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1浅谈铝轮毂涂装线工艺设计崔宏马汝成（机械工业第九设计研究院130011）摘要：本文叙述了铝轮毂涂装线工厂工艺设计，提出讨论了工艺规划设计和选择非标设备和机械化设备时值得注意的几点建议。关键词：铝轮毂涂装工艺设计1前言铝合金材料不仅密度小，具有适宜的力学性能、优异的耐腐蚀性、可焊接性能、成型性能和良好的表面处理性能等特点，而且具备特有的再生性，是汽车实现减重、节能、环保和安全的首选材料。随着汽车制造业进入环保、节能和轻量化阶段，铝和铝合金制件已经开始在汽车上大量运用。根据最新研究结果表明，到2010年，世界三大主要汽车市场的平均用铝量将达到287公斤/辆。目前，北美的汽车平均用铝量居世界之首，而2002年欧洲汽车工业用铝量增长最快，每辆汽车平均增加用铝58磅，增长率为28%。汽车上应用的铝和铝合金部件主要为发动机和轮毂、传动装置、热交换器、车底盘和悬吊件、防护罩和车体结构件等，详见表1。表1国外采用铝合金制造汽车零部件统计国别用铝合金制造的汽车零部件日本气缸体、气缸盖、离合器壳、汽车轮毂、进气管、变速器壳俄罗斯气缸体、气缸盖、齿轮盖、活塞、连杆、摇臂杆、油底壳、机油泵壳体、汽车轮毂法国气缸盖、进气管、离合器壳、变速器壳、活塞、盘式制动器壳、制动钳、万向节、汽车轮毂美国气缸盖、离合器壳、水泵壳、转向器壳、主制动缸壳、进气管、活塞、汽车轮毂、悬架意大利气缸盖、变速器壳体、进气管、离合器壳、气缸体、活塞、汽车轮毂德国气缸体、气缸盖、化油器壳体、方向盘、悬臂架、制动鼓、汽车轮毂英国气缸盖、进气管、气缸体、汽车轮毂汽车上广泛应用铝和铝合金部件，其中铝合金轮毂应用最为广泛。在此对铝轮毂的涂装工艺设计进行探讨，以促进国内铝轮毂涂装工艺技术的不断提高。2工艺设计分析2.1涂装工艺模式中、高级轿车现今大量使用铝合金车轮，根据产品的不同要求，采用不同的工艺方法。现全球铝轮毂主要涂装发展趋势为涂装轮毂、亮面轮毂、抛光轮毂、电镀轮毂等。主要涂装模式如下：低端产品：前处理→金属漆涂装→罩光漆涂装中档产品：前处理→底粉涂装→金属漆涂装→罩光漆涂装高端产品：前处理→底粉涂装→金属漆涂装→罩光漆涂装→亮粉涂装①中档产品涂装前处理→底粉涂装→着色（银色、白色）→涂面漆（自动静电罩光涂装）②高端产品涂装前处理→底粉涂装→着色（银色、白色）→涂面漆（自动静电罩光涂装）→亮粉涂装（粉末罩光涂装）2.2机械化输送方式一般采用两种输送方式。即：普通型悬挂输送机和普通环形地面输送机。中间需要转载时大批2量采用机械手，小批量采用人工。铝轮毂涂装线主要机械化输送方式见表2。表2铝轮毂涂装线机械化输送方式运输设备例图方式和特点普通环形地面输送机国际流行的铝轮毂输送方式，适用于喷漆或喷粉，采用自动喷涂可保证产品喷涂质量。工艺布置灵活方便。烘干可采用多行程烘干室，或者轮毂横排平行运行的烘干室。普通型悬挂输送机国际流行的铝轮毂输送方式，适用前处理清洗工序，根据产量不同可挂2-3个工件，清洗效果好。吊具简单适用。2.3工艺布置多特点同车身涂装线一样，铝轮毂涂装线也采用区域化方式保证涂装车间各区所需的不同洁净度。一般喷漆室、喷粉室应布置在同一区域内，烘干室布置在同一区域，且烘干室采用多行程烘干的方式。这样布置的铝轮毂涂装车间有利于生产组织、管理、线与线之间的转挂。2.4主要工艺简介2.4.1前处理工艺根据产品的不同可采用9序或13序的处理工序，全部采用喷淋的处理方法。具体如下：预脱脂→脱脂→水洗→水洗→除氧化膜处理→除氧化膜处理→DI水洗→DI水洗→DI水洗→钛/锆处理→DI水洗→无铬钝化→DI水洗→水分烘干→冷却预脱脂和脱脂工序主要负责去除工件表面油污；酸洗目的是去除工件表面氧化皮；钝化目的是使工件表面重新生成一层致密的氧化膜。2.4.2喷粉和喷漆工艺喷粉工艺根据产品的不同要求可采用底粉喷涂和亮粉喷涂。喷粉一般在喷粉室内采用静电喷涂。工件到达喷涂工位后开始旋转，涂料从已定位的自动喷枪中喷出，完成喷涂工作。喷粉设备(喷具)采购成套设备，带有高压静电发生器及涂料回收装置。在喷粉前需设置静电除尘装置（自动化除尘静电式从12个喷嘴喷射空气），以保证产品的喷涂质量。3喷漆工艺有的产品喷涂底粉后采用喷漆工艺。喷漆室可采用水旋式或水帘式结构。在喷漆前需设置静电除尘装置（自动化除尘静电式从12个喷嘴喷射空气），以保证产品的喷涂质量。喷漆或喷粉均采用自动喷涂的方式且工件在喷漆室或喷粉室内可上升、旋转等。典型工艺流程工艺流程表序号工序处理方式工艺时间(min)工艺温度（℃）备注上件准备1预脱脂S1.065S：喷洗2脱脂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：常温8DI水洗2S0.5RT9DI水洗3S0.5RT新鲜10钛/锆S12511DI水洗4S0.5RT新鲜12钝化S1.040-6013DI水洗5S0.5RT14自动吹水固定式吹嘴压缩空气15水分烘干热风循环25120转挂人工根据需要16静电除尘0.5RT自动17喷底粉320～26自动补喷20～26人工18底粉烘干热风对流4518019冷却520在线检查320～26目测离线打磨RT转挂人工21静电除尘0.5RT自动喷漆准备手工擦净3RT22喷金属漆静电喷涂20～26固定式自动喷枪23流平86024喷罩光漆静电喷涂20～26固定式自动喷枪25流平86026烘干热风对流3516027强冷5转挂人工根据需要28静电除尘离子空气0.5RT自动29喷亮粉320～26自动4补喷20～26人工30亮粉烘干热风对流4518031冷却5自动下线检验3值得注意的几点建议3.1涂装设备的选择前处理设备前处理设备采用全喷淋清洗方式，由9-13工序组成（根据不同情况可选择）。全部工艺储槽内壁、室体内壁、循环管路均采用不锈钢制作。根据工况不同工艺槽内壁分别采用316L不锈钢或304不锈钢。为防止串液各槽间或喷淋区间工件沥水时间为0.5～1分钟（区间长度2m～4m）。水洗应采用逆流清洗的方式。在前处理设备的出口应设有沥水段和自动吹水装置。水份烘干室水份烘干室采用大风量热风对流加热方式,进出口设置气封装置，以达到节省能源的目的。采用三元体式直燃式燃气热风炉，风机、热风炉和高温过滤器组合为一体，整体组装占地面积小减少污染环节。静电除尘室喷涂前用静电除尘器向工件吹离子化空气，去除因静电吸附在工件上的灰尘。静电风机进口的过滤除尘装置，需定期清理。静电除尘室设送排风系统，吸风口设有过滤装置。喷粉室和喷漆室喷漆室送风洁净度为1万级，照度范围800lx-1000lx；喷漆室进排风量可调节，以保证喷漆室微正压和节能要求。喷粉室照度不低于300Lx。采用变频送风，温度控制为：冬季20+2℃，夏季26+2℃，流平室的送风温度为60℃。供给喷粉室的空气中含尘量1.5毫克/米3,灰尘粒子的大小在3微米以下。油漆烘干炉和粉固化炉油漆烘干炉和粉固化炉采用桥式烘干结构，具有防止热气外溢和保温效果好，以达到节省能源的目的。室体内壁板应设有良好的隔热措施，不能产生热桥。3.2应用机械化输送系统运输设备通常采用悬挂输送系统和地面输送系统。前处理线采用普通型悬挂输送机。输送速度调节采用变频方式，应无级调速并在人工操作处设有急停按纽。前处理全线设有接油盘。喷粉室及喷漆室和烘干设备采用地面输送系统。地面输送机应防漆雾和耐高温，同样输送速度调节采用变频方式，应无级调速，在上下件及工人操作处设有急停按纽。在喷粉室及喷漆室内设旋转装置（正,反转功能），保证工件实现正反转喷涂。烘干炉内轨道具有伸缩功能，可吸收温度引起的变化。如采用轮毂横排平行运行的烘干室，应采用机械手自动转载，保证转载安全可靠。3.3决定工艺方案铝轮毂涂装线建设应能适合柔性化大批量生产需要，单条涂装线通常的经济产量为输送机速度为7m/min左右为宜。机器人喷涂是涂装趋势,应采用机器人喷涂。使涂装生产节省能源、涂料，提高喷涂质量及产品一次合格率，达到尽快收回投资的目的。必须开发新型的涂装节能设备。研究开发机器人喷涂的节能型喷漆室，应用循环供风减少进排风量，使喷漆室内溶剂含量维持在爆炸浓度下限以下即可。在冬季生产时喷漆室可节省大量的加热能耗。5我国涂料技术的不断发展，使环保型涂料的应用必将会普及。水性漆、高固份漆等环保型涂料必将应用于铝轮毂涂装，新设计的铝轮毂涂装线应考虑应用水性漆工艺的预留，以适应未来发展趋势的需求。总之，近几年中国铝合金车轮出口量猛增，出口额从2001年的2.5亿美元到2005年近15亿美元，年均增长率超过40%。我们做为设计制造承包公司要充分了解国内外铝轮毂的工艺水平，研究开发物美价廉的更新型的节能型涂装设备。随着国外汽车零部件制造公司的不断进住国内，铝轮毂涂装线也会随着而兴建，我们可以充分利用国内现有资源，独立自主，新、快、好、省地建设此类涂装线，而不是花大价钱不断重复从国外引进设备，以节省建设投资，使许多还准备使用大量资金引进国外铝轮毂涂装线的生产企业，应用国产涂装制造装备。同时，用户企业对国产装备制造企业的支持是至关重要的，国家应引导国内用户企业积极采用国产装备。