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机械工业第一设计研究院

教授级高级工程师：黄奏美

       [摘要]较详细地叙述了我国工程机械结构部件及整机涂装在前处理工艺及设备、喷漆工艺及设备、涂层烘干固化及设备以及环境保护等方面的发展现状。结合目前国内工程机械涂装生产线在引进、自产应用中的一些弊端，提出了今后的发展方向、具体措施及建议。

[关键词]涂装工艺、设备、涂料、抛丸、膜厚、附着力、环境保护

1．慨述

工程机械产品的涂装作为产品竞争的第一环节各家都非常重视；为适应市场竞争的需要，许多生产厂家加大技改力度，提高产品涂装质量；与国际知名品牌产品相比，国内工程机械产品的涂装质量还有明显差异，涂层外观装饰性能有待进一步提高，主要表现在涂层的丰满度、平整度和光泽度等感观质量方面。存在差异的直接原因一是工件表面的平整度尚有明显差异，二是涂装原材料之间的差异。由于我国工程机械涂装发展较汽车行业晚5-10年，一直没有形成独立涂装体系；当国外工程机械行业公司进入后,促使工程机械涂装工艺及设备上有了较大发展，工程机械涂装发展到今天新的涂装体系已经基本形成。

2．涂装工艺

工程机械产品的特点是品种杂、规格多，体积大、重量重，不同产品生产特点和使用环境不同，生产纲领不同，涂装工艺各有特点。由于工程机械在九十年代以前生产纲领都较小；形不成批量生产，其典型工艺流程为：

结构件：抛丸（或喷丸）→清理→喷底漆→烘干→刮腻子→烘干→装配。

整机：清洗→水迹烘干→刮腻子→烘干→打磨擦净→面涂1→烘干→面涂2→烘干→成品。（水份干燥和腻子干燥大多数采取自干方式。）

工程机械涂装发展到现在，其典型工艺流程有比较大的变化，典型工艺流程为：

结构件：

（1）常用工艺：抛丸→清理→喷底漆→烘干→刮腻子→打磨擦净→中涂→烘干→面涂→烘干→装配。

（2）最新工艺：抛丸→清理→（脱脂、磷化、纯水洗喷）→水分干燥→底涂→挥发流平→面涂→流平→烘干→装配。

整机：清洗→水迹烘干→补腻子精饰及底部喷涂→烘干→成品

3．涂装材料

工程机械用面漆普遍采用可低温烘干的自干型涂料，品种主要有改性醇酸磁漆、丙烯酸工程机械磁漆、聚氨酯磁漆等，分别满足不同客户的要求。涂层采用低温烘干工艺，主要是提高其附着力和硬度。面漆与底漆、腻子和中涂体系必须配套，面漆材料是国内外产品涂装质量存在差别的主要因素，有待国内涂料生产厂商开发质优价廉的产品，以满足国内市场的需求。

4．工艺布局

工程机械结构件及整机涂装生产线主要由结构件抛丸清理室、整机清洗室、水分烘干室、打磨室、喷漆室、漆膜烘干室、精饰室和输送等设备组成。

工艺设备布置与产品特点和所采用的涂装工艺密切相关，产品是轮式还是履带式，刮涂何种腻子，是否采用中涂工艺等因素影响整个工艺布局。

工艺布局与生产线的输送方式密切相关，目前国内结构件涂装普遍采用具有积放功能的自行葫芦输送；整机涂装生产线主要有三种方式：双板链输送、转轨车输送和自行方式。两种方式设备按流水线布置，各工序均在独自的室体内完成。

5．涂装设备

5.1结构件抛丸清理室

结构件表面前处理采用自动抛丸清理工艺，抛丸处理是将磨料以一定的速度射向被处理的钢材表面，以磨料对钢材表面的冲击和磨削作用，将钢材表面的氧化皮、锈蚀产物及其它污物除去的一种高效率的表面处理方法。通过式抛（喷）丸清理室由清理室体、抛丸器、喷丸缸、喷枪、弹丸循环系统、通风除尘系统、底部结构、电气控制系统等组成。

(1)清理室体一般最佳位置安装抛丸器（数量根据抛丸量定），抛丸器倾斜布置保证工件的每一个部位均能被清理到，即要考虑到最长件，同时又要兼顾到最宽和最高件。工件在抛丸区抛打时必须要有匀速运动，同时室体大门必须关闭以保证丸粒不飞出室外，抛丸区室体内衬护板采用高锰铸钢护板，通用性、互换性好，耐磨寿命长。

(2)喷丸室出口端头设置一台喷丸缸，配备两把喷枪，内壁采用耐磨橡胶板防护，既保证设备的使用可靠性，同时降低设备造价。室体进、出口设有电动门，既可自动也可手动控制。

5.2水旋喷漆室

喷漆室由室体、送、排风系统、照明系统、漆雾处理系统、控制系统、可燃性气体浓度报警装置等组成。

(1)室体上部设置静压室，与喷漆室骨架设计成一体。静压室内布置有高效过滤无纺布，使送入室体内的洁净空气沿室体顶部按层流状态向下压送，有效控制漆雾的扩散。

(2)送风系统需设置初、中效过滤段、加热段（热源为蒸汽，冬季室内送热风≥15℃）。送风要求各截面风速均匀，避免漆雾外逸。

(3)漆雾净化效率要求达到99%以上；排风系统设有气水分离装置，经处理后排入大气。

(4)有机废气处理达到国家大气污染综合排放标准。

废气监控报警装置随时对室内可燃气体浓度进行监测，当溶剂浓度达到爆炸下限的25%时，立刻报警。

5.3底(面)漆烘干室

烘干室采用强制热风对流循环方式，烘干室能源主要有蒸汽、电、液化气、轻柴油等，该设备主要由室体、热风循环系统、废气净化设备组成。热风循环系统现都采用四元体加热炉（插入式风机，燃油加热系统，高温过虑器,废气处理一体结构）。升温速度快，室内温度均匀，温差<+5O℃。
5.4输送设备

结构件涂装工件输送：

（1）采用环链自行葫芦，该设备主要由钢结构、供电系统、载物车、葫芦、电控部分等组成。

(a)载物车为二车型，每组2套葫芦，选用国产优质环链葫芦，要求运行平稳可靠。

(b)电控采用PLC可编程序控制，要求能够实现连锁、互锁、故障诊断、报警等功能。另外自行葫芦在喷漆室和上、下件工位应具有升降功能。

(2)随着工程机械发展，生产量的提高，同时克服自行葫芦自身的缺点，在国内工程机械知名厂家涂装生产线逐步采用重型寄放输送机，发挥了积放式输送运行稳定可靠，故障率低，节约能耗等特点。

5.5整机清洗室

工程机械装配后表面一般留有油污，试车后又沾有大量灰尘，必须彻底清洗，才能保证良好的涂装质量。清洗室分为手工清洗室和自动清洗室，自动清洗室可设置在流水线上，也可单独设置，但难以满足多品种和不同污染程度的工件，在工程机械行业较少使用。在中小批量场合多采用手工清洗室，单独设置，使用高压清洗机进行喷射清洗，清洗彻底。

5.6整机喷漆室

喷漆室主要作用是提供良好的工作环境，以满足劳动安全卫生和环保的要求。喷漆室由室体、空调送风系统、漆雾净化系统等组成，按漆雾净化方式不同可分为湿式喷漆室和干式喷漆室。目前不少工厂仅从投资角度出发，较多采用干式喷漆室或喷烤房，干式喷漆室或喷烤房适用于生产纲领或者喷涂量较小场合，在批量生产时主要存在以下缺点：

(1)干式喷漆室或喷烤房一般采用无纺布或过滤棉过滤漆雾，很快就达到吸附饱和，若不及时更换，排风系统阻力增大，室内漆雾飞散现象严重。

(2)一般干式喷漆室或喷烤房设计参数按照汽车维修行业规定，室内风速偏小，不能有效抑制漆雾。

基于上述原因，一般整机喷漆室采用目前技术较为完善、国内外广泛使用的水旋喷漆室能够较好地满足生产要求。

5.7整机烘干室

整机涂装烘干工序有水迹烘干、腻子烘干、面漆烘干等，对于中小批量设置1～2台室体即可满足生产要求。整机烘干除满足一般烘干室的要求外，控温要求更高，只能在800C以下，否则就可能损坏产品。烘干室能源主要有蒸汽、电、液化气、轻柴油等，各地区应根据不同的能源情况合理选择。

6．工程机械喷涂系统

喷涂系统是整个涂装生产线的灵魂，其本身的质量、效果直接影响着工件的涂装品质。

6.1机械产品涂装要求

(1)膜厚

由于机械类产品普遍要求成膜要厚，想达到一定厚度，要求多遍喷涂，一次成膜要求任20μm以下的用低压喷涂，成膜在20-40μm的用中压喷涂，要求在40μm以上的用高压喷涂。

(2)机械强度

机械类产品的涂膜最重要的一点就是能防磕碰，抗磨擦，也就是机械强度高，要想达到理想的强度，必须考虑到成膜要厚，涂膜硬度高，附着力好。其中涂膜硬度的好坏要依靠漆本身质量和理想的烘烤效果。一般烤漆比自干漆硬度高，所以设计中一般采用烘烤的工艺。

(3)附着力

附着力是衡量机械强度的重要指标，前处理的好坏是附着力的核心，工程机械类产品结构件一般采用抛丸处理，处理后吹灰、前处理磷化、上底漆；其主要目的是使漆膜达到最佳附着状态。

喷涂方式的选择也影响附着力。漆前进速率越高(动能)，相对地附着越紧密，若有静电(电场能)，同样也可提高附着力。

(4)耐侯性

工程机械产品的工作环境在户外，那么就要求有很好的耐侯性，涂膜要能够耐腐蚀，抗户外恶劣环境，并且要求涂膜均匀，附着均匀，避免针孔、气泡。

(5)光泽

光泽的好坏完全依赖于雾化的精细程度。雾化越精细，光泽就越好，光泽是表面美观的最直接体现，工程机械类产品不要求光泽像汽车一样，但表面的美观同样是产品的质量象征，在达到其它技术指标的同时将光泽度提高。但工程机械要求—次成膜厚，要达到较理想的光泽，采用雾化相对较好的空气辅助式无气喷涂。

6.2喷涂工艺及相关设备介绍

(1)空气喷涂

空气喷涂是最传统的一种喷涂方式，它完全是依靠空气将漆“吹”成雾化，形成漆雾。常见的空气喷涂有重力式、虹吸式、压力罐式、泵输送式。

(2)无气喷涂

无气喷涂与空气喷涂原理截然不同，它的涂料雾化不依靠空气，因此称为无气喷徐。涂料是如何被雾化的原理是涂料被加至高压，当高压涂料至喷嘴时通过极小的孔，在压力的作用下自然将涂料雾化。

(3)空气辅助式无气喷涂(简称辅气或混气喷涂)是结合了空气和无气喷涂优点的新技术。这种技术应用至今，己得到充分地验证。它的原理是用压力比小一些的柱塞泵将漆加压，漆被压力雾化后并不完美，再结合空气帽中两路低压空气辅助二次雾化，这样涂料被雾化得比较好，又防止了前两种方式的弊病。

(4)静电喷涂

静电喷涂从工艺角度就是在前几种方式的基础上再加上静电，分为空气静电、无气静电和辅气静电喷涂。它的最大优点是涂料收益率明显提高，一般至少提高30％。因此在相同条件下可提高膜厚，增加饱满度和附着力。

(5)双组份系统

从涂料组份形式分为单组份和双组份涂料。我们常用的涂料以单组份居多，所以设备也是单组份设备，双组份涂料有专用设备，双组份涂料多数固化时间都很短,我们必须用—种专用的双组份设备。

(6)涂料循环系统及中央供漆系统

中央供漆系统是适合大批量生产作业的一种供漆万式，适于单组份、单色用量大的漆，比如在工程机械中常用的底漆和中涂漆，都可以用集中供漆。集中供漆的优点是管理使用方便、生产规范化、维护保养快捷、调漆供漆方式节省并有利于环保、调试检查方便、降低总成本、投资不大。由于工程机械生产批量不像汽车那么大，因此年用漆量不会太多，因此国内许多小批量生产的厂家部不适宜集中供漆，但也有个别机械企业使用了集中供漆，如徐州重型、徐州卡特彼勒等。

7．结束语

我国工程机械涂装水平还处在不均衡发展阶段，合资企业水平较高，随着国内一些汽车行业集团进入工程机械行业，以汽车涂装理念发展工程机械涂装已成为一种模式；涂装工程作为一个系统工程来考虑，抓好涂装材料、涂装工艺和涂装管理这三要素，随着工程机械产量提升，以及生产工序物流输送的逐步完善，促成了工程机械涂装新工艺的应用，如环保型喷粉工艺也在一些产品结构件中应用；簿板件阴极电泳涂装也正在推广之中；总之选择切合企业生产实际的涂装工艺和材料，强化工艺和设备管理，是提高产品外观质量和市场竞争能力的有力保证。

［作者简介］黄奏美（1963～），男，教授级高级工程师，注册设备监理工程师；从事工程机械涂装工程设计与研究二十多年。