我国工程机械涂装工艺现状分析及发展方向

    [关键词]涂装工艺、设备、涂料、抛丸、膜厚、附着力、环境保护

    1．慨述

    工程机械产品的涂装作为产品竞争的第一环节各家都非常重视；为适应市场竞争的需要，许多生产厂家加大技改力度，提高产品涂装质量；与国际知名品牌产品相比，国内工程机械产品的涂装质量还有明显差异，涂层外观装饰性能有待进一步提高，主要表现在涂层的丰满度、平整度和光泽度等感观质量方面。存在差异的直接原因一是工件表面的平整度尚有明显差异，二是涂装原材料之间的差异。由于我国工程机械涂装发展较汽车行业晚5-10年，一直没有形成独立涂装体系；当国外工程机械行业公司进入后,促使工程机械涂装工艺及设备上有了较大发展，工程机械涂装发展到今天新的涂装体系已经基本形成。

    2．涂装工艺

    工程机械产品的特点是品种杂、规格多，体积大、重量重，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。由于工程机械在九十年代以前生产纲领都较小；形不成批量生产，其典型工艺流程为：

    结构件：抛丸（或喷丸）→清理→喷底漆→烘干→刮腻子→烘干→装配。

    整机：清洗→水迹烘干→刮腻子→烘干→打磨擦净→面涂1→烘干→面涂2→烘干→成品。（水份干燥和腻子干燥大多数采取自干方式。）

    工程机械涂装发展到现在，其典型工艺流程有比较大的变化，典型工艺流程为：

    结构件：

    （1）常用工艺：抛丸→清理→喷底漆→烘干→刮腻子→打磨擦净→中涂→烘干→面涂→烘干→装配。

    （2）最新工艺：抛丸→清理→（脱脂、磷化、纯水洗喷）→水分干燥→底涂→挥发流平→面涂→流平→烘干→装配。

    整机：清洗→水迹烘干→补腻子精饰及底部喷涂→烘干→成品

    3．涂装材料

    工程机械用面漆普遍采用可低温烘干的自干型涂料，品种主要有改性醇酸磁漆、丙烯酸工程机械磁漆、聚氨酯磁漆等，分别满足不同客户的要求。涂层采用低温烘干工艺，主要是提高其附着力和硬度。面漆与底漆、腻子和中涂体系必须配套，面漆材料是国内外产品涂装质量存在差别的主要因素，有待国内涂料生产厂商开发质优价廉的产品，以满足国内市场的需求。

    4．工艺布局

工程机械结构件及整机涂装生产线主要由结构件抛丸清理室、整机清洗室、水分烘干室、打磨室、喷漆室、漆膜烘干室、精饰室和输送等设备组成。

    工艺设备布置与产品特点和所采用的涂装工艺密切相关，产品是轮式还是履带式，刮涂何种腻子，是否采用中涂工艺等因素影响整个工艺布局。

    工艺布局与生产线的输送方式密切相关，目前国内结构件涂装普遍采用具有积放功能的自行葫芦输送；整机涂装生产线主要有三种方式：双板链输送、转轨车输送和自行方式。两种方式设备按流水线布置，各工序均在独自的室体内完成。

    5．涂装设备

    5.1结构件抛丸清理室

    结构件表面前处理采用自动抛丸清理工艺，抛丸处理是将磨料以一定的速度射向被处理的钢材表面，以磨料对钢材表面的冲击和磨削作用，将钢材表面的氧化皮、锈蚀产物及其它污物除去的一种高效率的表面处理方法。通过式抛（喷）丸清理室由清理室体、抛丸器、喷丸缸、喷枪、弹丸循环系统、通风除尘系统、底部结构、电气控制系统等组成。

    (1)清理室体一般最佳位置安装抛丸器（数量根据抛丸量定），抛丸器倾斜布置保证工件的每一个部位均能被清理到，即要考虑到最长件，同时又要兼顾到最宽和最高件。工件在抛丸区抛打时必须要有匀速运动，同时室体大门必须关闭以保证丸粒不飞出室外，抛丸区室体内衬护板采用高锰铸钢护板，通用性、互换性好，耐磨寿命长。

    (2)喷丸室出口端头设置一台喷丸缸，配备两把喷枪，内壁采用耐磨橡胶板防护，既保证设备的使用可靠性，同时降低设备造价。室体进、出口设有电动门，既可自动也可手动控制。

    5.2水旋喷漆室

    喷漆室由室体、送、排风系统、照明系统、漆雾处理系统、控制系统、可燃性气体浓度报警装置等组成。

    (1)室体上部设置静压室，与喷漆室骨架设计成一体。静压室内布置有高效过滤无纺布，使送入室体内的洁净空气沿室体顶部按层流状态向下压送，有效控制漆雾的扩散。

    (2)送风系统需设置初、中效过滤段、加热段（热源为蒸汽，冬季室内送热风≥15℃）。送风要求各截面风速均匀，避免漆雾外逸。

    (3)漆雾净化效率要求达到99%以上；排风系统设有气水分离装置，经处理后排入大气。

    (4)有机废气处理达到国家大气污染综合排放标准。

    废气监控报警装置随时对室内可燃气体浓度进行监测，当溶剂浓度达到爆炸下限的25%时，立刻报警。

    5.3底(面)漆烘干室

    烘干室采用强制热风对流循环方式，烘干室能源主要有蒸汽、电、液化气、轻柴油等，该设备主要由室体、热风循环系统、废气净化设备组成。热风循环系统现都采用四元体加热炉（插入式风机，燃油加热系统，高温过虑器,废气处理一体结构）。升温速度快，室内温度均匀，温差<+5O℃。

4输送设备

    结构件涂装工件输送：

    （1）采用环链自行葫芦，该设备主要由钢结构、供电系统、载物车、葫芦、电控部分等组成。

    (a)载物车为二车型，每组2套葫芦，选用国产优质环链葫芦，要求运行平稳可靠。

    (b)电控采用PLC可编程序控制，要求能够实现连锁、互锁、故障诊断、报警等功能。另外自行葫芦在喷漆室和上、下件工位应具有升降功能。

    (2)随着工程机械发展，生产量的提高，同时克服自行葫芦自身的缺点，在国内工程机械知名厂家涂装生产线逐步采用重型寄放输送机，发挥了积放式输送运行稳定可靠，故障率低，节约能耗等特点。

    5.5整机清洗室

    工程机械装配后表面一般留有油污，试车后又沾有大量灰尘，必须彻底清洗，才能保证良好的涂装质量。清洗室分为手工清洗室和自动清洗室，自动清洗室可设置在流水线上，也可单独设置，但难以满足多品种和不同污染程度的工件，在工程机械行业较少使用。在中小批量场合多采用手工清洗室，单独设置，使用高压清洗机进行喷射清洗，清洗彻底。

    5.6整机喷漆室

    喷漆室主要作用是提供良好的工作环境，以满足劳动安全卫生和环保的要求。喷漆室由室体、空调送风系统、漆雾净化系统等组成，按漆雾净化方式不同可分为湿式喷漆室和干式喷漆室。目前不少工厂仅从投资角度出发，较多采用干式喷漆室或喷烤房，干式喷漆室或喷烤房适用于生产纲领或者喷涂量较小场合，在批量生产时主要存在以下缺点：

    (1)干式喷漆室或喷烤房一般采用无纺布或过滤棉过滤漆雾，很快就达到吸附饱和，若不及时更换，排风系统阻力增大，室内漆雾飞散现象严重。

    (2)一般干式喷漆室或喷烤房设计参数按照汽车维修行业规定，室内风速偏小，不能有效抑制漆雾。

    基于上述原因，一般整机喷漆室采用目前技术较为完善、国内外广泛使用的水旋喷漆室能够较好地满足生产要求。

    5.7整机烘干室

    整机涂装烘干工序有水迹烘干、腻子烘干、面漆烘干等，对于中小批量设置1～2台室体即可满足生产要求。整机烘干除满足一般烘干室的要求外，控温要求更高，只能在800C以下，否则就可能损坏产品。烘干室能源主要有蒸汽、电、液化气、轻柴油等，各地区应根据不同的能源情况合理选择。

    6．工程机械喷涂系统

    喷涂系统是整个涂装生产线的灵魂，其本身的质量、效果直接影响着工件的涂装品质。

    6.1机械产品涂装要求

    (1)膜厚

    由于机械类产品普遍要求成膜要厚，想达到一定厚度，要求多遍喷涂，一次成膜要求任20μm以下的用低压喷涂，成膜在20-40μm的用中压喷涂，要求在40μm以上的用高压喷涂。

 (2)机械强度

    机械类产品的涂膜最重要的一点就是能防磕碰，抗磨擦，也就是机械强度高，要想达到理想的强度，必须考虑到成膜要厚，涂膜硬度高，附着力好。其中涂膜硬度的好坏要依靠漆本身质量和理想的烘烤效果。一般烤漆比自干漆硬度高，所以设计中一般采用烘烤的工艺。

    (3)附着力

    附着力是衡量机械强度的重要指标，前处理的好坏是附着力的核心，工程机械类产品结构件一般采用抛丸处理，处理后吹灰、前处理磷化、上底漆；其主要目的是使漆膜达到最佳附着状态。

    喷涂方式的选择也影响附着力。漆前进速率越高(动能)，相对地附着越紧密，若有静电(电场能)，同样也可提高附着力。

    (4)耐侯性

    工程机械产品的工作环境在户外，那么就要求有很好的耐侯性，涂膜要能够耐腐蚀，抗户外恶劣环境，并且要求涂膜均匀，附着均匀，避免针孔、气泡。

    (5)光泽

    光泽的好坏完全依赖于雾化的精细程度。雾化越精细，光泽就越好，光泽是表面美观的最直接体现，工程机械类产品不要求光泽像汽车一样，但表面的美观同样是产品的质量象征，在达到其它技术指标的同时将光泽度提高。但工程机械要求—次成膜厚，要达到较理想的光泽，采用雾化相对较好的空气辅助式无气喷涂。

    6.2喷涂工艺及相关设备介绍

    (1)空气喷涂

    空气喷涂是最传统的一种喷涂方式，它完全是依靠空气将漆“吹”成雾化，形成漆雾。常见的空气喷涂有重力式、虹吸式、压力罐式、泵输送式。

    (2)无气喷涂

    无气喷涂与空气喷涂原理截然不同，它的涂料雾化不依靠空气，因此称为无气喷徐。涂料是如何被雾化的原理是涂料被加至高压，当高压涂料至喷嘴时通过极小的孔，在压力的作用下自然将涂料雾化。

    (3)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，己得到充分地验证。它的原理是用压力比小一些的柱塞泵将漆加压，漆被压力雾化后并不完美，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，又防止了前两种方式的弊病。

    (4)静电喷涂

    静电喷涂从工艺角度就是在前几种方式的基础上再加上静电，分为空气静电、无气静电和辅气静电喷涂。它的最大优点是涂料收益率明显提高，一般至少提高30％。因此在相同条件下可提高膜厚，增加饱满度和附着力。

    (5)双组份系统

    从涂料组份形式分为单组份和双组份涂料。我们常用的涂料以单组份居多，所以设备也是单组份设备，双组份涂料有专用设备，双组份涂料多数固化时间都很短,我们必须用—种专用的双组份设备。

 (6)涂料循环系统及中央供漆系统

    中央供漆系统是适合大批量生产作业的一种供漆万式，适于单组份、单色用量大的漆，比如在工程机械中常用的底漆和中涂漆，都可以用集中供漆。集中供漆的优点是管理使用方便、生产规范化、维护保养快捷、调漆供漆方式节省并有利于环保、调试检查方便、降低总成本、投资不大。由于工程机械生产批量不像汽车那么大，因此年用漆量不会太多，因此国内许多小批量生产的厂家部不适宜集中供漆，但也有个别机械企业使用了集中供漆，如徐州重型、徐州卡特彼勒等。

    7．结束语

    我国工程机械涂装水平还处在不均衡发展阶段，合资企业水平较高，随着国内一些汽车行业集团进入工程机械行业，以汽车涂装理念发展工程机械涂装已成为一种模式；涂装工程作为一个系统工程来考虑，抓好涂装材料、涂装工艺和涂装管理这三要素，随着工程机械产量提升，以及生产工序物流输送的逐步完善，促成了工程机械涂装新工艺的应用，如环保型喷粉工艺也在一些产品结构件中应用；簿板件阴极电泳涂装也正在推广之中；总之选择切合企业生产实际的涂装工艺和材料，强化工艺和设备管理，是提高产品外观质量和市场竞争能力的有力保证。