第一篇：水性底漆熱閃干設(shè)備設(shè)計(jì)調(diào)試總結(jié)

水性底漆熱閃干設(shè)備設(shè)計(jì)調(diào)試總結(jié)

1.概述

近年以來，為執(zhí)行逐漸嚴(yán)格的國(guó)家和地區(qū)環(huán)保法規(guī)，國(guó)內(nèi)汽車公司逐步對(duì)現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線進(jìn)行面漆線底色水性漆改造；新建的轎車涂裝線上，則大力推行中涂采用水性涂料，面漆采用水性底色。目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的采用水性漆工藝和設(shè)備的涂裝生產(chǎn)線多為進(jìn)口設(shè)備。

上海汽車工業(yè)（集團(tuán)）總公司臨港新建油漆車間項(xiàng)目，由機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)承建，設(shè)計(jì)產(chǎn)能40JPH，現(xiàn)有產(chǎn)品為榮威550。該涂裝線中涂采用水性涂料，面漆采用水性底色，現(xiàn)已投入生產(chǎn)并完成設(shè)計(jì)參數(shù)的驗(yàn)證。自2008年9月19日SOP以來，已經(jīng)生產(chǎn)合格榮威550車身20000余臺(tái)。

以下僅對(duì)上汽臨港項(xiàng)目面漆線熱閃干設(shè)備進(jìn)行總結(jié)，希望大家共同探討完善這一汽車涂裝新工藝，從而設(shè)計(jì)制作更加合理完備的配套設(shè)備，在節(jié)能和環(huán)保兩個(gè)高端技術(shù)領(lǐng)域推動(dòng)中國(guó)汽車行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。

2.項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn) 2.1技術(shù)難點(diǎn)

由于汽車油漆生產(chǎn)線之水性漆應(yīng)用仍處于新技術(shù)推廣階段，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有汽車線多為進(jìn)口，因此工藝的掌握、配套設(shè)備的適應(yīng)性是該工程的關(guān)鍵技術(shù)，包括以下幾部分工作：

工藝要求和技術(shù)指標(biāo)合理準(zhǔn)確，各參數(shù)相互間關(guān)系及適應(yīng)性。確定系統(tǒng)原理圖，建立正確和準(zhǔn)確的計(jì)算體系。

重要技術(shù)指標(biāo)的確定：各工作區(qū)工藝時(shí)間、空氣量及其溫度、濕度，系統(tǒng)換氣率等參數(shù)。

設(shè)備的氣流平衡和端部氣流密封。

相對(duì)于水性漆，非標(biāo)設(shè)備選材、結(jié)構(gòu)，構(gòu)件的功能性等問題。

高溫工況下設(shè)備各部件的選材和膨脹問題；燃料燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)方面的安全防爆和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖；安全嚴(yán)密的自動(dòng)化控制系統(tǒng)建立等。

2.2中涂水性漆預(yù)烘爐與面漆線熱閃干設(shè)備的區(qū)別

上汽臨港項(xiàng)目中涂采用水性涂料，面漆采用水性底色，但其配套中涂預(yù)烘干爐與面漆線色漆和罩光漆之間的熱閃干設(shè)備，由于工藝流程而功能不同。中涂線水性噴涂完成后，經(jīng)過至少5min流平后進(jìn)入預(yù)烘干爐，主要完成工件油漆的固化；在固化過程中，應(yīng)按照油漆供應(yīng)商提供的溫度曲線，階梯升溫，防止油漆中的水汽化過快。工件在預(yù)烘干爐內(nèi)，短時(shí)間內(nèi)由室溫升到低溫，最后20min保溫。在此過程中，水分是逐漸揮發(fā)出來的。這一過程是一個(gè)連續(xù)的烘干過程，需要嚴(yán)格注意的是不同階段的時(shí)間和溫度要求，定量排除烘干過程中產(chǎn)生的熱空氣（含水）（其由烘房的換氣補(bǔ)新風(fēng)系統(tǒng)更新，不需要設(shè)單獨(dú)的除濕設(shè)備）。面漆線色漆和罩光漆之間的熱閃干設(shè)備，目的是為后續(xù)的罩光漆噴涂提供條件（除水，防止流掛），而不是漆膜固化。采用冷凍水除濕（降低絕對(duì)濕度）和加熱除濕相結(jié)合，以獲得理想的脫水率[(漆中所含水分-漆烘烤后所含水份)/漆中所含水分]；然后經(jīng)過強(qiáng)冷，以保證罩光漆的操作溫度要求。

2.3熱閃干設(shè)備主要技術(shù)要求

在傳統(tǒng)使用有機(jī)溶劑型油漆烘干工藝中，采用濕碰濕的方法，即車身噴過面漆后，直接噴罩光漆，面漆和罩光漆一塊兒進(jìn)面漆烘干爐烘干。上汽項(xiàng)目面漆采用水性漆，罩光漆采用有機(jī)溶劑型漆，車身噴過面漆后，要先將水性面漆中的溶劑水分除掉，再噴罩光漆，最終進(jìn)入面漆烘干爐烘干。為除去面漆中的水分而設(shè)置閃干段，是水性面漆和有機(jī)溶劑型面漆根本的不同。

面漆線熱閃干設(shè)備工藝布置：布置在面漆線色漆和罩光漆之間。車身水性底漆的烘干采用兩區(qū)段，一區(qū)的溫度始終低于二區(qū)溫度。水性漆強(qiáng)制閃干的工藝時(shí)間是5分鐘。1區(qū)2分鐘，低速通風(fēng)；2區(qū)3分鐘高速通風(fēng)。

設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)能夠去除工件表面的水分，使涂層表面殘留水分含量應(yīng)小于10%。供應(yīng)的空氣溫度應(yīng)在以下范圍內(nèi)可以控制：35～95℃±1.0℃。供應(yīng)的空氣相對(duì)含濕量不能超過：0.01Kg水/Kg干空氣。規(guī)定每米最小空氣供應(yīng)量。

水性漆強(qiáng)制閃干應(yīng)能在一小時(shí)內(nèi)從冷態(tài)達(dá)到工藝溫度。水性漆強(qiáng)制閃干后的強(qiáng)冷應(yīng)設(shè)計(jì)成使車身溫度降低到35℃。3.技術(shù)目標(biāo)與分析

適應(yīng)水性漆工藝，其配套設(shè)備建設(shè)的主要技術(shù)目標(biāo)是獲得理想的脫水率、車身表面溫度。

3.1影響脫水效果的因素： 物理學(xué)上定義，蒸發(fā)是液體表面的汽化，蒸發(fā)在任何溫度下都可以發(fā)生；影響蒸發(fā)速度的因素主要有三個(gè)方面：液體在空氣中的表面積，溫度，通風(fēng)條件等。圍繞這幾方面，需要考慮以下幾個(gè)環(huán)節(jié)及措施：

補(bǔ)充新鮮干空氣，排氣換氣。

新鮮空氣補(bǔ)充點(diǎn)、排氣點(diǎn)位置設(shè)置：應(yīng)合理，以保證新鮮空氣能夠均勻送到設(shè)備各部分，以便各部分充分換氣后排出濕氣重的空氣，最終保證循環(huán)空氣換氣去水充分。

工藝過程時(shí)間：時(shí)間越長(zhǎng)，空氣循環(huán)次數(shù)越多，相當(dāng)于空氣與車身表面接觸面積大，蒸發(fā)效果好。

設(shè)備內(nèi)循環(huán)空氣的溫度：工藝時(shí)間長(zhǎng)（即工件停留時(shí)間長(zhǎng)），對(duì)流蒸發(fā)效果好，干空氣裹水充分，換氣也充分，則一二區(qū)設(shè)定溫度可適當(dāng)?shù)鸵恍蝗绻に嚂r(shí)間較短，必須相應(yīng)提高設(shè)定溫度，改善脫水效果，但后續(xù)的強(qiáng)冷效果會(huì)受到影響。

機(jī)械化在設(shè)備有效長(zhǎng)度內(nèi)的輸送方式。3.2影響車身出強(qiáng)冷室后表面溫度的因素：

工件進(jìn)入強(qiáng)冷室的溫度，即閃干加熱部分的設(shè)定溫度。冷卻時(shí)間。

機(jī)械化在設(shè)備有效長(zhǎng)度內(nèi)的輸送方式。3.3影響車身表面溫度均勻性的因素

閃干及強(qiáng)冷設(shè)備通道的斷面結(jié)構(gòu)：要保證車身各部位對(duì)流效果好，從而水分蒸發(fā)均勻，斷面各點(diǎn)和車身前后溫差小。

空氣通過噴嘴再循環(huán)：噴嘴有統(tǒng)一的間距分布在車身的兩側(cè)和頂部（間距300mm）。

噴嘴最低出風(fēng)速度。

機(jī)械化輸送速度均勻：應(yīng)盡量在設(shè)備有效區(qū)域外完成變速滾床的動(dòng)作，以免造成車身前后部位停留時(shí)間的差異。車身各部位在閃干段和強(qiáng)冷室的通過時(shí)間要一致。

4.項(xiàng)目建設(shè)成果 上汽臨港項(xiàng)目自開始建設(shè)，由于生產(chǎn)綱領(lǐng)和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的變化，在設(shè)計(jì)階段經(jīng)歷過三次調(diào)整。第一版，產(chǎn)能27JPH，其中僅面漆采用水性漆，中涂烘干爐僅為中涂水性漆改造預(yù)留改造空間；第二版，產(chǎn)能由27JPH增加為40JPH，仍只有面漆采用水性漆，對(duì)所有烘干設(shè)備進(jìn)行了擴(kuò)能改造。第三版，中涂改用水性漆，中涂烘干爐按水性漆的要求進(jìn)行改造。

4.1設(shè)備配置

閃干設(shè)備室體通道采用側(cè)、頂仿形的內(nèi)部風(fēng)管；內(nèi)風(fēng)管采用雙層結(jié)構(gòu)，空氣先經(jīng)過內(nèi)部過濾再通過噴嘴以一定風(fēng)速吹出。工件與風(fēng)管之間的間隙、空氣風(fēng)速均圍繞最佳除濕效果設(shè)計(jì)。通道斷面如下圖1：

定量補(bǔ)充的新鮮空氣，采用獨(dú)立系統(tǒng)，先進(jìn)行除濕脫水，以達(dá)到絕對(duì)濕度要求；再進(jìn)行加熱以降低其相對(duì)濕度，這樣獲得的干空氣吸水力強(qiáng)。控濕控溫的新鮮空氣送入閃干通道后，與循環(huán)空氣混合，并通過排氣更換濕度增大的定量空氣，以保證設(shè)備內(nèi)部空氣的吸水能力。新鮮空氣系統(tǒng)如下圖2：

作為主體的循環(huán)加熱系統(tǒng)，將循環(huán)風(fēng)機(jī)、燃燒器、換熱器、過濾器集成安裝成一個(gè)整體單元，其風(fēng)量、溫度設(shè)定均有相適應(yīng)要求；所有關(guān)鍵部件均采用進(jìn)口，如燃燒器、風(fēng)機(jī)、自動(dòng)閥門和檢測(cè)元件。系統(tǒng)如圖3：

4.2調(diào)試和參數(shù)驗(yàn)證

工件經(jīng)過閃干工序后，要滿足：脫水率、車身表面溫度兩個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)，即進(jìn)入下一道噴漆工序前，車身必須脫水效果好，表面溫度適宜而且均勻。

設(shè)備建成使用后，目標(biāo)測(cè)試主要是脫水率、溫度曲線。該項(xiàng)目實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明：閃干段的脫水率完全滿足工藝要求，油漆廠商要求不低于88%，實(shí)測(cè)的車身各部位的脫水率達(dá)到94～98%（如右圖4），油漆供應(yīng)商對(duì)于測(cè)試結(jié)果的評(píng)價(jià)為優(yōu)秀（88～92%合格，＞92%優(yōu)秀）。

除了脫水率外，對(duì)于閃干段還有爐溫曲線的要求。車身在閃干段溫度如果較高，會(huì)使漆面失光，在保證脫水率的情況下車身溫度越低越好。如圖5，該爐溫度曲線得到了油漆供應(yīng)商和業(yè)主的認(rèn)可（要求不低于60～90℃@3min，實(shí)際60～77℃@3.5～4.2min。

水性漆由于其自身特點(diǎn)，要求供應(yīng)商必須提供明確的工藝指標(biāo)（溫度，濕度和工藝時(shí)間等）。尤其是改造項(xiàng)目，由于前期條件的限制，無法滿足常規(guī)的工藝要求，這種情況下必須對(duì)設(shè)備配置、最終目標(biāo)有科學(xué)的認(rèn)識(shí)和合格的修正。

5.結(jié)語

為減少涂裝車間VOC的排放，我國(guó)近年來大力推行在汽車涂裝線的中涂和面漆工藝中采用水性漆涂裝。由于水性漆的溶劑中有機(jī)成分僅為溶劑總量的10%左右，使用水性漆替代有機(jī)溶劑型油漆，噴漆廢氣向大氣中排放的VOC總量可降低85%以上。而與噴涂質(zhì)量密切相關(guān)的水性漆配套設(shè)備，將影響這一涂裝技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。我們經(jīng)歷了理論研究、設(shè)計(jì)計(jì)算、流場(chǎng)仿真、制作安裝和調(diào)試，目前已擁有成套設(shè)備技術(shù)，并仍將持續(xù)這一技術(shù)的發(fā)展完善。