淺談鋁輪轂涂裝線工藝九院崔宏0902

1、淺談鋁輪轂涂裝線工藝設(shè)計 崔 宏 馬汝成（機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計研究院 130011）摘要：本文敘述了鋁輪轂涂裝線工廠工藝設(shè)計，提出討論了工藝規(guī)劃設(shè)計和選擇非標(biāo)設(shè)備和機(jī)械化設(shè)備時值得注意的幾點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞：鋁輪轂 涂裝工藝設(shè)計1 前言鋁合金材料不僅密度小，具有適宜的力學(xué)性能、優(yōu)異的耐腐蝕性、可焊接性能、成型性能和良好的表面處理性能等特點(diǎn)，而且具備特有的再生性，是汽車實現(xiàn)減重、節(jié)能、環(huán)保和安全的首選材料。隨著汽車制造業(yè)進(jìn)入環(huán)保、節(jié)能和輕量化階段，鋁和鋁合金制件已經(jīng)開始在汽車上大量運(yùn)用。根據(jù)最新研究結(jié)果表明，到2010年，世界三大主要汽車市場的平均用鋁量將達(dá)到287公斤/輛。目前，北美的汽車平均用鋁量居

2、世界之首，而2002年歐洲汽車工業(yè)用鋁量增長最快，每輛汽車平均增加用鋁58磅，增長率為28%。汽車上應(yīng)用的鋁和鋁合金部件主要為發(fā)動機(jī)和輪轂、傳動裝置、熱交換器、車底盤和懸吊件、防護(hù)罩和車體結(jié)構(gòu)件等，詳見表1。表1 國外采用鋁合金制造汽車零部件統(tǒng)計國別用鋁合金制造的汽車零部件日本氣缸體、氣缸蓋、離合器殼、汽車輪轂、進(jìn)氣管、變速器殼俄羅斯氣缸體、氣缸蓋、齒輪蓋、活塞、連桿、搖臂桿、油底殼、機(jī)油泵殼體、汽車輪轂法國氣缸蓋、進(jìn)氣管、離合器殼、變速器殼、活塞、盤式制動器殼、制動鉗、萬向節(jié)、汽車輪轂美國氣缸蓋、離合器殼、水泵殼、轉(zhuǎn)向器殼、主制動缸殼、進(jìn)氣管、活塞、汽車輪轂、懸架意大利氣缸蓋、變速器殼體、進(jìn)

3、氣管、離合器殼、氣缸體、活塞、汽車輪轂德國氣缸體、氣缸蓋、化油器殼體、方向盤、懸臂架、制動鼓、汽車輪轂英國氣缸蓋、進(jìn)氣管、氣缸體、汽車輪轂汽車上廣泛應(yīng)用鋁和鋁合金部件，其中鋁合金輪轂應(yīng)用最為廣泛。在此對鋁輪轂的涂裝工藝設(shè)計進(jìn)行探討，以促進(jìn)國內(nèi)鋁輪轂涂裝工藝技術(shù)的不斷提高。2 工藝設(shè)計分析2.1 涂裝工藝模式中、高級轎車現(xiàn)今大量使用鋁合金車輪，根據(jù)產(chǎn)品的不同要求，采用不同的工藝方法。現(xiàn)全球鋁輪轂主要涂裝發(fā)展趨勢為涂裝輪轂、亮面輪轂、拋光輪轂、電鍍輪轂等。主要涂裝模式如下：低端產(chǎn)品：前處理金屬漆涂裝罩光漆涂裝中檔產(chǎn)品：前處理底粉涂裝金屬漆涂裝罩光漆涂裝高端產(chǎn)品：前處理底粉涂裝金屬漆涂裝罩光漆涂裝亮

4、粉涂裝 中檔產(chǎn)品涂裝 前處理底粉涂裝著色（銀色、白色）涂面漆（自動靜電罩光涂裝） 高端產(chǎn)品涂裝 前處理底粉涂裝著色（銀色、白色）涂面漆（自動靜電罩光涂裝）亮粉涂裝（粉末罩光涂裝）2.2 機(jī)械化輸送方式一般采用兩種輸送方式。即：普通型懸掛輸送機(jī)和普通環(huán)形地面輸送機(jī)。中間需要轉(zhuǎn)載時大批量采用機(jī)械手，小批量采用人工。鋁輪轂涂裝線主要機(jī)械化輸送方式見表2。表2 鋁輪轂涂裝線機(jī)械化輸送方式運(yùn)輸設(shè)備例圖方式和特點(diǎn)普通環(huán)形地面輸送機(jī)國際流行的鋁輪轂輸送方式，適用于噴漆或噴粉，采用自動噴涂可保證產(chǎn)品噴涂質(zhì)量。工藝布置靈活方便。烘干可采用多行程烘干室，或者輪轂橫排平行運(yùn)行的烘干室。普通型懸掛輸送機(jī)國際流行的鋁輪

5、轂輸送方式，適用前處理清洗工序，根據(jù)產(chǎn)量不同可掛2-3個工件，清洗效果好。吊具簡單適用。2.3 工藝布置多特點(diǎn) 同車身涂裝線一樣，鋁輪轂涂裝線也采用區(qū)域化方式保證涂裝車間各區(qū)所需的不同潔凈度。 一般噴漆室、噴粉室應(yīng)布置在同一區(qū)域內(nèi)，烘干室布置在同一區(qū)域，且烘干室采用多行程烘干的方式。這樣布置的鋁輪轂涂裝車間有利于生產(chǎn)組織、管理、線與線之間的轉(zhuǎn)掛。2.4 主要工藝簡介2.4.1 前處理工藝根據(jù)產(chǎn)品的不同可采用9序或13序的處理工序，全部采用噴淋的處理方法。具體如下：預(yù)脫脂脫脂水洗水洗除氧化膜處理除氧化膜處理DI水洗DI水洗DI水洗鈦/鋯處理DI水洗無鉻鈍化DI水洗水分烘干冷卻預(yù)脫脂和脫脂工序主要

6、負(fù)責(zé)去除工件表面油污；酸洗目的是去除工件表面氧化皮；鈍化目的是使工件表面重新生成一層致密的氧化膜。2.4.2 噴粉和噴漆工藝噴粉工藝根據(jù)產(chǎn)品的不同要求可采用底粉噴涂和亮粉噴涂。噴粉一般在噴粉室內(nèi)采用靜電噴涂。工件到達(dá)噴涂工位后開始旋轉(zhuǎn)，涂料從已定位的自動噴槍中噴出，完成噴涂工作。噴粉設(shè)備(噴具)采購成套設(shè)備，帶有高壓靜電發(fā)生器及涂料回收裝置。在噴粉前需設(shè)置靜電除塵裝置（自動化除塵靜電式從12個噴嘴噴射空氣），以保證產(chǎn)品的噴涂質(zhì)量。噴漆工藝有的產(chǎn)品噴涂底粉后采用噴漆工藝。噴漆室可采用水旋式或水簾式結(jié)構(gòu)。在噴漆前需設(shè)置靜電除塵裝置（自動化除塵靜電式從12個噴嘴噴射空氣），以保證產(chǎn)品的噴涂質(zhì)量。噴漆

7、或噴粉均采用自動噴涂的方式且工件在噴漆室或噴粉室內(nèi)可上升、旋轉(zhuǎn)等。典型工藝流程工藝流程表序號工序處理方式工藝時間(min)工藝溫度（）備注上件準(zhǔn)備1預(yù)脫脂S1.065S：噴洗2脫脂S2.0-3.0653水洗1S0.5-1.0RT4水洗2S0.5RT5酸洗1S1.0RT6酸洗2S1.0RT7DI水洗1S0.5RTRT：常溫8DI水洗2S0.5RT9DI水洗3S0.5RT新鮮10鈦/鋯S12511DI水洗4S0.5RT新鮮12鈍化S1.040-6013DI水洗5S0.5RT14自動吹水固定式吹嘴壓縮空氣15水分烘干熱風(fēng)循環(huán)25120轉(zhuǎn)掛人工根據(jù)需要16靜電除塵0.5RT自動17噴底粉32026自動

8、補(bǔ)噴2026人工18底粉烘干熱風(fēng)對流4518019冷卻520在線檢查32026目測離線打磨RT轉(zhuǎn)掛人工21靜電除塵0.5RT自動噴漆準(zhǔn)備手工擦凈3RT22噴金屬漆靜電噴涂2026固定式自動噴槍23流平86024噴罩光漆靜電噴涂2026固定式自動噴槍25流平86026烘干熱風(fēng)對流3516027強(qiáng)冷5轉(zhuǎn)掛人工根據(jù)需要28靜電除塵離子空氣0.5RT自動29噴亮粉32026自動補(bǔ)噴2026人工30亮粉烘干熱風(fēng)對流4518031冷卻5自動下線檢驗3 值得注意的幾點(diǎn)建議3.1涂裝設(shè)備的選擇前處理設(shè)備前處理設(shè)備采用全噴淋清洗方式，由9-13工序組成（根據(jù)不同情況可選擇）。全部工藝儲槽內(nèi)壁、室體內(nèi)壁、循環(huán)管路

9、均采用不銹鋼制作。根據(jù)工況不同工藝槽內(nèi)壁分別采用316L不銹鋼或304不銹鋼。為防止串液各槽間或噴淋區(qū)間工件瀝水時間為0.51分鐘（區(qū)間長度2m4m）。水洗應(yīng)采用逆流清洗的方式。在前處理設(shè)備的出口應(yīng)設(shè)有瀝水段和自動吹水裝置。 水份烘干室水份烘干室采用大風(fēng)量熱風(fēng)對流加熱方式, 進(jìn)出口設(shè)置氣封裝置，以達(dá)到節(jié)省能源的目的。采用三元體式直燃式燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐和高溫過濾器組合為一體，整體組裝占地面積小減少污染環(huán)節(jié)。靜電除塵室噴涂前用靜電除塵器向工件吹離子化空氣，去除因靜電吸附在工件上的灰塵。靜電風(fēng)機(jī)進(jìn)口的過濾除塵裝置，需定期清理。靜電除塵室設(shè)送排風(fēng)系統(tǒng)，吸風(fēng)口設(shè)有過濾裝置。噴粉室和噴漆室噴漆室送

10、風(fēng)潔凈度為1萬級，照度范圍800lx-1000lx；噴漆室進(jìn)排風(fēng)量可調(diào)節(jié)，以保證噴漆室微正壓和節(jié)能要求。噴粉室照度不低于300Lx。采用變頻送風(fēng)，溫度控制為：冬季20+2，夏季26+2，流平室的送風(fēng)溫度為60。供給噴粉室的空氣中含塵量<1.5毫克/米3,灰塵粒子的大小在3微米以下。油漆烘干爐和粉固化爐油漆烘干爐和粉固化爐采用橋式烘干結(jié)構(gòu)，具有防止熱氣外溢和保溫效果好，以達(dá)到節(jié)省能源的目的。室體內(nèi)壁板應(yīng)設(shè)有良好的隔熱措施，不能產(chǎn)生熱橋。3.2應(yīng)用機(jī)械化輸送系統(tǒng)運(yùn)輸設(shè)備通常采用懸掛輸送系統(tǒng)和地面輸送系統(tǒng)。前處理線采用普通型懸掛輸送機(jī)。輸送速度調(diào)節(jié)采用變頻方式，應(yīng)無級調(diào)速并在人工操作處設(shè)有急停

11、按紐。前處理全線設(shè)有接油盤。噴粉室及噴漆室和烘干設(shè)備采用地面輸送系統(tǒng)。地面輸送機(jī)應(yīng)防漆霧和耐高溫，同樣輸送速度調(diào)節(jié)采用變頻方式，應(yīng)無級調(diào)速，在上下件及工人操作處設(shè)有急停按紐。在噴粉室及噴漆室內(nèi)設(shè)旋轉(zhuǎn)裝置（正, 反轉(zhuǎn)功能），保證工件實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)噴涂。烘干爐內(nèi)軌道具有伸縮功能，可吸收溫度引起的變化。如采用輪轂橫排平行運(yùn)行的烘干室，應(yīng)采用機(jī)械手自動轉(zhuǎn)載，保證轉(zhuǎn)載安全可靠。3.3決定工藝方案鋁輪轂涂裝線建設(shè)應(yīng)能適合柔性化大批量生產(chǎn)需要，單條涂裝線通常的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為輸送機(jī)速度為7m/min左右為宜。機(jī)器人噴涂是涂裝趨勢,應(yīng)采用機(jī)器人噴涂。使涂裝生產(chǎn)節(jié)省能源、涂料，提高噴涂質(zhì)量及產(chǎn)品一次合格率，達(dá)到盡快收回投資的目的。必須開發(fā)新型的涂裝節(jié)能設(shè)備。研究開發(fā)機(jī)器人噴涂的節(jié)能型噴漆室，應(yīng)用循環(huán)供風(fēng)減少進(jìn)排風(fēng)量，使噴漆室內(nèi)溶劑含量維持在爆炸濃度下限以下即可。在冬季生產(chǎn)時噴漆室可節(jié)省大量的加熱能耗。我國涂料技術(shù)的不斷發(fā)展，使環(huán)保型涂料的應(yīng)用必將會普及。水性漆、高固份漆等環(huán)保型涂料必將應(yīng)用于鋁輪轂涂裝，新設(shè)計的鋁輪轂涂裝線應(yīng)考慮應(yīng)用水性漆工藝的預(yù)留，以適應(yīng)未來發(fā)展趨勢的需求?？傊?，近幾年中國鋁合金車輪出口量猛增，出口額從2001年的2.5億美元到2005年近15億美元，年均增長率超過40%。我們做為設(shè)計制造承包公司要充分了解國內(nèi)外鋁輪轂的工藝水平，研究開發(fā)物美價廉的更新型的節(jié)能型