工程机械涂装工艺现状分析及发展方向

工程机械涂装工艺现状分析及发展方向

    上海三一科技有限公司涂装所刘学红

    【摘要】介绍了工程机械结构部件及整机修补性涂装工艺等方面的现状以及存在的问题，结合工程机械涂装特点，提出了一些探索性的建议。

    【关键词】工程机械；涂装工艺；抛丸；固化

    0 引言

    随着市场竞争日趋激烈，特别是2008年金融风暴以及正在持续蔓延的欧债危机以来，工程机械产品竞争已经从原来的性能、可靠性方面扩展到外观性能的竞争，各主流制造商越来越注重产品的“精细化”，为适应市场竞争的需要，许多市生产厂家加大技改力度，引入部件涂装工艺，完全实现部件涂装面漆化，提高整体装饰防护性能。与国际知名品牌相比，国内工程机械产品的涂装质量还有明显差异，主要表现在孔、洞、缝、腔、边角防护差，面漆化后的零部件在运转、装配、调试过程中磕碰伤情况比较严重，导致涂层外观装饰性能有待进一步提高，同时，由于下料成型、焊接等工艺以及涂装材料影响，导致涂层的丰满度、平整度和光泽等感光质量均存在很大的提升空间。

    1 涂装工艺

    由于工程机械产品部件品种杂、批量小、规格多、体积大、质量重的特点，不同产品生产特点和使用环境不同，生产纲领不同，涂装工艺各有特点。早期采用的整机涂装工艺已逐步过渡到零部件完整的面漆化涂装工艺，有效益高了所有部件各部位的防锈性能。目前普遍采用的典型工艺流程如下：

    零部件：下料成型→焊接→机加→抛丸（或喷丸）→清理→喷底漆→烘干→挂原子灰→烘干→打磨→喷面漆→烘干固化→装配调试。

    整机修补：清洗→水迹烘干→挂原子灰→烘干→打磨擦净→面涂1→烘干→面涂2→烘干→成品（水分干燥和腻子干燥大多数采取自干方式）。

    结构件：钢板抛丸→涂车间底漆→下料→机加工（或焊接）→焊接（或机加工）→除油→人工补喷丸（≥Sa2.5级，粗造度20～40μm）→清理（洁净度≤2级）→涂富锌底涂→挥发流平→固化→挂原子灰→固化→打磨→喷中涂→挥发流平→喷各色面漆→烘干→装配。

    与传统工艺相比，增加了钢板的预处理，确保焊接成型后的阴死角、死腔内涂层的有效覆盖、同时可以克服因氧化皮引起的焊接缺陷。喷（抛）丸前的除油相当重要。既要提高喷（抛）丸的效率、降低丸料的消耗，还能提高清理后表面的清洁度。

    由于结构件的杂、大、重的特点，经过涂装后的部件以及整机在使用过程中的磕碰伤在所难免，为了提高涂层遭到磕碰损坏后的防锈性能，通常采用富锌底漆防止磕碰处锈蚀的蔓延。同时，往往需要对因焊接损伤的涂层进行预涂。

    薄板件、覆盖件前处理采用“酸洗磷化+阴极电泳”工艺，电泳涂层不仅具有较好的机械性能，与相同膜厚的喷涂涂层相比，防护性能大幅度提高，水性电泳涂料的使用，基本杜绝了有机溶剂的排放。

    为了追求外观效果，薄板件、覆盖件在阴极电泳涂层的基础上，基本参照汽车覆盖件涂装工艺。整机修补：清洗除油污→水迹烘干→补原子灰及打磨→涂中涂→流平→喷涂面漆1→消痕→喷涂面漆2→消痕→（喷涂清漆→消痕）→固化→产成品。

    2 涂装材料

    工程机械结构件用漆普遍采用可低温烘干或自干型涂料，品种主要有铁红环氧底漆、改性醇酸磁漆、丙烯酸工程机械磁漆、聚氨酯磁漆、氧固化型醇酸漆、挥发型丙烯酸磁漆在一些小规模企业仍然使用，但由于其防护性能所限，国内大型工程机械产品已普遍采用双组分聚氨酯面漆涂层体系，采用低温烘干工艺，主要是提高其附着力和硬度以及耐候性能。也有企业采用了氟碳系列面漆，进一步提高其耐候性能，但笔者认为，对于工程机械使用环境来说，采用氟碳面漆有耐候性过剩之嫌。底漆仍然以环氧系列为主，不同之处是采用了环氧富锌底漆代替了环氧铁红底漆，以取得更好的防护效果。引入了环氧厚浆作为中涂，既能弥补底材、底涂的微小缺陷，又增加了漆膜的丰满度。另外，薄板件、覆盖件使用的涂装材料，基本拜托了结构件的涂装材料体系，逐步向高温固化涂层（粉末涂料、高温烤漆）过渡，以其高的交联度赢的较高的防护性能。

    与传统的聚氨酯双组分涂料、粉末涂料、电泳涂料相比，UV涂料的单组分施工比较方便、浪费少、高固体分、高强度（铅笔硬度可达3H以上）、高光泽、高丰满度、低能耗、快速固化、耐划伤性能好，不失为工程机械用面漆的一个方向，目前，UV涂料耐候耐黄变性能也已经达到户外3～5年无明显变化，UV光固化涂料已广泛应用不适合高温固化的很多领域，汽车内饰件也开始进行一些尝试，随着UV涂料耐候性能不断提高，在工程机械领域应用不失为另一高效低耗涂装材料。

    3 工程机械常用涂覆方式

    3.1 空气喷涂

    空气喷涂是最传统的一种喷涂方式，它是依靠空气将漆“吹”成雾化，形成漆雾。根据喷枪空气雾化情况区分，空气喷涂通常有高压空气雾化喷涂、中压高流量空气喷涂、低压高流量空气喷涂，高压空气雾化喷涂雾化效果比其他2种雾化方式更好，适合高装饰性工件喷涂施工，缺点是油漆传递效率比较低，大约为30%。中、低压喷涂油漆传递效率高，可达60%～70%，是目前比较环保的空气喷涂方式，中压喷涂兼具了漆雾雾化好的特点，已经在一些高装饰性工件涂装上应用。根据供漆方式不同，空气喷涂有重力式、虹吸式、压力罐式和泵输送式。

    3.2 高压无气喷涂

    高压无气喷涂起源于船舶业涂装，具有油漆传递效率高、一次成膜厚、生产效率高的优点，但雾化不够完美，不适合高装饰性场合使用，通常仅用于重防护轻装饰平板状场合的底、中涂施工。

    高压无气喷涂与空气喷涂原理不同，涂料雾化不依靠空气，而是依靠涂料自身的压力，因此称为高压无气喷涂。涂料雾化的原理是涂料被加至0.4～0.6Mpa高压，当高压涂料至喷嘴时通过极小的孔，压力瞬间释放达到雾化涂料的目的。

    3.3 空气辅助式无气喷涂

    空气辅助式无气喷涂（简称辅气或混气喷涂）是结合了空气和无气喷涂优点的新技术。这种技术应用至今，已得到充分的验证。它的原理是：用压力比小一些的柱塞泵将漆加压，漆雾化并不完美，再结合空气帽中两路低压空气辅助二次雾化，这样涂料被雾化得比较好，又防止了前2种方式的弊病。

    3.4 静电液体喷涂

    静电液体喷涂是在液体油漆雾化的基础上使漆雾荷静电，工件接地，荷电的漆雾微粒主要依靠静电场的作用吸附到工件表面，带静电的漆雾微粒在空中飞行时间比普通空气喷涂、高压喷涂等雾化方式形成的漆雾微粒在空中飞行时间长，因此，漆液必须具有良好的导电性能，溶剂平衡挥发速度相比普通溶剂型涂料要慢。