难题。④生产效率高，施工可实现自动化连续生产，大大提高劳动效率。⑤设备复杂，投资费用高，耗电量大，其烘干固化要求的温度较高，涂料、涂装的管理复杂，施工条件严格，并需进行废水处理。⑥只能采用水溶性涂料，在涂装过程中不能改变颜色，涂料贮存过久稳定性不易控制。⑦电泳涂装设备复杂，科技含量较高，适用于颜色固定的生产。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P163）电泳反应。其主要特点如下：①采用水溶性涂料，以水为溶解介质，节省了大量有机溶剂，大大降低了大气污染和环境危害，安全卫生，同时避免了火灾的隐患。②涂装效率高，涂料损失小，涂料的利用率可达90%～95%。③涂膜厚度均匀，附着力强，涂装质量好，工件各个部位如内层、凹陷、焊缝等处都能获得均匀、平滑的漆膜，解决了其他涂装方法对复杂形状工件的涂装难题。④生产效率高，施工可实现自动化连续生产，大大提高劳动效率。⑤设备复杂，投资费用高，耗电量大，其烘干固化要求的温度较高，涂料、涂装的管理复杂，施工条件严格，并需进行废水处理。⑥只能采用水溶性涂料，在涂装过程中不能改变颜色，涂料贮存过久稳定性不易控制。⑦电泳涂装设备复杂，科技含量较高，适用于颜色固定的生产。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P177.UF洗这道特殊的清洗工艺主要是利用UF液对携带电泳残漆的进行清洗和回收，保证电泳漆的利用率。UF液又叫超滤液，利用带有压力的一种半透膜，将电泳漆过滤分离出超滤液和电泳浓液。电泳浓液直接返回主槽体，超滤液清洗车身残漆后也返回主槽中，主槽通过超滤系统不断产生新鲜超滤液再次冲洗车身，形成一个循环，用于保障电泳漆的利用率超过90%以上。UF液组成部分为低分子有机化合物，少量溶剂和一些中和剂，其余的主体是纯水。电泳漆的树脂、颜料和一些溶剂不能透过超滤膜进入到超滤液中。UF过滤的主体一般分为板式膜和管式膜。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P187.UF洗电泳UF示意图4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P197.UF洗电泳UF膜原理及现场图4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P208.电泳最后一道纯水洗电泳最后一道纯水洗将车身残留的部分电泳漆及UF液清洗掉，避免将携带固体成分的残液进入烘干炉，工艺一般采用逆向的溢流方式，采取喷淋和浸洗结合的处理方式。由于此槽体的水洗含有有机酸之类，特别注意槽液生菌。有生产线此槽会有纯水再生回收系统，减少含电泳污水的排放。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P219.电泳烘干车身在经过电泳水洗后，先后通过沥干之后，进入到烘干前准备工作，正常需要十分钟机械化传输，保证车身表面无明显滴水后再进入烘干炉室体内，通过40分钟的加热、保温、降温过程，保证电泳漆的固化，一般电泳漆烘干温度在160度左右。现主流的烘干炉系统为废气燃烧换热烘干炉，通过天燃气加热废气经过换热加热新鲜空气烘干车身。电泳车身在烘干炉内的状态4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P229.电泳烘干以上的涂装工序通常会在一个统一的隧道房内实施，所以以上的工序合成为一条链式生产线进行统一的设计和管理，称为前处理电泳线。这道工艺也是汽车涂装的基础工艺，所有的汽车车身涂装都需要进行此道工艺，而且工艺顺序都保持不变。这也是汽车涂装最基础的防腐功能的基础工艺，经过此道工艺的涂装车身，也具备了基础的防腐能力，而且汽车车身防腐能力的优劣也是此道工艺起到的决定性作用。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P2310.电泳打磨电泳烘干后车身经过冷却后进入到电泳打磨线，拆除电泳工装后将进行电泳打磨，电泳打磨主要是通过人工的方式，利用砂纸或者打磨机将电泳车身表面的缺陷进行打磨平整，为后续的工艺做好准备。此类工序在大多数涂装车间无明显差异，主要差异在于电泳车身质量状态。由于现自动化的前处理电泳系统投入较高，除渣除油体系及前处理反应电泳体系非常成熟，电泳车身打磨量越来越少，部分涂装线做到了电泳车身的零打磨。打磨电泳车身4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P2411.堵件及垫片安装车身在经过打磨后，需要进行随车堵件安装。为了使前处理槽液及电泳能够进入车身的各个腔体内，并在车身内外表面形成完好的电泳漆膜，因而在车身的一些部件上预留了诸多工艺孔，在前处理电泳工艺后，需要使用堵件密封这些工艺孔，以避免水渍、湿气、沙尘等进入车内，影响车身的正常使用。另外，车身上的一些部件上也预留了装配用的装配孔，为了避免喷涂PVC胶后，造成孔堵塞，也需要安装堵件以临时遮蔽。同时车身也会安装隔音降噪的沥青垫片，沥青垫片主要由沥青、填料（碳酸钙）、增强材料（有机纤维）等构成，并被制成板状成形件；其主要铺装在车身四门内表面、座舱内表面、行李箱内表面，它可以吸收车身在行驶过程中，钢板因振动而产生的能量，从而降低噪声，提高轿车驾乘的舒适性。新能源车身由于消除了发动机的噪音，车身自身的噪音影响更为重要，所以垫片的安装尤为重要，但是由于沥青垫片的严重影响车身室内气味，现新能源车身主要由水性可喷涂型隔音阻尼材料取代。同时可喷涂型水性阻尼垫片由于是机器人喷涂，也会消除人工安装带来的偏差。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P2511.堵件及垫片安装沥青垫片安装车身（左）与水性阻尼垫片车身（右）对比4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P2612.PVC粗密封在介绍PVC密封工艺前，首先介绍一下PVC胶的成分及的作用。PVC（PVC，polyvinylchloride）胶，也称聚氯乙烯涂料，它是由聚氯乙烯树脂、增塑剂、填充料、颜料、附着力促进剂、稳定剂等添加剂混合而成的高固体份、无溶剂型涂料，是一种固体份可达95%以上（挥发物小于5%）的粘稠膏状物质。PVC胶主要分为两种，一种是车底涂料，另一种是车身密封胶，二者在材料组成、特性方面几乎相同，区别在于车底涂料的耐磨损性、耐崩裂性更好，施工黏度更低；车身密封胶的硬度、抗拉强度、伸长率等机械性能更高；PVC胶具有良好的耐腐蚀性、耐磨损性、密封性、粘结性、隔音性等性能，其主要涂布在发动机舱、座舱、行李箱、引擎盖、门等钢板的接合处以及车身底板、轮罩等部位，以提升汽车的密封性（防水、防尘、防风、防声）、耐腐蚀性、抗石击性，增加车身阻尼，预防高速共振。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P2712.PVC粗密封而通常所说的粗密封，主要是针对车身底板及发动机舱、座舱、行李箱多个位置的密封及喷涂，主要由机器人完成。底板密封机器人对车身底板、前后轮罩及后围处的钢板搭接缝、压合缝等进行涂胶；底板喷涂机器人对车身底板、纵梁表面、备胎槽表面等大面积部位进行喷胶；内表密封机器人主要对车身前机舱、座舱、行李箱内的钢板搭接缝进行涂胶；门槛机器人主要对车身两侧门槛和外底板进行喷胶；通过GAD机器人涂胶，可保证车身机舱、座舱、行李箱及车身底板、轮罩等部位板材搭接缝的密封性，避免漏雨、漏风、灰尘进入等问题，同时提升车身表面的耐腐蚀性；通过喷涂机器人及门槛机器人的喷胶保护，可显著提升门槛及底板等部位的抗石击性、耐腐蚀性，延长车身使用寿命，同时也可以降低车身行驶过程中的噪音。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P2812.PVC粗密封底板密封、底板喷涂、内舱喷涂机器人密封状态4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P2913.PVC细密封细密封工序指对车身外表面(如流水槽)、门框和门盖的密封工序，要求有一定的装饰性，涂布后需要精细修饰。主流的涂装生产线仍由人工完成主要是因为此工艺的需要较高的灵活性及外观要求，人工操作能够保证密封的同时也能外观的美观。但越来越多的涂装生产线开始使用机器人密封，减少人工干预及保持密封的一致性。便总体来说，此类工艺中，人工涂细密封胶相对于机器人涂胶仍然有优势，特别是针对一些复杂造成的车身部件，如后盖及流水槽区域。随着机器人技术的发展，全面取代人工涂胶将成为必然。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3013.PVC细密封引擎盖涂胶人工与机器人工作状态对比4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3114.PVC预烘干喷涂PVC胶的车身经PVC烘干炉加热后，实现以下目的：使堵件表面的材质熔融，牢固地粘贴在车身板材表面起到密封作用；使沥青垫片表面熔融牢固地粘贴在板材表面，或者烘干水性可喷涂型隔音阻尼材料；使车身上的PVC胶膨润并附着粘贴在板材表面且表现出固化状态，并不再是粘稠膏状状态，处于外表固化后的可接触状态。但此时PVC胶未完全固化（烘干），只具备了进行下一道工序面准打磨的可操作性，其完全固化（烘干）需经过面漆烘干炉后方可实现。以上的工序在整车涂装工艺中统称为PVC线或者打胶线，涉及到部分人工操作且空间比较开放。车身涂装附加的功能项的实现工艺，如车身的密封、隔音降噪、隔热、底板及门槛抗石击防护、边缘防腐多项车身的功能项的工艺都会在这条生产线上实现。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3215.面漆喷涂汽车面漆的作用包括保护汽车免受腐蚀、装饰汽车、标志汽车的种类。汽车面漆作为汽车涂装的最外层，直接暴露在外部环境中，因此其作用至关重要。在新能源涂装工艺中，省去了中涂漆喷涂直接使用面漆喷涂。为了达到原有的涂装性能，面漆喷涂有着不同的工艺路线，其中主流的是B1B2的喷涂工艺。其工艺实现方式是先预喷涂一层面漆，然后再直接喷涂第二层面漆，虽然取消了中涂层喷涂，但第一层色漆预喷涂基本上代替了中涂层的功能，提供良好的附着力和防腐蚀性能，第二层色漆再提供颜色覆盖功能。更有些涂装线直接使用面漆工艺，没有预喷涂工艺，这种对于色漆的要求相对较高，使用此类工艺的涂装线较少。新的面漆工艺流程减少中涂层的喷涂，不仅仅是材料的节省，而且还能减少生产线的建设及设备投入以及废气的排放。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3315.面漆喷涂面漆的主要成分为丙稀酸树脂、颜料及纯水，按其颜料组成分类又分为素色漆、金属漆、珠光漆，这三种类型的漆的表现有所不同。素色漆主要颜料部分为单一的颜料，很朴素，没有其他的颜色掺杂，没有添加金属粉末的素色漆，没有金属的闪光感，它的特点是成本较低，工艺简单，其光泽度不太好，表面硬度不高。金属漆是颜料中增加了金属粉末，不但可以让经过涂装后的钣件表面看起来更闪闪动人，而且在不同的角度下、由于光线的折射，会让车色、甚至轮廓都会有所变化，让整车外观造型看起来更丰富、更有趣。金属漆的特点是颜色丰富，很有层次感，附着力强，硬度高，不易被划伤，抗氧化、抗腐蚀能力强。珠光漆是颜料中加入了云母粒，光线射到云母颗粒上后，先带上二氧化钛和氧化铁的颜色，然后在云母颗粒中发生复杂的折射和干涉。从不同的角度去看，具有不同的颜色。因此，珠光漆就给人一种新奇的、五光十色、琳琅满目的感觉。它的抗氧化能力强，一般多出现在高端车型上。但是珠光漆修补比较麻烦，维修费用也相对较高。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3415.面漆喷涂现有的涂装面漆喷涂工艺基本上全部使用机器人喷涂，一方面保障的喷涂的稳定性，另外也减少了对喷涂人员的职业健康危害。机器人喷涂方式分为空气喷涂和高压静电旋杯喷涂，两种不同的喷涂方式也各有优缺点。空气喷涂以压缩空气将涂料雾化进行喷涂，主要应用于车身内表面，其优点在于：机器人喷头结构简单，可以适应多种喷漆条件，比较容易操作，适于车身内表及窗框复杂区域的喷涂，其缺点是：涂料吸附于车身上较少，涂料利用率仅为30%~40%，现越来越多的涂装线放弃内表空气喷涂以提高涂料利用率。高压静电旋杯喷涂是利用电晕放电原理，将经过高速旋转（大于40000r/min）后雾化涂料在高压直流电场（大于50KV）作用下带负电，并吸附于带正电的车身表面，其优点在于：涂料利用率高，在高压静电场喷涂时，带有负电荷的涂料微粒，沿电力线方向被涂饰到车身表面上，涂料反弹和漆雾飞散较少，涂料利用率可达到70%以上。另外喷涂质量较好，由于高压静电场的作用，涂料微粒分散度高，在射流中分布也较均匀，因而在被车身表面形成的涂层也较平整、均匀，漆膜的光泽、附着力均较高。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3515.面漆喷涂内表空气喷涂（左）与外表高电压静电旋杯静电喷涂（右）对比4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3616.面漆闪干在面漆喷涂完成后，经过3~6分钟自然流平后，需要进入面漆闪干区，也叫层间烘干炉，原理是利用循环热风（40~80℃）吹车身将喷涂的面漆中水份进行烘干，将面漆含水量下降至10%以下，再进行下一步的清漆喷涂。17.清漆喷涂清漆又称罩光漆，是一种无色透明、固化后有很好的耐候特性和足够的抗划伤、抗石击的能力。其主要成份为聚氨酯及有机溶剂。根据清漆的固化条件不同，又分为双组份清漆及单组份清漆。双组份漆即是自身带有固化剂的清漆，较单组份清漆喷涂条件要求较高，但是随着高装饰性、高固体分清漆受到越来越多的汽车主机厂的青睐，双组分清漆有着卓越的装饰性、耐候性、耐擦伤性等性能，尤其在免中涂工艺中，双组分清漆在膜厚、光泽、鲜映性等外观质量方面比单组分清漆有着更显著的优势。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3717.清漆喷涂双组分清漆的配套设备、施工环境等与单组分清漆有着较大的差异。双组分清漆一般是NCO基的预聚体和聚酯或者聚醚树脂发生缩合的过程，形成聚氨基甲酸酯网络，交联密度高，没有小分子生成，体积收缩很小。双组分清漆还具有良好的抗漆雾干扰性，烘烤前和烘烤中良好的流平性，良好的底材遮盖性和外观。双组分清漆交联形成后的氨酯键，能够抵抗各种化学品的侵蚀，具有更好的耐酸性能，有更稳定的化学结构，保色、保光、耐候性优良。同时高交联密度的聚氨酯网络具有更多的氢键，柔韧的漆膜在外界刮擦介质的作用下，主链发生形变但是不断裂，氢键打开却可以在新的位置重组，从外观上观察会发现一些擦痕，通过外界输入能量，主链在应力作用下舒展，氢键也回到原来位置，擦痕也随之减弱或者消失，这就是双组分清漆高耐擦伤的机理。但是双组分清漆遇湿空气容易固化结晶，在输送贮存管理上是将清漆与固化剂分开包装，且相较于单组分清漆，双组分清漆施工过程中是需要固化剂与清漆在机器人系统中按照一定比例进行混合后在短时间内完成喷涂。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3817.清漆喷涂单组分清漆遇空气、遇水不会发生固化结晶现象，具有更好的贮存稳定性。在其他施工工艺方面，如温湿度控制、烘干窗口等双组分清漆与单组分清漆别无二致，即单组分清漆与双组分清漆可实现相同工艺共线生产。由于面漆喷涂及闪干和清漆喷涂都在一条整个的喷漆间生产线进行，所以也统称面漆生产线。面漆线体的分布图例4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P3918.面漆烘干在清漆喷涂完成后，经过检查间闪干后，车身会进入面漆烘干炉，面漆烘干炉设计与电泳烘干炉设计基本一致，通过循环热风将车身加热。车身经过预升温后进入到保温20分钟时间，车身维持在140℃，在此期间车身上的PVC胶也会完全固化，不会像之前预烘干一样仅仅是表面塑形，会完全固化，附着于车身上无法剥离且具有弹性。用于密封车身焊缝及抗石击功能。与此同时面漆、清漆也有了相应的硬度。经过烘干后的车身，与整车可视区域的金属车身外表涂装工艺已经完成，也就是说，此时的车身外表已经形成了坚硬的外层油漆，具备了汽车涂装外表的所有功能性。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P4019.面漆修饰面漆烘干完成后，车身表面有部分颗粒、流挂、色差等缺陷需要进行人工的检查和修补。面漆修饰的目的在于消除操作人员、喷涂设备、涂料、操作方法、作业环境等原因所导致的颗粒、脏污、流挂、色差等车身表面缺陷，使车身外观达到更好的的视觉效果。修饰的工艺方法主要有打磨、抛光、修补等三种。打磨：对于颗粒、赃物和小的流挂使用1200~1500#的砂纸利用打磨机进行打磨，对于较为明显的流挂（大的流痕），可先用刨刀将其刨平，再进行打磨，打磨完成后的车身清理完打磨灰后将进行抛光处理。抛光：在打磨区域涂上车用抛光膏对打磨过的部位用抛光机对其进行抛光，经过打磨抛光的车身表面与正常车身表面表现一致即可。由于部分缺陷较大，打磨后会露出底漆或者有明显色差的缺陷就需要进行喷漆修补。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P4119.面漆修饰将此类有缺陷车身转动至修补工位或者修补间，为了避免补漆对其他部位的影响，需在补漆部位的四周贴上遮盖物（如纸张或者薄膜），利用对应颜色调试好的修补用漆，使用人工喷涂的方法补面漆，晾干（流平）3～5min待漆面固化后喷涂清漆（罩光漆）。补漆后经几分钟的晾干（流平），用烤灯烘烤修补部位10～20分钟。面漆后车身的打磨修饰与修补4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P4220.注灌蜡为了增加车身防腐能力，又由于车身内腔内部在电泳涂装过程中离电极较远，电场较弱，形成的电泳底漆层较薄，车身空腔内部又无法进行其他喷涂防护。为了提高车身底部及涉水区域的防腐性能，需在这些车身内部区域喷注一层防锈蜡，形成憎水层，起到车身的长时间防护的功能。注蜡或喷蜡工艺在多数车企都在应用，主要由人工完成，部分车企会使用机器人注蜡。空腔灌蜡需要将融溶的固体蜡加热成液体后灌进车身内腔，设备及材料由于成本都非常高，仅有德系的车企在应用。4.1.2新能源汽车涂装工艺简介4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P4320.注灌蜡完成注灌蜡的车身已经完成整个汽车涂装的工艺，车身将会完成车身信息标记后转运至总装的滑橇上，车身等待区将开始进行整车四大工艺最后的总装装配工艺。人工注蜡、机械手注蜡与底盘灌蜡4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P44新能源汽车涂装区别于传统汽车涂装的绿色涂装工艺特点将本节中重点进行介绍。薄膜前处理：在之前的工艺介绍中提到过薄膜前处理较传统磷化优势明显，首先对比一下前处理工艺的详细处理流程。传统磷化前处理与薄膜前处理线的生产线对比4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P45可以看出薄膜前处理线较传统磷化线工艺上减少1/3以上；这个样子就减少了生产线的投入，同时也减少了处理时投入的化学品。但两种工艺的功能是相同的，相对于磷化膜，薄膜相对来说减少了膜厚。传统磷化膜与薄膜切面图对比4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P46由于薄膜反应为常温反应，磷化反应需要40-50℃的反应温度，需要更多的能源消耗。同时由于磷化反应会产生大量的磷化渣，单车会产生0.2-0.5kg磷化渣，磷化渣又属于含重金属镍的污泥，危废处理费用较高，所以薄膜前处理的优势非常明显：节省大量工业水和废水处理费用不再有磷化渣及重金属污染的困扰节省大量能源并减少CO2排放反应槽液非常稳定且易控制……基于以上多种因素，新能源汽车的涂装线基本上都在使用薄膜前处理技术，打好绿色涂装的第一道基础。4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P47PVC线：如之前章节中介绍的工艺路线，主要是密封、隔音降噪、隔热、底板及门槛抗石击防护、边缘防腐多项车身的功能实现的生产线。但由于新能源车身的几个特点，一是车身部分或者大部分有铝件，为了更好减轻车身重量增加车的续航里程；二是新能源汽车的噪音控制要求较高；最后体现在新能源汽车整车气味表现优秀，涂装工艺中影响气味的主要体现在水性阻尼垫片替代沥青阻尼垫片。基于以上的特点，车身的防腐及降噪及气味就有了更高的要求，所以新能源车身的PVC线就有了新的功能实现。首先防腐功能增加，在车身铝、铁两个部件的搭接处，需要进行特殊的防护。由于钢、铝板材间的电极电位相差较大且铝的电化学特性更活泼，因此两者混合连接时可能发生较严重电化学腐蚀：电偶腐蚀、缝隙腐蚀、丝状腐蚀、膏状腐蚀、晶间腐蚀及应力腐蚀。4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P48新能源钢铝混合的车身结构主要采用铆接工艺，腐蚀相比全钢焊接车身更为严重且腐蚀形式为电偶腐蚀、缝隙腐蚀以及冲击腐蚀。除了需要正常的电泳防腐之外，搭接处的间隙必须进行封闭防护，因此这种搭接处必须进行喷涂底板PVC进行覆盖处理。钢铝板材搭接膜切面图及车身上应用4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P49同时为了更好的实现降噪音功能及车内气味更优，在PVC线施工的车身阻尼板就需要更精准控制喷涂的水性阻尼垫片的应用。如上一节中的工艺对比所论述，此处列举出水性阻尼垫片与沥青阻尼垫片的各项特别是环保性能优势对比。项目水性阻尼垫片沥青阻尼垫片化学类别水性丙烯酸沥青密度1.5g/cm³1.7g/cm³外观半固态流体固态施工方式机器人人工在线存储无需在线存储必须施工位置灵活性平面，垂直面，翻转面均可除自粘性或磁性的外无法施用于垂直面或翻转面4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P50项目水性阻尼垫片沥青阻尼垫片车型切换只需改变机器人程序形状，尺寸多，切换成本高，周期长施工速度节拍与投入机器人相关人工铺设，耗时长，工位长环保性水性、环保VOC，有害气体其它无需人工人工成本逐年升高水性阻尼垫片与沥青阻尼垫片的全面对比（续）4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P51水性阻尼垫片各项指标明显优于原沥表阻尼垫片，特别是在施工性及环保性能方面。当然沥青阻尼垫片的成本现仍然有优势，但由于新能源车身涂装对于环保性能的追求更为优先级，所以水性阻尼垫片仍然有了新能源车身的主流配置。同时因为垫片施工需要投入机器人的基础建设，这一点来看会造成涂装线的基础投资成本增加，但是由于取消了人工操作，涂装的自动化率提升明显，长远来看性价比更高，所以新兴的新能源涂装线基本上都投入了此类生产线。水性阻尼垫片机器人喷涂线4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P52面漆线：为了更体现绿色涂装制造工艺，新能源汽车的涂装基本上都取消了中涂线，相当于节约一套喷漆线，一套烘干炉系统，因此达到了节约设备投资、缩短工艺流程、减少能源消耗、减少维护成本、减少返修量、减少返修人员投入、减少危险废弃物排放等目的，但同时也需要使用新型面漆材料进行，达到原有带中间涂层的涂装功能，特别是原中涂能够覆盖电泳底漆的部分缺陷且具备抗紫外线功能。现在此类工艺已经基本上成熟，而且面漆材料应用经过多年验证也比较成功。因此新投产的新能源车身线基本都使用免中涂的面漆工艺，而且部分老旧生产线也实施了改造，对于推动整个绿色涂装的发展做出了巨大贡献。4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P53带中涂面漆喷涂线与免中途面漆喷涂线对比4.1.3新能源汽车涂装工艺特点4.1新能源汽车涂装工艺特点及简介P54综上所述，我们不难看出，新能源车身涂装工艺与传统车身涂装工艺相比有着明显的倾向性，绿色涂装理念深入到新能源汽车制造的方方面面，无论是常温低污染的前处理，还是水性阻尼垫片的应用，还有免中涂水性面漆的应用，这对于高能耗高污染的涂装行业来说是非常有意义的。在新能源汽车发展迅猛的势头下，新能源汽车涂装的新工艺应用也会带给整个汽车涂装的巨大变革。4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P55新能源涂装工艺表现出来工艺材料上绿色涂装理念，新的工艺材料也带动着新的设备投入，而且相较于传统汽车涂装，新能源汽车涂装车间多是新建或者改建的涂装车间，在建设涂装生产线时的投入相对来说会有更大的改进空间。因此在以下三个方面，新能源汽车涂装车间的工艺设备投入会比较明显。1.选择较为先进的涂装设备。如前处理360°翻转设备、PVC全机器人喷涂、面漆前吹擦净机器人、自动化内表喷涂机器人；2.在自动化检测方面也投入较多。如自动化验检测加料系统、多功能机器人、自动缺陷识别系统、自动检测打磨系统；3.绿色涂装的工艺要求。新能源汽车涂装车间还新建多种环保设备：如水回应系统、废气燃烧系统、干式漆雾处理系统、废溶剂回用系统。4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P56新能源汽车涂装线较传统的汽车涂装线明显的优势在于主要为新建生产线，在生产线新设备选择上有了较大的空间，而且新能源汽车涂装线的投资上较之前的传统汽车涂装线有了明显增加。接下来本节按照生产工艺顺序介绍下新设备的投入和使用。1.前处理电泳360°翻转设备在传统前处理线中，车身放置在摆杆链或悬挂链上连续进入槽体，这类生产线结构简单，维护方便，但由于设计原因，车身进入槽体需要30°角度，这种就会导致槽体整体较长，同时由于车身一个方向前进，车身平面缺陷较多。在新建的前处理电泳线中，多数新能源涂装线投入了前处理电泳360°翻转设备，比较典型的如德国杜尔公司开发的RODIP线，德国艾森曼公司的Shuttle线，当然国内的汽车涂装设计公司也开发了类似的翻转设备。4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P571.前处理电泳360°翻转设备翻转前处理电泳线与传统前处理电泳线单个槽体及整线长度对比4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P581.前处理电泳360°翻转设备下面用RODIP作为典型的翻转线来介绍一下此类360°设备与传统前处理电泳线的优势对比。经过对比，翻转设备的投入优势如下：1）从建线长度来对比，同样的产能及车身承载能力下，翻转线生产链长度相对其他要生产链减少20%，这个样就可以省去大量基础建设空间。2）槽体变小，槽液化学品投入量减少，会节约相应的投槽和更新槽液成本。3）翻转工艺，车身沥水充分，带到下一个槽体内残液变少，减少各槽之间的污染携带间，对于槽液清洁度有明显提升。4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P591.前处理电泳360°翻转设备4）翻转工艺时，车身内的内腔能够得到充分浸入，车身内腔的防护得到明显提升，车身的防腐能力提升明显，车身不会存在因为空气排不出去形成气腔影响车身电泳覆盖的问题。翻转前处理电泳线与传统前处理电泳线车身内表电泳状态对比4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P601.前处理电泳360°翻转设备5）翻转工艺条件下，槽液内的颗粒会沉积在内表面，并不影响车身外表面平面的外观质量，大量减少电泳后打磨量，减少人员及打磨材料成本。翻转前处理电泳线车身在空电泳槽内运行图4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P612.全自动化PVC喷涂设备应用车身的PVC线如前面章节所述，分为安装或者喷涂垫片、底板密封，车身密封工艺，现随着机器人大量使用。全新的新能源汽车涂装线大量投入全自动化PVC喷涂设备，主要多使用先进的七轴工业机器人，下面简单介绍一下整条线涉及的PVC喷涂机器人。3.水性阻尼垫片喷涂机器人通过机器人喷涂水性阻尼垫片是多数新能源汽车涂装的基本配置，使用七轴工业机器人，全面实现自动化喷涂，保障阻尼垫片施工的稳定性。同时由于是喷涂生产，不需要人工将十几公斤的沥青垫片搬运到生产线，减少现场物流成本，节约人员工时成本，提高涂装生产线自动化率。4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P623.水性阻尼垫片喷涂机器人水性阻尼垫片喷涂工位及喷涂状态4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P634.PVC喷涂机器人新能源汽车涂装生产线的车身密封及防护的PVC喷涂基本上实现了机器人喷涂，此类喷涂主要有以下几种机器人完成：1）底板喷涂机器人。主要负责车身底板的密封及抗石击PVC涂层的喷涂。2）车身内表及车身外表密封喷涂机器人。主要负责车身内表焊缝及车门盖的压合边密封喷涂。3）门槛喷涂机器。主要负责车身两边门槛抗石击涂层的喷涂。4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P644.PVC喷涂机器人PVC线三种机器人喷涂状态4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P655.全自动面漆喷涂全自动的面漆喷涂生产线投入使用是对涂装生产线的一种变革，在汽车涂装生产线喷漆工种一直是一种有毒有害工种，需要投入大量的人力物力来消除环境中的漆雾来保障喷漆员工的人身安全，如全防护空气帽，全身防护服，环境中大量更新新鲜风等安全保障方案，这些都随着全自动面漆喷涂线的出现而在整车涂装生产线消失。全自动面漆喷涂的过程中多使用的六轴或者七轴喷涂机器人，当然也有更多的新技术应用于车身喷涂线，如喷漆线入口的吹擦净机器人，内表喷涂开关门机器人，面漆喷涂后的膜厚检测机器人等。下面针对性介绍一下不同类别机器人的应用技术。4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P661）多轴机器人。机器人的基本活动轴有六个，由于多数机器人还会连接一个移动底座，这就是之前提到了七轴机器人，某些面漆喷涂线会将机器人悬挂于车身上方，就只用六轴完成喷涂。多轴机器人工作轴示意图4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P672）擦净机器人。此类机器人用于喷漆室入口，在面漆线规模化使用此类机器人之前，此项工作多由人工来完成的，现已经成为了喷漆线的标准配置。此处用某一种剑刷机器人来介绍，某些线会使用鸵鸟毛擦净，比此类剑刷机器人清洁效果相对高些，但由于消耗鸵鸟毛消耗及掉毛原因，维护相对要求更高。擦净机器人工作状态及擦净刷工作原理4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P683）喷涂机器人及开关门机器人。喷涂机器人的喷涂原理在上节已经进行了讲述，此节不再重复论述，仅介绍一下开关门机器人的应用。开关门机器人相对结构简单，实现的作用仅仅是在喷涂内表时开关门的作用，这个机器人也是实现无人化喷涂的关键，保障了整个车身喷涂过程中无人工干预。开关门机器人工作状态及机器人状态4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P694）膜厚检测机器人。由于面漆喷涂采用了无中涂层涂装工艺，面漆的厚度需要有相应的保障，主要原因是新能源汽车涂装涂装工艺过程中取消中涂后抗紫外线的作用，达不到相应的膜厚将无法阻挡紫外线对电泳底漆的伤害（电泳漆主体树脂为还氧树脂，还氧树脂的固化交联中主要的分子结合键为碳氧键，碳氧键在树脂结合中非常牢固，这也是电泳底漆硬度及防腐的关键，但是碳氧键的缺点也非常明显，在紫外线的暴晒后会断裂。电泳漆层的碳氧键受到破坏后会导致电泳漆与面漆之间的结合力出问题，面漆脱落且电泳漆开裂，车身外表涂层将失去对金属车身的保护能力）。基于此原理，面漆喷涂工艺过程中为保障车身的面漆喷涂质量状态，在面漆闪干后会检测面漆的喷涂厚度，因为全自动化面漆线，此项工作由膜厚检测机器人完成。此时车身面漆仅是脱水未固化的状态，所以检测将会采用非接触式探头检测身各点膜厚。开关门机器人工作状态及机器人状态4.2.1新能源汽车涂装线的工艺设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P70非接触式膜厚检测原理是激光探头发射光束，穿透漆膜到达车身板材，接收反射后光束状态而测算出涂层的膜厚。通过各点的检测及减去电泳层的厚度，得到车身是否具有保障车身面漆厚度，能够过滤掉紫外线消除对电泳底漆的破坏。膜厚检测机器人的工作状态及探头工作原理4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P71智能制造现在也成为了制造业的发展方向，而且随着国内制造业的兴起，国内制造水平逐步提升，而智能制造这块国内的发展水平达到或者超越了国际水平。而且现新能源汽车涂装生产线不再整条生产线使用进口国外设备，国内的汽车设备设计及生产公司在逐步崛起，机器人设备及智能设备越来越多使用国产化设备。智能化设备在涂装线取代人工方面进步非常明显，从人工更换过滤、人工化验加料到人工现场操作，以及车身状态及缺陷的检测到车身缺陷的处理这类的工作原都是人工投入的重点工作，现新能源汽车的涂装线开始逐步推行智能化设备介入取代人工的操作。4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P721.前处理自动化过滤设备的应用前处理因为大量槽液循环，需要使用过滤器过滤掉车身携带焊渣、打磨灰、胶颗粒等，还需要过滤掉槽液中产生的药剂渣、电泳漆渣等会造成电泳车身表面颗粒的污染物。传统涂装线大量使用袋式过滤器过滤槽液，需要消耗大量的过滤袋及大量人工进行更换。而且，这种控制方式主要通过人工巡检，发现过滤压差超限后进行人工处理，而且更换过程中，开关过滤器需要消耗大量体力且存在安全风险，但这种方式是主流前处理电泳线的过滤槽液方式，虽然很多过滤罐设计了省力方案，但仍需要打开几十公斤重过滤罐盖子。4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P73前处理电泳线现场过滤器及人工更换工作状态4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P74前处理自动过滤系统在传统过滤器的基础上，增加自动过滤系统，不再需要人工频繁操作更换过滤，通过使用高效过滤材料，能够长久使用且反冲洗清渣，将过滤下来的污染物自动清理外排，达到人工更换过滤袋的同等效果。同时加入计算及分析功能，基于大数据分析及现场云服务，可以将现场过滤状态实时传送至控制中心或者现场设备维护人员手机端。而且可以根据过车数据分析单车污染是否正常，过滤效率是否达标多个指标用于指导现场跟踪车身清洁状态及后续质量风险预估。这种自动过滤系统的应用也体现出智能制造在数字化涂装中取代的不仅仅是人工的操作，也帮助现场的质量分析及成本分析等工作。4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P75前处理电泳线自动过滤器系统现场应用场景4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P762.前处理电泳自动化验加料设备应用在前处理电泳生产现场，由于加料工作是由人工完成，而加料量则由实验室化验出结果结合生产消耗的经验值给出加料量，这项工作的实际操作过程就需要加料人员及化验人员的精准合作才能保障整体槽液参数的稳定，从而保障车身的质量稳定。但是现场操作过程中会经常遇到，加料不及时，人工化验参数波动较大，加料冗余量大造成的材料浪费等现象。同时由于是人工报表，数据无法自动形成大数据分析，与现场需求的自动化智能化有冲突，因此很多涂装前处理电泳线开始引入全自动化验加料设备取代人工的化验及加料。4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P77自动化验加料设备能够做到化验加料一体化，实现现场无人化配置，减少人工成本，实现精准分析，自动加料，消除加料失误，同时分析数据实时化，参数调整及时迅速，参数一致性得到充分保障。如果车身质量波动，消耗药剂数据异常，还能做好及时的预警并能将数据传送至移动设备端口，能够远程报警及远程查看实时数据。前处理电泳线自动化验加料系统现场应用场景4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P78通过自动化验加料设备应用后，结合智慧涂装建设，可以实现现场多重收益。首先，由于参数的稳定及化验及时，车身品质一致性得到保证；其次，大量化验数据自动生成，与生产节拍相结合，不仅仅是数据追溯性好，且形成大数据可智能分析决策参数更改；还有消除冗余加料，减少物料浪费，降低材料成本同时也可以减少处理污水成本；最后整个过程的可视化，时实数据传送可以成为智慧涂装建设样板。4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P793.面漆车身缺陷自动检查基于人工检查的缺陷，生产线不得不投入大量的人员进行复检，既浪费人力还不能完成数据的分析统计工作，还需要人工进行缺陷录入，保存返修记录等。随着视觉系统的逐渐成熟，车身面漆后的自动检查视频系统也已经应用于部分新能源汽车涂装线。此项技术主要应用3D视觉成像原理、图像处理与机器学习技术，通过缺陷数据自动存入数据库，形成数据记录与分析报表，监控质量异常，实现车身表面缺陷自动、精准、客观检测。4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P80面漆后车身缺陷自动检查系统现场应用场景示意4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P81在现场应用此系统后，主要优势非常明显，主要体现在：①可实现缺陷检测、分类、3D测量。②检出率≥95%，误检率≤5%，最小可检测缺陷0.15mm。③自动边缘检测，棱、边3mm以外均可检测。④可检测失光类缺陷（脏点、纤维等）和变形类缺陷（缩孔、漆坑、钣金坑包、气泡、划伤、流挂等）。同时此套系统还有其他方面的优点：①机器人柔性检测，兼容多车型。②输出3D检测结果，为自动打磨、抛光提供数据支持。③形成缺陷数据库，快速发现问题、监控质量波动。4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P82在线的检测系统强大，可以通过在线监测界面进行缺陷的分析，让现场操作人员进行非常简单明了的查看。面漆后车身缺陷自动检查系统现场应用及人工查看界面4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P834.车身自动打磨设备部分涂装生产线开始引入自动打磨抛光设备，此类设备的优势也非常明显：首先自动打磨抛光适应性强、作业时间长配置相应防护等级的设备可以适应粉尘、高温等作业环境；可实现24小时全天运行；还有工艺一致性高适配，柔性力控及软件控制的自动磨抛系统具备极高的工艺一致性；最后此套设备可以通过大数据积累，指导自动打磨工艺的不断优化升级。4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P84面漆后车身自动打磨抛光机器人现场应用及技术核心4.2.2新能源汽车涂装线智能设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P85科技的浪潮正以前所未有的速度推动着工业领域的革新与升级。在这一波澜壮阔的变革中，国产化的智能设备以其卓越的性能和精准的洞察力，成为新能源汽车涂装车间中不可或缺的部分。以上设备都是工业自动化和信息化的前沿技术，将精密的传感技术、先进的信号处理算法与云计算平台无缝融合，实现实时、连续、高精度的现场控制与过程监控，确保生产流程的高效与稳定。在物联网与大数据的加持下，这些仪器不再是孤立的信息孤岛，而是成为工业互联网的神经末梢，与中央控制系统紧密相连。数据的实时上传与云端分析，不仅实现了远程监控与预警，更为决策提供了强有力的支持，助力企业优化资源配置，提升整体竞争力。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P86汽车涂装的污染及能源消耗占到了整车工艺中的大部分，涂装车间的三废（废水、废气、固废）对自然环境及生活环境造成影响，所以涂装生产线投入了大量的节能环保设备用于减少涂装车间对环境的影响。这些节能环保设备主要的工作方向以回收利用为主和污染集中处理为主。随着国家环保法规的要求越来越严格，涂装车间的环保设备设施投入也在持续增加，特别是新能源汽车一直秉承绿色制造理念，在绿色涂装方面更是重点关注废水、废气、危险废弃物的排放。本节将介绍几种环保设备设施的在涂装车间的应用。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P871.水回用设备介绍在前面介绍过，前处理电泳生产线需要在槽体内大量投放化学品，且需要使用大量的水洗将车身进行清洗。正常生产线单车用水量会在1m3左右，清洗完车身的污水排放后仍需要污水处理系统进行处理，因为这些污水含有大量的油污、酸碱及有机物等。因此在这些水直接排放之前，工业水或者纯水重新利用将可以减少新鲜水的投入及污水处理的总量，这种水的再生系统就可以解决这个问题，减少水的使用量及排放时。这套系统的应用原理是将排入污水的水洗用水，取其中一部分水利用离子吸附原理，将水中的杂离子去除重新生成新鲜水，这种水回用系统在前处理线应用广泛，可以节约单车超过0.2m3新鲜水用量。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P88水回用系统现场应用示意图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P892.干式漆雾处理系统在车身涂装工艺中的面漆喷涂工艺过程中，喷涂过程中产生的漆雾会随着喷漆室下压的空气流动至漆雾处理系统中，根据对漆雾处理方式的不同，喷漆房设备可分为干式和湿式两种。湿式喷漆房，因为其分离漆雾的过程中使用了水这种介质。其基本原理是让携带有漆雾的空气和水充分混合，空气中的漆雾被水洗掉，实现空气和漆雾的分离。水中的漆雾的处理方式是：利用化学药剂把水中的漆雾絮凝出来，水循环利用。干式喷漆房是相对于湿式喷漆房而言的，干式喷漆房是喷漆房的一种类型，因其漆雾分离装置在分离漆雾的过程中不使用水，采用的是干式的方式分离漆雾而得名。干式喷漆房在净化喷漆产生的漆雾的时候，采用风速带动漆雾，经过地沟格栅，把漆雾送到地下，然后在经过几层过滤，最后通过排风管道排放到室外，完成净化。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P90由于湿式漆雾处理系统中有水循环参与，在这个过程中空气的温湿度需要进行重新经过空调系统进行调整，因此干式漆雾处理系统相较湿式漆雾处理系统不仅仅是能节约水量及化学品消耗，还能大量的节约能源。对比湿式漆雾处理系统，干式漆雾处理系统有多个优势：①完全不用水，消除水的消耗。②节约60%的能源消耗。③减少35%的建筑面积。④减少90%的危险废弃物排放。干式漆雾处理系统优势明显，现新建涂装线全部采用带此类系统的喷房，而且50%以上的老式涂装线进行了改造，随着环保法规及排放标准的持续严格，后续还将持续改造直至所有的涂装生产线都使用干式漆雾处理系统。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P91干式喷漆房按照分离漆雾的形式可以分为以下几种类型：纸箱式干式喷漆室、石灰石粉式干式喷漆室、静电式干式喷漆室，漆雾毡式干式喷漆室，风琴纸式干式喷漆室等。因为基本原理一致，下面以石灰石粉式干式漆雾处理系统进行设备简介：此系统通过空调沉降风将漆雾带入到含石灰石粉的过滤系统中，经过石灰石粉吸附漆雾后，原有的空气回到原喷漆室内循环使用，不需要再进行加温加湿，能够节约空调能源。此系统中产生的带有漆雾的石灰石灰还可以作为下游产业的原料如水泥厂或者颜料厂，实现废弃物产生资源的循环利用，其他类似于纸盒吸附或者静电吸附等方式虽然会产生少量废弃物，但总量较湿式减少90%，整体来说干式漆雾处理系统将会成为面漆喷涂线的主流方式，也能大量节水节能减少废弃物排放，是建设绿色涂装线的非常重要的设备。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P92石灰石粉干式漆雾处理系统工作原理图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P933.废溶剂回收系统在面漆喷涂过程中，需要使用溶剂对面漆喷涂系统及输送系统进行清洗，来保证颜色切换，系统清洁度及系统通畅。这些溶剂的使用完成后，如果直接排放出来，将会产生大量的危险废弃物，不仅仅需要支付大量的处理费用，而且对于环境来说也是非常不友好，因此现已经有很多溶剂回收系统，能够将清洗的废溶剂进行处理后回用，回用率超过70%以上。面漆线使用的溶剂分为水性和溶剂性，这两类溶剂的回用系统的处理方式也有所不同。水性废溶剂回用系统主要是通过物理沉降+无机陶瓷模组过滤两步，将废溶剂中的杂质过滤清除，得到清洁的清洗溶剂，能够实现水性废溶剂90%减量，清液溶剂保留率>70%，添加少许清洗溶剂后，回到现场清洗机器人管路及混合器。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P94水性废溶剂回收系统工作流程图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P95溶剂型废溶剂的回收系统采用减压低温精馏工艺，这类工艺在石化行业应用广泛，在涂装领域应用较少，而且多用于回收溶剂，而不是回用。新一代的减压精馏溶剂型废溶剂回收系统利用低温精馏，为保证系统的安全性还使用了热水作为加热源。通过精馏塔将溶剂进行分离，分离出的溶剂又可以直接使用到清洗系统中去。废溶剂回收系统在涂装车间的应用，对于VOC排放来说是多重减量，从投入，使用，产出废量都全面的减量。这类系统正在新能源汽车的涂装车间中逐步进行推广应用当中。以上主要是通过回用水、气、溶剂的方式减少污染排放，回用系统的使用，能够在原材料、过程使用、污染物处理多个方面进行材料节约，是现有涂装车间环保设备中重要组成部分。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P96溶剂型废溶剂回收系统工艺流程图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P974.废气燃烧系统涂装车间的废气主要是涂料所含的有机溶剂和涂膜在烘干时的分解物，统称为挥发性有机化合物(VOC，VolatileOrganicCompounds)，对人的健康和生活环境有害，并且有恶臭。排放的涂装车间VOC的成分和排出量随所使用的涂料品种、使用量、使用条件等的变化而有差异。涂装车间废气主要发生源是喷漆间、面漆清漆流平间和烘干炉室体三者的排放气体。1）喷漆室的排气一般是排风量大，VOC浓度较低，其体积分数在0.001%~0.002%的范围内，约500pL/L，另外还含有过喷涂产生的漆雾。2）面漆和清漆的流平间的排气是湿涂膜在烘干或强制干燥前流平过程中挥发出来的含有有机溶剂气体，几乎不含漆雾。它含有湿涂膜带来的有机溶剂、烘干过程产生的涂膜分解物及反应。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P983）烘干炉室体的排气生成物和燃料燃烧废气。涂膜热分解物和反应生成物在高温下是气体，在较低的温度下呈烟雾（俗称油烟，如电泳涂膜在烘干过程中产生的加热减量就是其发生源），燃料燃烧废气的成分随燃料不同而异，如烧重油时，燃料燃烧会产生亚硫酸气体，燃烧不完全时还产生烟，此系统现基本不再使用。现多是采用燃气作为燃料，费用虽高，可是燃烧废气较清洁，且具有设备费用低，维护容易，热效率高等优点。现主流的烘干室都在使用燃气方式，当然有些更先进的减少CO2的涂装线更是采用电烘干室，虽然能耗较大，但能够利用水电、风电等绿色电源技术，能够减少CO2排放。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P99针对于以上三种废气产生的涂装废气处理方法有活性炭吸附法、直接燃烧法、催化剂氧化分解法和蓄热式燃烧法。设计时需根据废气的成分、处理量和现场条件，选择脱臭和经济效果最佳的方法。现今排气处理装置的设备费用与排风量成比例关系，浓度低，排风量大，设备费用就高，在考虑经济成本后，决定选用符合现场的处理方式。烘干炉室体的废气一般含有油烟，宜采用直接燃烧法处理，尤其在采用燃气、燃油为热源的场合。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P100市场上排气处理装置的种类很多，明确适用于涂装线废气处理目的的，应选定其具有的综合功能。在处理装置的处理效率方面，在处理VOC达到限制浓度以下的场合，必须有80%~90%的效率，特别是现在环保要求汽车制造环保A级企业及沿海城市严格控制VOC排放，大多数涂装生产线都在额外增加废气处理系统用于处理喷漆间、流平间以及储漆间的气体。这些额外增加的废气处理系统现主流的使用方式为浓缩燃烧方式，此种方式处理能力强，能耗相对相低，特别是针对废气浓度较高可自主燃烧的系统。现涂装生产线主要使用RTO+沸石转轮进行废气处理，其工作原理及工艺流程主要涉及废气的预处理、沸石转轮吸附、脱附、燃烧以及排放等步骤。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P101预处理：废气首先进入预处理设施，行除尘、降温、除雾等处理，以提高废气中VOCs的浓度，降低后续处理的难度。沸石转轮吸附：废气通过风机引入转轮区，VOCs分子被吸附在沸石分子筛上。吸附过程分为两个阶段，首先是低温阶段，VOCs分子被吸附在沸石表面；随后是高温阶段，吸附在沸石表面的VOCs分子被热空气脱附。脱附：高温热空气通过转轮，使已吸附在沸石分子筛上的VOCs分子脱离分子筛，进入后续的处理设施。脱附后的废气进入催化燃烧室或冷凝器等设施进行进一步处理。催化燃烧或冷凝：脱附后的废气进入催化燃烧室，在催化剂的作用下与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳和水；或者进入冷凝器通过冷却的方式将废气中的VOCs冷凝成液体物质，实现资源化利用。排放：处理后的废气通过风机排放到大气中，满足环保要求。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P102RTO+沸石转轮技术具有处理效果好、运行稳定、能耗低等优点。这一技术通过沸石转轮的高效吸附和RTO设备的燃烧处理，有效地净化了工业废气，减少了环境污染，同时回收了废气中的热量，降低了能耗，符合国家环保政策的要求。RTO+沸石办转轮废气处理系统工作原理图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P1035.污水处理系统汽车涂装工艺过程为整车制造过程中的用水大户，单车用水量超过整车制造过程中的用水量的50%，涂装过程用水属于工业污水，不同种类的污水处理方式完全不相同，如脱脂废水中含有矿物油，薄膜或者磷化污水含有酸及重金属物质，电泳污水含树脂和有机溶剂等，整体污水处理工艺较复杂且成本高。而且如果处理到国家一级排放标准的话需要建造较大的污水处理站。通常涂装车间单独处理的污水直接处理为国家三级排放，然后集中生活污水去大型的污水处理站混合处理。4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P104涂装的污水处理过程是首先分级处理，针对脱脂、薄膜或者磷化、电泳三类污水进行预处理，然后再进行混合后进行统一进行调节，最后为达到三级排入就需要生化系统来降低系统中的污染物。污水处理的设备主要就是各种槽体及搅拌及泵和管路。涂装污水处理流程图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P1051）脱脂污水处理过程。处理脱脂污水使用药剂是PAC（聚合氯化铝）及PAM（聚丙烯酰胺）和H2SO4，在气浮池就完成了预处理，直接进入到后续的生化处理。脱脂污水处理流程图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P1062）薄膜或者磷化污水处理过程。薄膜或者磷化的污水先通过加入PAC及Ca(OH)2和进行预沉降，再进入反应槽后加入PAM进行混凝、沉淀，通过沉淀池后，上层清液进入到后续生化处理系统。薄膜/磷化污水处理流程图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P1073）电泳污水处理过程。电泳污水由于电泳污水主要含有有机酸、少量树脂、有机溶剂等，处理工艺比较复杂，所以采用双级混凝沉降处理，第一步加入PAC及PAM进行混凝沉淀，分离清液。第二步反应是清液进入铁碳微电解槽（容积30m3）。第三步通过加入PAC、Ca(OH)2、PAM进行二次混凝沉降，此过程分离出清液进入至均质池，完成电泳污水的预处理。电泳污水处理流程图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P108为达到国家三级处理标准，预处理完成后的脱脂、磷化、电泳污水混合在一起调整PH后进入到后面的生化系统，混合各预处理污水在均质池，通过Ca(OH)2、H2SO4进行PH的调整，然后进入2个并连的370m3的曝气池生化处理，通过活性污泥中的微生物去除污水中的污染物，污水COD去除率达到90%，在处理过程中会有少量污泥产生，经过沉淀污泥后，清液达标后排放。混合污水处理流程图4.2.3新能源汽车涂装环抱设备4.2新能源汽车涂装工艺设备介绍P