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

水性底漆熱閃干設(shè)備設(shè)計調(diào)試總結(jié)

1.概述

近年以來，為執(zhí)行逐漸嚴格的國家和地區(qū)環(huán)保法規(guī)，國內(nèi)汽車公司逐步對現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線進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)線多為進口設(shè)備。

上海汽車工業(yè)（集團）總公司臨港新建油漆車間項目，由機械工業(yè)第四設(shè)計研究院設(shè)計承建，設(shè)計產(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)計參數(shù)的驗證。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。

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

2.項目技術(shù)特點 2.1技術(shù)難點

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，而國內(nèi)現(xiàn)有汽車線多為進口，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)指標合理準確，各參數(shù)相互間關(guān)系及適應(yīng)性。確定系統(tǒng)原理圖，建立正確和準確的計算體系。

重要技術(shù)指標的確定：各工作區(qū)工藝時間、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。

相對于水性漆，非標設(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化控制系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖；安全嚴密的自動化控制系統(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。這一過程是一個連續(xù)的烘干過程，需要嚴格注意的是不同階段的時間和溫度要求，定量排除烘干過程中產(chǎn)生的熱空氣（含水）（其由烘房的換氣補新風系統(tǒng)更新，不需要設(shè)單獨的除濕設(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面漆烘干爐烘干。上汽項目面漆采用水性漆，罩光漆采用有機溶劑型漆，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。水性漆強制閃干的工藝時間是5分鐘。1區(qū)2分鐘，低速通風；2區(qū)3分鐘高速通風。

設(shè)備設(shè)計應(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。

水性漆強制閃干應(yīng)能在一小時內(nèi)從冷態(tài)達到工藝溫度。水性漆強制閃干后的強冷應(yīng)設(shè)計成使車身溫度降低到35℃。3.技術(shù)目標與分析

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方面：液體在空氣中的表面積，溫度，通風條件等。圍繞這幾方面，需要考慮以下幾個環(huán)節(jié)及措施：

補充新鮮干空氣，排氣換氣。

新鮮空氣補充點、排氣點位置設(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。

工藝過程時間：時間越長，空氣循環(huán)次數(shù)越多，相當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：工藝時間長（即工件停留時間長），對流蒸發(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?shù)鸵恍?；如果工藝時間較短，必須相應(yīng)提高設(shè)定溫度，改善脫水效果，但后續(xù)的強冷效果會受到影響。

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

工件進入強冷室的溫度，即閃干加熱部分的設(shè)定溫度。冷卻時間。

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

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

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）。

噴嘴最低出風速度。

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

4.項目建設(shè)成果 上汽臨港項目自開始建設(shè)，由于生產(chǎn)綱領(lǐng)和環(huán)保標準的變化，在設(shè)計階段經(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，對所有烘干設(shè)備進行了擴能改造。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)部風管；內(nèi)風管采用雙層結(jié)構(gòu)，空氣先經(jīng)過內(nèi)部過濾再通過噴嘴以一定風速吹出。工件與風管之間的間隙、空氣風速均圍繞最佳除濕效果設(shè)計。通道斷面如下圖1：

定量補充的新鮮空氣，采用獨立系統(tǒng)，先進行除濕脫水，以達到絕對濕度要求；再進行加熱以降低其相對濕度，這樣獲得的干空氣吸水力強?？貪窨販氐男迈r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)風機、燃燒器、換熱器、過濾器集成安裝成一個整體單元，其風量、溫度設(shè)定均有相適應(yīng)要求；所有關(guān)鍵部件均采用進口，如燃燒器、風機、自動閥門和檢測元件。系統(tǒng)如圖3：

4.2調(diào)試和參數(shù)驗證

工件經(jīng)過閃干工序后，要滿足：脫水率、車身表面溫度兩個主要技術(shù)指標，即進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，目標測試主要是脫水率、溫度曲線。該項目實測數(shù)據(jù)，現(xiàn)場檢測結(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%，實測的車身各部位的脫水率達到94～98%（如右圖4），油漆供應(yīng)商對于測試結(jié)果的評價為優(yōu)秀（88～92%合格，＞92%優(yōu)秀）。

除了脫水率外，對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)主的認可（要求不低于60～90℃@3min，實際60～77℃@3.5～4.2min。

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

5.結(jié)語

為減少涂裝車間VOC的排放，我國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成分僅為溶劑總量的10%左右，使用水性漆替代有機溶劑型油漆，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)計計算、流場仿真、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。