电泳涂装的设备管理及工艺

1浅谈电泳涂装的设备及工艺管理2前言相关设备的运行及管理工艺参数的控制与管理电泳涂装过程中易发生的涂膜弊病及防治措施结束语电泳涂装的设备及工艺管理3前言自上世纪七十年代阴极电泳涂料获得实际应用以来，汽车底漆涂装工艺发生了根本性的变革。目前，汽车车身底漆涂装均采用阴极电泳涂装工艺。由于电泳涂装相关设备多，自动化程度高，参数控制复杂，因此，搞好电泳涂装设备的管理和工艺控制，对保证电泳涂装线的正常运行和涂装质量非常重要。电泳涂装的设备及工艺管理4电泳涂装各单元设备包括以下几个部分：1.槽液循环系统；2.槽液过滤系统；3.槽液热交换系统；4.阳极系统；5.超滤系统；6.直流供电系统；7.后冲洗系统；8.烘干系统；9.加漆系统；10.辅助系统。下面就各系统的运行及管理要点作一下简要叙述。一、相关设备的运行及管理5（一）槽液循环系统电泳漆是液-液-固三相混合的悬浊液。原漆固体份含量较高，粘度大，稳定性相对较好，可长期存放（一般为3~6个月）。配制成槽液（即工作液）后，固含量较低，粘度明显下降，稳定性也变差，要保证槽液处于长期稳定均一状态，就需外加机械力循环搅拌槽液。一般循环搅拌方式可分为槽内循环和槽外循环两种。由于安装位置等因素的限制，目前均采用槽外循环方式，或以槽外循环为主、辅以局部槽内循环。槽外循环采用槽体外设置循环管路，由循环管路上配置的循环泵提供机械能，使槽液由槽内底部的循环喷嘴喷出，槽液在槽体底部处于湍动状态，整体处于流动状态。循环效果决定于循环泵的流量、扬程、循环喷嘴的结构尺寸、数量、安装位置等。控制点：简单的说，槽外循环管路是由泵、管线、喷嘴及阀门组成的，判断泵的工作状态、管线是否畅通、喷嘴是否完好畅通、阀门是否好用、管路是否有泄漏点，就是日常检查维护的工作任务。其中管路上配置的压力表显示的压力就是控制点。一、相关设备的运行及管理6具体地说，判断管路是否有泄漏点，可通过肉眼观察确定；判断泵的工作状态可通过耳听泵的运行声音、观察记录泵的进出口压力变化来确定；判断管线是否畅通、喷嘴是否完好畅通、阀门是否好用可通过观察记录所设置的压力表压力变化、触摸管线外壁温度的变化来确定。对控制点的管理：在上述控制点中，既有对压力表直接显示数据的控制，也有操作经验控制，以前者为主、后者为辅。需要建立完整的巡检记录，对循环管线中的每一块压力表跟踪记录，判定各主要部位工作状态是否正常，为设备的检修维护提供依据。（二）槽液过滤系统汽车车身的结构复杂，难以避免铁屑等机械杂质带入到电泳槽中；电泳槽是敞口的，面积较大，上面设有悬链，也难以避免落入机械杂质、润滑油脂等；磷化渣、铁离子等杂离子的混入以及槽液的长期运行将产生絮凝颗粒等等。这些杂质的存在将严重影响漆膜质量和槽液的稳定性，必须及时除去。目前均采用在管路中设置管式过滤器。在新建电泳线中也有在溢流口处设置磁性过滤装置,吸附铁屑铁粉等颗粒的。一、相关设备的运行及管理7管式过滤器可分为滤袋式和滤芯式两种。滤袋式又可分为单袋、多袋等形式。滤袋采用无纺织物或纺织物制成，滤芯一般采用纤维或塑料烧结而成。目前常采用滤袋式。槽液的过滤效果取决于滤材的过滤精度和循环管吸入口的位置。电泳线一般采用50或75um规格的滤袋。控制点：滤袋使用一段时间后，随着滤出物的积累，过滤器入、出口两端压差增大，当达到一定数值时需要更换滤袋，这就是过滤系统的控制点。简单地说，就是确定何时更换滤袋。对控制点的管理：过滤器压差的变化是判定更换滤袋的依据，因此必须定期记录过滤器出入口压力表显示的压力值。一般压差控制在0.05-0.08Mpa范围内，或根据滤袋的使用要求确定。对于多袋式过滤器，应建立定期全部更换的制度。因为多袋式过滤器中滤袋数量多，容易发生某一个滤袋被击穿而压力显示正常的情况，此时已经不能达到正常过滤效果。如果过滤器压差上升过快，滤袋更换频繁，则应及时检测电泳槽液中的杂离子含量及细菌量，确定是否超标，以便采取相应的处理措施。一、相关设备的运行及管理8（三）槽液热交换系统槽液的循环搅拌需要外加机械能，最终将转化为热量；电泳涂装过程是一个放热过程，放热量较大。当这些热量大于槽液的散热量时，槽液温度将不断升高；反之，则槽液温度不断下降。采用在循环管路中设置换热器，一般选用板式或列管式。冷却介质选用7-10℃的冷水，加热介质选用40-45℃的温水。如厂房内环境温度能保证在10℃以上，可不考虑加热。由于夏季很难保证冷却水的温度，常采用冷冻机组或冷却塔来提供冷量。控制点：换热系统的目的是控制槽液温度，通过换热介质与槽液交换热量来实现。换热量的大小与换热器的工艺参数有关，也与换热介质的进口温度和流量、槽液的流量有关。也就是说，我们可以通过控制换热介质的进口温度和流量、槽液的流量来实现对槽液温度的控制。这就是热交换系统控制点。对控制点的管理：由于所涉及流量很大，难以计量，一般是通过温度的变化调整阀门的开度（即流量）控制换热量。温度测量点的设置在工艺设计时已经确定，日常管理时需要对每个温度测量点建立定期跟踪记录，而阀门开度的控制属于经验性操作，也可以对阀门手柄的旋转角度进行记录，如：开90°、闭180°等，便于有效积累经验。一、相关设备的运行及管理9换热器也需要定期进行清理，清除换热面上的沉积物，以保证换热效率。（四）阳极系统将阳极与槽液隔离，防止因金属阳极的溶解而污染槽液；排除多余的酸，避免在槽液中积累。目前均采用阳极隔膜工艺，一般由极板、极罩、极液循环管路、泵、贮槽、去离子水供给管路、参数控制系统等组成。极罩可分为板式、管式两种。管式极罩具有体积小、重量轻、极液循环效果好等特点，因此目前普遍采用。阳极系统在电泳槽中采用阳极隔膜将阳极板、阳极液与槽液分隔开，形成单独的系统；由于阳极隔膜是一种半透膜，具有选择透过性，因此阳极液与槽液之间并不是完全隔离的，槽液中部分组份可以渗透到阳极液中，如：酸根离子等。控制点：在电泳过程中，阳极区不断产生氢离子，必须及时排出，否则将渗透到槽液中，造成严重影响。因此需对阳极液中酸含量（即氢离子含量）进行控制。一、相关设备的运行及管理10对控制点的管理：阳极液中的酸含量可用PH值、电导率两项参数衡量，PH值低、电导率高表明酸含量高，需要排放，并用去离子水补充。因此需要定期检测阳极液的PH值和电导率，建立检测记录。阳极液PH值控制在3-5，电导率控制在300-500us/cm。新建电泳线的阳极液贮槽上一般设有电导率仪，可自动控制阳极液的酸含量。即使这样，也应定期取样检测，避免出现问题。需要定期检查每个阳极罩内的阳极液循环流量，及时调整，并建立巡检记录，为设备维护检修提供依据。阳极罩要求密封良好，避免槽液进入阳极液。一旦槽液进入到阳极液中，通电时将涂敷在阳极隔膜的内表面，使阳极隔膜失效。正常时阳极液是清澈透明的，如发现混浊则表明有槽液混入，应立即关闭极液泵（在电泳涂装时应切断直流电源），查出泄漏点，并将该极罩与系统隔绝，更换阳极液，停产后应立即检修或更换。对此应建立巡检记录。阳极膜长期使用后也将逐渐老化，直接表现是膜电阻增大，导致直流电源的电流显著下降，此时需要更换阳极膜。一、相关设备的运行及管理11（五）超滤系统产出超滤液，为后冲洗提供清洗液；回收电泳漆；控制槽液组份。超滤装置的核心是超滤膜，超滤膜目前有卷式、管式、板式、中空纤维式等，其中卷式超滤膜组件具有体积小、膜面积大的优点，已开始普及。槽液通过超滤器被浓缩后回到主槽，同时分离出清液（即超滤液），该清液用于清洗湿漆膜表面的浮漆后返回主槽中。这个过程即保证了槽液容积不变，又达到了清洗和回收的目的。控制点：要达到预期的清洗效果，就要保证有足够的超滤液量。当涂装线建成时，生成超滤液的最大量已经确定；随着超滤系统的连续运行，超滤膜表面将被沉积物堵塞，超滤器的工作效率下降，直接表现为超滤液的透过量（即生成量）下降。而超滤液的透过量就是控制点。对控制点的管理：当超滤器透过量下降到最大值的某一比例时，如：60%或70%，就需要对超滤器进行清洗，此时应及时按操作程序对超滤器进行清洗，否则将影响超滤膜的使用寿命。如果在正常情况下超滤器需要频繁清洗，则表明超一、相关设备的运行及管理12滤膜已经老化，需要更新。为此，需要建立超滤透过量及超滤器清洗记录，对超滤透过量定期检查记录，为超滤膜的清洗和更换提供依据。此外，超滤液应是清澈透明的；如果混浊，则表明膜组件有密封不严的地方，槽液有泄漏。为保证清洗质量，不影响超滤膜使用寿命，应及时检修维护。（六）直流供电系统为电泳施工提供直流电。目前均采用恒定电压的方式，通过直流稳压电源将交流电变为直流电，在电泳施工过程中选定某一电压值进行涂装。直流供电系统是由直流电源、阴极汇流排、挂具和工件、电泳槽液、阳极膜、阳极液、阳极管、阳极汇流排等元件组成的串联电路，而每个挂具之间、每个阳极管之间则是并联的。对于串联电路，每个元件的电流都是相等的，而电压因电阻不同而不同；对于上述系统来说，阴极汇流排与挂具的接触电阻、槽液的电导率、阳极膜的电阻、阳极液的电导率等都在不断发生变化，其中阴极汇流排与挂具的接触电阻、阳极膜的电阻将随着设备的运行而显著增大，槽液的电导率、阳极液的电导率可受人为控制，变化不大。一、相关设备的运行及管理13控制点：因此要保证真正意义上的（即工件与槽液接触段）恒定电压，更应注重对电流的控制。对控制点的管理：上述分析表明，将电流控制在一定范围内是我们的目的，一般来说电泳工件上的电流密度应达到3～5A/m2，可通过调整电压的方式来实现控制电流。为此需要定期记录电压及电流值，为检修维护提供依据，为电压调整提供依据。由于直流电源的输出功率是有额定值的，因此当电压调高到一定值后，电流不再增大，此时必须更换阳极膜或检查维修接触点等部位。一、相关设备的运行及管理14（七）后冲洗系统冲洗沾附在湿漆膜表面的浮漆、气泡、颗粒等，保证烘干后的漆膜外观质量；回收浮漆，提高漆的利用率。有喷淋和浸洗两种方式，一般电泳线常采用喷浸结合的工艺。冲洗液采用超滤液和去离子水，其中超滤液冲洗起到了回收浮漆、减少排放量的作用。控制点：喷淋冲洗压力高，清洗效果好，但不能充分清洗工件的内腔表面；浸洗能充分清洗工件的内腔表面，但要保证工件与洗液的相对流动性好，才能达到好的清洗效果。对于喷淋冲洗，要保证冲洗压力和冲洗液量；对于浸洗，则要保证洗液在槽内的循环流速。针对每道清洗工序，洗液要保证相应的洁净度，因此新鲜洗液的补充量是一项很关键的指标。对控制点的管理：喷淋的压力与泵的扬程、阀门的开度、管线及喷嘴是否通畅有关，泵的出口压力下降、阀门开度小、管线或喷嘴堵塞都将导致喷淋压力下降、喷淋量减小。浸洗槽内洗液循环流速也与循环泵的扬程、阀门的开度、管线及喷嘴是一、相关设备的运行及管理15否通畅有关，泵的出口压力下降、阀门开度小、管线或喷嘴堵塞都将导致循环流速下降。需要注意的是，当管线或喷嘴堵塞时，其前端设置的压力表显示的压力值将增大。因此需要对泵的进出口压力、阀门的开度、管线上设置的压力表以及喷淋状态等建立记录，定期巡视检查，也为设备检修维护提供依据。对新鲜清洗液的补充情况也要建立记录，以便及时发现问题，保证洗液清洁度。洗液清洁度可用肉眼观察及测定固体含量的办法判定。（八）烘干系统使湿漆膜交联固化，形成最终漆膜。通过外加热源，将热量传递到工件表面，使湿漆膜温度上升，达到交联固化温度。按热源种类，可分为电加热、燃料加热等；按加热方式可分为直接式、间接式；按热传导方式可分为辐射加热、对流加热等。控制点：湿漆膜的固化是一个化学反应过程，也是一个吸热过程，需要吸收能量，从而改变分子结构。固化的结果是使小分子形成大分子，使漆膜各项性能得到保证。需要吸收的能量由固化温度和固化时间来衡量，固化温度和固化时间有具体的控制范围，固化温度一般为170-180℃，固化时间一般为20-30min。一、相关设备的运行及管理16对控制点