轿车塑料保险杠的涂装线设计

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轿车保险杠是轿车重要的外部装饰件，随着轿车涂装要求的不断提高，保险杠的涂装也越来越受到各专业厂的重视。轿车保险杠主要采用塑料材质，涂料在其表面难于附着，另外塑料件的热变形温度低等，一般生产中选用的涂料的烘干温度低于金属件所用涂料的烘干温度，因此塑料件涂装和金属件涂装在工艺和涂装材料等方面有很大不同，保险杠涂装一般不和车身涂装混线生产。目前国内部分大型汽车制造厂已将保险杠的注塑和涂装作为整车生产的一个重要部分，在规划新工厂时建设保险杠的注塑和涂装车间，如日本丰田在国内建设的工厂中就建有树脂车间（即保险杠等塑料件的注塑和涂装车间）。国内有些汽车制造厂的保险杠由大型专业塑料件加工厂提供，国内大型汽车塑料件生产厂有江阴模塑和上海延锋伟士通等。
( N$ R: [, d* [+ G5 Z4 K国内多条保险杠涂装线的设计吸收了日韩、欧美等的经验技术，这些涂装生产线在工艺、设备布置、机械化形式上有很多不同的地方。为降低塑料保险杠的加工成本并提高其涂装质量，人们在涂装材料、涂装工艺和涂装设备等方面进行了大量研究，取得了一定成果，因此涂装线设计最近几年发生了较大变化。
1涂装线的总体布置
大型涂装线的整体布置趋向于区域化和立体化。应尽量将同种或同类设备和工序布置在同一个区域，以便于生产的组织和管理。一层主要布置上下件工位、前处理、打磨、检查、修饰及辅助设备；二层主要布置喷漆室、烘干室、空调平台区域。这种立体化、设备分区的布置方式更有利于提高喷涂洁净区的洁净度，这对提高产品件一次下线合格率有很大帮助。整个涂装车间为全封闭厂房，人工在上、下件时都站在生产线的单侧操作，保险杠涂装采用自动喷涂与人工喷涂相结合的形式，喷漆室废气采用集中高空排放或废气集中焚烧后排放，供漆系统采用集中供漆与线边小系统供漆相结合的模式。
2涂装材料
: Q4 b3 @" A, h! D* ], ~/ w' I* a塑料保险杠耐热性较差，高温时易变形，因此保险杠涂装一般不能选择烘干温度过高的涂料，现国内使用的涂料烘干温度大致为80±5℃和120±5℃。保险杠涂层为复合涂层即底漆+色漆+清漆，底漆有双组分和单组分两种，色漆多采用单组分油漆，清漆多采用双组分油漆。双组分底漆烘烤后具有较好的遮盖力，并且可对表面颗粒等油漆缺陷进行打磨处理，特别适用于塑件本身外观较差的情况，但双组分底漆湿膜状态下的导电性一般比较差，如底漆不进行烘干就喷涂色漆会影响色漆的附着力。双组分清漆施工范围宽，同单组分清漆相比，具有污染少、调整容易的优点。采用双组分底漆和清漆体系的涂装存在设备投资大、油漆输送管路保养复杂等缺点，但油漆本身容易调整，且易于获得良好的漆膜表面状态。
3涂装工艺
  _+ N* j; Y* A" ~9 r3 i3 E# F9 a3.1涂装线的主要工艺形式
塑料保险杠常用的涂装工艺流程为：上件→前处理→水分烘干→强冷→火焰处理→上遮蔽→除静电→喷底漆→流平→底漆烘干→强冷→底漆检查/打磨→除静电→喷色漆→流平→喷清漆→流平→面漆烘干→强冷→检查修饰→下件→不合格品返修。上述工艺流程为三喷两烘（3C2B）工艺，还有一种三喷一烘（3C1B）涂装工艺（将上述工艺流程中“底漆烘干”到底漆后“除静电”工序取消）。3C1B工艺可节省设备的一次性投资及后期的设备运行成本，国内已有产能较大的塑料保险杠涂装线采用此工艺形式，并已投入批量生产，运行情况比较稳定。考虑到3C1B涂装工艺在国内涂装生产线设计中应用较少，且3C1B工艺在涂料施工参数控制、涂装现场管理、涂膜性能的保证、产品一次下线合格率的保证等方面存在一定风险，同时欧美汽车生产厂大多要求保险杠涂装采用3C2B工艺，因此国内有些涂装生产线在按3C2B工艺设计、建设的同时也可实现3C1B的工艺形式。
3.2前处理
0 O2 V- E( s3 G5 g塑料保险杠涂装前的前处理主要是去除工件表面的灰尘、油污和残留的脱模剂等，同时对表面进行活化处理。前处理不好容易造成漆膜的附着力不良、缩孔和颗粒等缺陷。前处理有两种形式，一种是自动喷淋，一种是人工擦拭。自动喷淋是将工件挂在输送设备上经过前处理喷淋线，主要工序为：预脱脂→脱脂→水洗1→水洗2→新鲜DI水洗→吹水→水分烘干→强冷；人工擦拭主要是人工用溶剂擦拭整个工件表面，可减少设备的一次性投资及其运行成本。国内大批量的塑料保险杠涂装线多采用自动喷淋，小批量保险杠涂装及小件涂装多采用手工擦拭方式。
3.3火焰处理
3 {/ p! h8 t, w( D' ?+ c火焰处理可进一步活化工件表面。由机器人向工件表面喷射火焰，在火焰处理工序后设置了手工和自动除静电工序，以增强工件与涂膜的结合力。
( Z0 \$ O7 h# A: e" T9 k; @& P3.4上遮蔽
3 y' [/ O5 d) {; H6 |上遮蔽主要是对工件表面某些不需要喷涂区域进行遮蔽处理，一般线上遮蔽较困难，多采用线外遮蔽。
3.5喷漆
" F6 E% i- g8 H工件喷涂多采用机器人自动喷涂与人工喷涂相结合的方式，先是自动喷涂，然后是人工检查补喷。有的生产线调试完成进入批量生产时已经可以完全自动化喷涂，自动涂装主要采用机器人喷涂，一般底漆多采用空气喷枪，色漆2个工作站一般采用旋杯工作站＋喷枪工作站，清漆2个工作站一般采用喷枪＋旋杯工作站。
; |( _5 X; l  I; |  [8 C4涂装设备
塑料保险杠涂装线的设备主要有机械化输送设备、前处理设备、火焰处理设备、喷漆室设备、烘干炉和人工工作区设备等。
4.1机械化输送设备
) k6 f9 n' d5 m+ C& I5 j3 `塑料保险杠喷涂线机械化输送设备的形式较多，有普通悬挂输送链、反向积放链和滑橇输送形式等。滑橇输送形式布置灵活多变，国内近几年建成的生产线很多都采用了滑橇输送，日系保险杠涂装线主要采用反向积放链。考虑到前处理工艺输送系统的部分设备有防水性和抗腐性的要求以及烘干工序的温度影响，一般前处理、烘干工序中滑橇输送系统的驱动装置采用外置式。
1 D" ~. L+ j3 g0 U4.2前处理设备
& F. e* f: e, w) n& T7 t前处理设备主要有非标设备、循环系统和排风系统等。塑料保险杠的脱脂液是偏酸性（pH值一般在6.4左右）的，不同于车身的脱脂液，所以前处理设备要考虑耐酸性，建议前处理封闭室体、槽体采用不锈钢材料。前处理设备室体顶部装有排风机，以避免气体向室体外扩散，建议前处理室体一侧设检修平台、室体设检修门、检修门加装悬臂式探照灯，便于有关人员进行设备维修及维护。
% |$ E5 z$ S+ N9 G% a9 k4.3喷漆室
+ F: x* W# @! p. o/ d# v$ |国内现有涂装生产线的喷漆室有文氏喷漆室、水旋喷漆室和水帘式喷漆室等，现多采用文氏喷漆室。喷漆室送、排风系统有全新风方式和循环风方式两种。全新风方式是喷漆室送风空调机组从室体外取风后，经过空调机组多级处理后送入喷漆室，风经过喷漆室利用后通过喷漆室排风风机全部排入大气；循环风方式是喷漆室内的风循环利用（即风通过送风空调进入喷漆室，然后再经过循环风处理设备返回到送风空调再利用），喷漆室风不是全部排放，只进行部分排放及部分补充。补风与排风的风量多少要根据喷漆室的风量平衡、喷漆室中废气爆炸极限浓度和油漆性能要求进行计算，有的生产线的风量补充量设计为总循环风量的10%、30%等。喷漆室排风和补风的风量不宜过低，过低会导致循环风中有机溶剂含量过高，易造成漆膜表面失光，且喷涂施工参数的调控较困难。采用循环风的喷漆室的废气浓度较高（超过国家环保标准要求），需将废气焚烧后排放到大气中（经焚烧处理后的废气可以满足国家的环保要求）。喷漆室的温度一般要求控制在23℃左右，冬季要进行换热、夏季要进行制冷，采用全新风形式的涂装生产线的能耗较大。采用循环风空调方式可以减少生产线能耗（综合能耗可降低30%以上，相关设备的装机功率能减少40%）、节约运行成本。喷漆室采用循环风方式送风，相应配合的喷涂形式要采用自动喷涂，因为循环风空气中有害气体含量较高，不适合人工操作，如人工喷涂要穿戴有防毒功能的服装和面具。
4.4烘干炉
烘干炉的形式主要有直通式、桥式和П型3种。日系涂装生产线机械化输送多采用反向积放链形式，烘干炉为桥式烘干炉；欧美体系采用轻型滑橇输送系统，烘干炉为П型烘干炉。烘干炉多采用双行程烘干炉，可减少烘干室散热面积，降低能耗。
4.5供漆系统
0 r& z+ ~+ l2 A* a, z9 \. b供漆系统有两种，一种是集中供漆系统，即所有的油漆都集中在特定的区域内进行调配，集中供漆系统要尽量布置在距离3个喷漆室近的地方，减少因供漆管路过长造成的压力损失和温度损失，并避免管路清洗困难等；另一种是线边系统，即输调漆设备放置在喷涂室附近。线边系统使用的供漆罐容积相对集中供漆要小很多，因此线边系统也被称为小系统。小系统的优势是能够满足较小油漆投料情况下的喷涂生产，用于不经常生产的色漆、新颜色试制和临时调整色的涂装；集中供漆系统用于底漆、清漆和几种量大的色漆。
1 ~/ _5 H$ q6 @/ r% M/ p+ l5结束语
3 J2 w7 q5 z' H  _% ?5 t! ^$ k5 T/ N国家对环保工作越来越重视，国家环保总局已发布了相关的清洁生产标准，涂装线废气排放的要求将越来越严格，车身涂装生产线已经向水性漆的方向发展，保险杠涂装也必然向水性涂装方向发展，国内现已有保险杠涂装线采用水性漆涂装。
$ a* _0 T' }( r% S1 S* u9 F文章关键词： 轿车 塑料 表面处理