卡车车厢涂装工艺设计2讲解.docx
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卡车车厢涂装工艺设计2讲解.docx
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卡车车厢涂装工艺设计2讲解
涂装工艺课程设计说明书
题目:
卡车车厢涂装工艺设计
学院:
环境与化学工程学院
专业:
应用化学班级:
11080303学号:
1108030309
学生姓名:
张雪
导师姓名:
赵春英
完成日期:
2013年6月19日
课程设计任务书
学院
环境与化学工程学院
专业
应用化学
学生姓名
张雪
班级学号
1108030309
课程设计题目
卡车车厢涂装工艺设计
实践教学要求与任务:
1、介绍卡车车厢涂装工艺的现状和发展动态,提出自己的设计思路。
2、根据卡车车厢涂装的质量要求,设计涂装前的前处理、底漆、中涂、面漆及后处理工艺。
确定各工艺的施工工艺规范。
3、对自己的设计内容给予评价。
4、撰写设计说明书。
工作计划与进度安排:
第一周查阅文献资料,确定设计案和各工序的工艺规范,完成实验。
第二周编制设计说明书。
指导教师:
2014年月日
专业负责人:
2014年月日
学院教学副院长:
2014年月日
成绩评定表
学生姓名
张雪
班级学号
1108030309
专业
应用化学
课程设计题目
卡车车厢涂装工艺设计
评
语
组长签字:
成绩
日期
20年月日
第一节:
工艺流程--------------------------------------------------2、3、4、5
第二节:
工艺设计说明-----------------------------------------5、6、7、8、9
一、前处理-----------------------------------------------------------------------5、6、7
二、涂装------------------------------------------------------------------------------8、9
第三节:
设备选用----------------------------------------------------9、10、11
第四节:
废液处理----------------------------------------------------11、12、13
一、设备
二、废液处理
第五节:
设计小结----------------------------------------------------14
卡车车厢涂装工艺设计
【前言】
载货汽车,一般称作货车,又称作卡车,指主要用于运送货物的汽车,有时也指可以牵引其他车辆的汽车,属于商用车辆类别。
一般可依造车的重量分为重型和轻型两种。
绝大部分货车都以柴油引擎作为动力来源,但有部分轻型货车使用汽油、石油气或者天然气。
卡车对燃油喷射时刻、燃油量的精确控制,达到优良的环保指标和更高的动力性,同时有效降低的油耗。
整车通过高温、高原、高寒地区的适应性标定,使动力适合国内各地区的使用环境。
底盘采用经过奔驰重卡技术优化的加强底盘,承载能力提高20%以上,同时加强了底盘板簧片长、宽、厚,比其它品牌承载能力提高,超强耐用使用成本低,重点满足用户对高速高效类产品需求。
目前,发达国家生产的皮卡均是高档产品,性能优良、价位不菲,不生产这种中低档皮卡,而其它发展中国家生产的同类皮卡性能和价格与我国相比又有较大差距,这就为我国中低档皮卡出口带来了机遇。
中东、北非、西亚等国对皮卡的需求量很大,进口关税又较低,我国生产的皮卡大有“用武之地”。
据不完全统计,国内几个销量大的品牌,如长城、中兴、一汽哈轻、扬子等,均已批量出口中东,有的厂家甚至建立了稳固的营销网络,年销量超过千辆。
今年上半年,皮卡出口势头良好,预计今后皮卡还要有一个较大的增长。
卡车发展到现在在使用功能上说变化已很少了,现在卡车的主要发展在于车厢的涂装变化。
.与传统的溶剂型涂料和其它浸涂、喷涂水性烘烤漆相比,阴极电泳涂料具有无可比拟的优越性:
涂底漆工序可实现完全自动化,适用于大流水生产;可得到均一的膜厚;泳透性好,提高了工件内腔的防腐蚀性,尤其是阴极电泳涂膜的耐腐蚀性;涂料利用率高;安全性比较高,是低公害涂料;涂膜的外观好,烘干时有较好的展平性。
因此卡车车身底漆涂装均采用阴极电泳涂装工艺。
【设计思路】
首先确定车厢基材,根据基材选择前处理工艺。
前处理过后是涂漆,一般先涂底漆,再涂中间漆,最后涂面漆,为了提高防护性和装饰性,在涂面漆后进行罩光。
涂漆过程中的涂装方法选择操作方便,效果达标的方法。
根据基材选择合适的底漆以及配套性的中间漆和面漆,整个工艺过程所使用的溶液以及漆料应该是价格实惠,无毒无害无污染。
对于底漆,一般选用阴极电泳涂装,这是因为——与阳极电泳涂装法相比,它具有如下优点:
被涂物不发生阳极溶解,使涂膜与底材的附着力和防腐蚀性能均有所提高;漆基中含有防止底材腐蚀的基团(如含氮基团),耐腐蚀性和泳透力均高于阳极电泳涂料,因而使被涂物的内腔和焊缝泳涂得更好。
采用底面合一电泳涂料,以兼顾耐蚀性和耐候性两方面的综合性能,
对于中间层,采用涂装效率高,涂膜质量好的无空气喷涂。
所用涂料是881-Z01环氧云铁中间漆,由环氧树脂、片状云母氧化铁、助剂、改性固化剂等组成的双组份涂料,具有优异的抗渗透屏蔽性能,良好的耐水、耐海水性能,耐化学品性能优异,漆膜坚韧,耐冲击。
主要用于底漆和面漆之间,主要作用是增加涂层厚度,降低造价,提高涂层的抗渗透性能。
面漆采用可喷范围广,生产效率高,适用性强的空气喷涂。
由于前道漆采用环氧云铁中间漆,为了与其配套,所用面漆使用丙烯酸聚氨酯面漆,是一种防护涂料,良好的耐水性,漆膜坚韧,光泽好,具有优异的装饰性能。
罩光可选用聚氨酯清漆,其漆膜丰满光亮,坚硬耐磨,附着力强,并且具有耐湿,耐潮,适用于木器,家俱及金属制品表面作保护之用
【设计方案】
对于钢铁基材,前处理工序主要包括除油、除锈,中和,表调,磷化;涂装工序主要包括涂底漆(阴极电泳涂装),涂中间漆(无空气喷涂),涂面漆(空气喷涂),罩光(空气喷涂)
第一章阴极电泳工艺流程
序
号
工序名称
处理
方式
工艺参数
备注
时间(min)
温度(℃)
1
滑橇锁紧检查+预清理转挂至前处理输送链
自动+手工
RT
推杆悬链一般不带滑橇
2
前处理
如采用旋转输送机,设备
长度可缩短约20%
2.1
热水洗
喷
0.5
50±5
2.2
预脱脂
喷
0.5-l.O
50±5
2.3
脱脂
浸
3
50±5
2.4
水洗
喷
0.5
RT
2.5
水洗
浸
浸入即出
RT
出槽喷新鲜工业水
2.6
表面调整
浸
浸入即出
RT
2.7
磷化
浸
3
40±5
2.8
水洗
喷
0.5
RT
2.9
水洗
浸
浸入即出
RT
出槽喷新鲜工业水
(2.10)
钝化
浸
浸入即出
RT
(2.11)
水洗
喷
0.5
RT
2.12
循环纯水洗
浸
浸入即出
RT
2.13
洁净纯水洗
喷
0.25
RT
纯水电导≤10us
3
沥干
自动
4
电泳涂装
如采用旋转输送机,设备
长度可缩短约20%
4.1
阴极电泳
浸
3.0-4.0
28±1
出槽喷4.2槽液或新鲜uF
液+纯水
4.2
UF液洗
喷
0.5
RT
补加4.3的槽液
4.3
UF液洗
浸
浸入即出
RT
4.4
洁净UF液洗
喷
0.1-0.2
RT
布置在4.3的出口
4.5
循环DI水洗
浸
浸入即出
RT
4.6
洁净DI水洗
喷
O.1—0.2
RT
布置在4.5的出口
5
沥干/转挂
6
电泳烘干
热风循环
30
车身180
保温20分
7
强冷
强制冷却
车身≤50
缓冲
电泳烘干后设有跑空缓冲线
8
滑橇解锁
自动
RT
9
电泳察检查/钣金修整
手工
≥20
离线钣金修补
手工
≥20
间歇
10
转挂
自动
车身离开底漆滑橇
底漆滑橇返回/存放
11
上遮蔽
手工
≥20
12
喷车底防护涂料
自动+手工
≥20
13
下遮蔽
手工
≥20
14
转挂
自动
≥20
车身放到面漆滑橇上
15
焊缝密封胶
手工
≥20
16
铺沥青垫片
手工
≥20
17
聚氨酯喷涂
自动
≥20
18
胶烘干
热风循环
15
140
19
强冷
强制
车身≤50
缓冲
烘干后设跑空缓冲线
AUDIT
手工
离线工位
20
电泳检查,打磨
手工
≥20
电泳离线打磨
≥20
间歇
21
中涂准备室
手工
≥20
22
擦净+气封
自动
≥20
23
喷中涂
≥20
23.1
手工喷涂
手工
≥20
23.2
自动喷涂
自动
≥20
23.3
检查补喷
手工
≥20
24
晾干
≥5
≥20
25
中涂烘干
热风循环
30
车身150
保温20分
26
强冷
强制冷却
车身≤50
缓冲
中涂烘干后设跑空缓冲线
27
中涂检查/打磨
手工
≥20
中涂离线打磨
手工
≥20
间歇
28
面漆前编组
30
擦净+气封
自动
≥20
31
喷面漆
≥20
31.1
手工喷涂
手工
≥20
31.2
自动喷涂
自动
≥20
31.3
检查补喷
手工
≥20
31.4
水性漆预留
31.5
手工喷涂
手工
≥20
31.6
自动喷涂
自动
≥20
31.7
检查补喷
手工
≥20
32
晾干
≥5
≥20
33
面漆烘干
热风循环
30
车身140
保温20分
34
强冷
强制冷却
车身≤50
缓冲
面漆烘干后设跑室缓冲线
35
检查、修饰
手工
≥20
点修补
手工
≥20
间歇
大返修准备
手工
≥20
间歇
大返修去面漆喷漆室
AUDIT
手工
离线工位
36
安装装饰件、成品标识
手工
≥20
37
面漆后编组
38
转挂
车身离开面漆滑橇
面漆滑橇返回,存放
39
喷蜡,涂黑漆
手工
≥20
40
送总装车间
第二节工艺设计说明
一、前处理
钢铁件前处理常用工艺钢铁表面的预处理一般包括除油、除锈、磷化等工艺过程,具体为:
脱脂一水洗一水洗、表调处理~磷化一水洗一水洗—去离子水洗。
现将主要工序作如下达说明:
1.脱脂
将工件表面油污除去。
除油的方法有碱性溶液除油、乳化剂除油、溶剂除油及超声波除油等。
碱性溶液是一种常用的除油剂,它是利用强碱对植物油的皂化反应,形成溶于水的皂化物达到除油脂的目的。
纯粹的强碱液只能皂化除掉植物油脂而不能除掉矿物油脂。
因此人们通过在强碱液中加人表面活性剂,利用活性剂的乳化作用达到去除矿物油的目的。
碱性溶液除油剂一般采用NaOH、NaC03等,如采用浸溃法,溶液浓度控制在3%一6%;采用喷淋法时,溶液浓度可控制在0.5%一3%。
碱性溶液的除油能力随PH的升高而增强。
温度对除油速度的影响,一般来讲温度高,能加快除油速度,但温度太高会使表面活性剂分解,影响除油效果。
碱性溶液除油一般在钢铁槽中进行温度为50℃一80℃之间,除油次数取决于产量和油污程度,一般为1一2次,对于大批量的零件可采用压力喷射的施工工艺。
乳化剂除油:
利用乳化剂的润湿、乳化、增溶和分散等能力,除去工作表面的油污。
如OP乳化剂等。
溶剂除油:
利用有机溶剂对油脂的溶解能力,除去工件表面的油污,常用的有机溶剂有汽油、煤油、松香水等。
电解除油:
NaOH10~20g/L温度60~80℃
Na2CO350~60g/L电流密度5~10A/dm²
Na3PO450~60g/L时间阴极1min
阳极15s
化学除油:
NaOH60~80g/L温度80~90℃
Na2CO320~60g/L时间2~10min
Na3PO415~30g/LpH12~14
Na2SiO45~10g/L
2.水洗
水洗为主要辅助工序,在脱脂、磷化后都采用,以清除残存在工件上的各种溶液的残渣,水洗彻底与否直接影响工件涂层的质量和防腐能力。
为节约能量,此二道水洗可采用逆流漂洗技术。
在磷化后的最后一道水洗应采用去离子水洗以确保磷化质量,电导率应控制在20左右。
热水洗:
流动热水
温度>80℃
时间20~30s
pH8~9
冷水洗:
流动冷水
温度常温
时间20~30s
PH7
冷水洗
流动蒸馏水
温度常温
时间1min
PH4~5
3.表面调整
磷化前的表面调整处理,可消除由于碱性脱脂而造成的表面状态不均匀性,经磷酸钦盐溶液(胶体)预处理的零件表面(界面)能产生电位,活化表面,从而产生大量的自由能,增加了磷化晶核数目,使晶粒变得更加微细,加速成膜反应。
表面调整剂主要有两类:
一种是酸性表调剂,如草酸,另一种是胶体。
两者应用都非常普及,两者兼备有除轻锈的作用,在磷化前处理中是否选用表调工序和选用哪一种表调剂是由工艺和磷化膜的要求来定的。
一般原则是涂漆前打底磷化、快速低温磷化需要表调。
如果工件在进人磷化槽时,已经二次生锈,最好采用酸性表调但酸性表调只适合于〕50℃的中温磷化。
一般中温锌钙系不表调也行,铁系不需要表调。
参数:
多聚磷酸钠3g/L温度55~65℃
K2TiF6·H2O1g/L时间30~90s
NaH2PO41g/LpH4~5
方式沉浸
4.磷化
将工件在磷化液中,由一定温度下进行化学反应,使其表面生成一层难溶的磷酸盐保护膜,磷化膜可显著提高涂料对金属的附着力,提高耐腐性。
磷化处理基本方法有浸人法和喷淋法两种,磷化质量虽然在很大程度上取决于除油、除锈的质量,但喷淋法对于提高磷化质量也是一种有效的工艺手段,并且能缩短工艺时间,但存在如下缺点:
①由于飞溅容易腐蚀设备;
②工序间容易生锈;③结晶粗大; 浸入法的优点有:
①只要液体能达到的地方都能实现处理目标; ②易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜,与阴极电泳具有良好的配套性。
浸入法的缺点有:
①没有冲刷辅助作用;②处理速度慢。
目前在国外汽车行业一般采用喷浸相结合的工艺。
参数:
Zn(H2PO4)240g/L温度60~70℃
Zn(NO3)2120g/L时间3~7min
总酸度80~85点pH2~3
游离酸度6~6.5点方式沉浸
二、涂装
1、阴极电泳(底漆)
阴极电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法,以被涂物为阴极,所采用的电泳涂料是阳离子型(带正电荷) 它是将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽中作为阳极,在槽中另设置与其相对应的阳极,在两极间通直流电,在被涂物上析出均匀的水不溶的涂膜的一种涂装方法。
与传统的溶剂型涂料和其它浸涂、喷涂水性烘烤漆相比,环氧树脂阴极电泳涂料具有一定的优越性:
涂底漆工序可实现完全自动化,适用于大流水生产;可得到均一的膜厚;泳透性好,提高了工件内腔的防腐蚀性,尤其是阴极电泳涂膜的耐腐蚀性;涂料利用率高;安全性比较高,是低公害涂料;涂膜的外观好,烘干时有较好的展平性。
环氧树脂1.0温度常温
二乙醇胺1.2时间1~3min
甲苯二异氰酸酯1.0pH6.0
异辛醇1.1
2、二级冲洗
二级冲洗是对电泳涂层做两次冲洗。
在次系统中,超滤透过液仅供给最后一级(第二级)冲洗水槽。
第一级冲洗用水是由第二级冲洗之后的水来补充的。
二级冲洗可减少对超滤液的需要量,涂层的冲洗质量也较好。
3、冷水洗
流动蒸馏水
温度常温
时间1min
4、烘干
5、无空气喷涂(中间漆)
无气喷涂是利用压缩空气作动力,驱动高压泵,将涂料吸入并增至(14.71-24.52MP),然后通过一个特殊的喷嘴小孔喷出,喷漆速度非常高(100m/s),当受高压的涂料离开喷嘴到达大气中时,使立即剧烈膨胀,雾化成极细小的漆粒高速地喷到被涂物上。
因涂料雾化不用压缩空气。
所以称无空气喷涂。
由于利用高的液压,故又称高压无空气喷涂。
881-Z01环氧树脂52.0%黏度0.22~0.24Pa·s
铝粉浆10.0%压力>11.77MPa
催干剂2.2%
二甲苯6.8%
云铁13.0%
氧化铁红1.0%
偏硼酸钡12.0%
氧化锌4.0%
6、烘干
7、空气喷涂(面漆)
空气喷涂是目前油漆涂装施工中采用得较广泛的一种涂饰工艺。
空气喷涂是利用压缩空气的气流,流过喷枪喷嘴孔形成负压,负压使漆料从吸管吸入,经喷嘴喷出,形成漆雾,漆
雾喷身到被涂饰零部件表面上形成均匀的漆膜。
空气喷涂可以产生均匀的漆,涂层细腻光滑;对于零部件的较隐蔽部件(如缝隙、凹凸),也可均匀地喷涂。
用于各种材质、形状大小不
同的工件涂装,如机械、化工、船舶、车辆、电器、仪器仪表、玩具、纸张、钟表、乐器等。
羟基丙烯酸树脂55.0%黏度0.35~0.46Pa·s
钛白粉25.0%压力0.4MPa
填料6.5%
流平剂2.0%
分散剂3.5%
干燥剂1.5%
防沉剂2.0%
混合溶剂4.5%
8、烘干
9、罩光
为了保护漆层(或贴花)、提高面漆层的光泽及装饰性,面漆层最后涂一道清漆的工序。
原料固化剂97.75%
无水溶剂2.25%
羟基醇酸树脂84.8%
催化剂0.54%
流平剂0.45%
溶剂14.2%
10、烘干
第三节设备选用
电泳涂装各单元设备主要包括以下几个部分
(1)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。
(2)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。
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。
(3)阳极系统
其作用是将阳极与槽液隔离,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。
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
(4)超滤系统
超滤系统的作用是产出超滤液,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。
(5)直流供电系统
直流供电系统目的是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。
(6)后冲洗系统
后冲洗系统目的是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。
该系统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。
(7)烘干系统
其目的是使湿漆膜交联固化,形成最终漆膜。
它是通过外加热源,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。
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。
(8)加漆系统
加漆系统的作用是向槽内补加新漆,使槽液固含量保持平衡。
通常采用带搅拌的不锈钢釜,搅拌熟化后经加料泵打入电泳槽中。
电泳漆在制造过程中要加入低沸点溶剂,同时对于双组份电泳漆色浆和乳液需要混均,单组份电泳漆需要分散调配,这就是熟化的目的。
在这个过程中熟化时间就是控制点。
(9)辅助系统
辅助系统的管理包括挂具的清理维护、输送链接油盘的清理维护、输送链链速的控制及备用槽及倒槽检修清理。
第四节废水处理
1.废水处理构筑物及设备均设置在处理厂内,处理厂布置顺水流方向,依次为格栅、调节池/一级提升泵房、接触絮凝沉淀池、清水池及送水泵房,并配套建设相应的加药和污泥浓缩及脱水
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