汽車涂裝線前處理除雜質(zhì)系統(tǒng)

崔德源，王雪，陶禹，郭昂，曲銀燕

（中國(guó)汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300000）

引言

車身涂裝的主要目的是提高車身的防護(hù)性和裝飾性，增強(qiáng)車身防腐蝕能力，改善車身外觀；另外國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)保的要求越來越高，為了更有效地減少汽車制造過程中造成的污染，更好地保護(hù)環(huán)境，車身涂裝致力于各種新工藝、新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的研究與應(yīng)用，不斷提升轎車車身涂裝質(zhì)量[1]。為了增強(qiáng)車身底材鋼板與涂層間的附著力，提高車身底材的抗腐蝕能力，在涂漆之前要對(duì)白車身進(jìn)行表面處理。轎車車身材料一般是鋼板，車身在進(jìn)入涂裝車間之前，經(jīng)過貯藏、沖壓拉延、焊接、修磨甚至烘烤等處理過程。在這些處理過程中，不可避免地帶人大量的防銹油、拉延油等油脂類物質(zhì)，而在壓延和焊裝過程中又產(chǎn)生大量的鐵粉、鐵屑以及殘膠等雜物，脫脂工序是清除這些油脂、雜物的重要工序。前處理就是在噴涂油漆之前對(duì)尚未著漆的車身進(jìn)行徹底的清潔，消除面上存在的塵埃、油污等一切雜質(zhì)。而前三道工序是除渣、除鐵屑的主要工序。

近年來，我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)涂裝已經(jīng)達(dá)到世界頂級(jí)水平，本文根據(jù)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)涂裝線應(yīng)用的幾種前處理除雜質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，反映了目前汽車涂裝線前處理脫脂除雜質(zhì)的設(shè)備配置水平[2]。

1　除渣系統(tǒng)流程

1.1　旋液分離器+磁性過濾器+紙袋過濾機(jī)系統(tǒng)（圖1）

車身經(jīng)過噴淋處理后，鐵屑、焊縫膠等雜物進(jìn)入槽體，槽體設(shè)計(jì)成帶錐的迷宮結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)等沉淀在錐斗中，通過錐底的循環(huán)泵將沉積的雜質(zhì)源源不斷的抽出，首先進(jìn)入旋液分離器，旋液分離器利用固體顆粒物自身的重力在離心加速運(yùn)動(dòng)下分離出來，從根本上說，較重的物質(zhì)（平均比重較大的物質(zhì)）被分離出來，通過底部的排渣口，定時(shí)排放到紙袋過濾機(jī)中，進(jìn)行進(jìn)一步的處理，同時(shí)清液繼續(xù)循環(huán)進(jìn)入磁性分離器，鐵性雜質(zhì)受到插在過濾器中密集排列的高磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁棒的作用，鐵性雜質(zhì)被吸附在磁棒套管壁的表面上，不含鐵性雜質(zhì)的液體則經(jīng)由輸送管道被輸送走。經(jīng)過予先設(shè)定好的時(shí)間后，磁棒自動(dòng)升起，過濾器自動(dòng)進(jìn)行反沖洗，失去磁棒吸力的鐵性雜質(zhì)落入濾器底部，由排污管道排出。隨后，磁棒下落，重新開始過濾。清液回工藝槽，排渣口定時(shí)排放至紙袋過濾機(jī)。含有濃渣的液體進(jìn)入紙袋過濾機(jī)，需要過濾的液體通過過濾紙，固體顆粒被截留在過濾紙上面，清潔的液體回送到干凈的水槽。當(dāng)濾紙上面的固體顆粒堆積到一定的高度，液體也無法通過濾紙了。濾紙上的液位慢慢升高，此時(shí)開動(dòng)上部的觸點(diǎn)開關(guān)，啟動(dòng)馬達(dá)，過濾機(jī)走紙，過濾紙隨著履帶走動(dòng)，把固體顆粒排到濾渣箱里。

圖1　旋液分離器+磁性過濾器+紙袋過濾機(jī)系統(tǒng)

此種配置的前處理除渣系統(tǒng)特點(diǎn)設(shè)備投資適中，操作簡(jiǎn)單，占地面積較小，不足之處是濾紙消耗大。是近年來在涂裝線上應(yīng)用較多的除渣系統(tǒng)類型，在商用車、轎車涂裝線上都有應(yīng)用。

1.2　組合過濾器+緩沖槽+常壓過濾器系統(tǒng)（圖2）

圖2　組合過濾器+緩沖槽+常壓過濾器系統(tǒng)

此系統(tǒng)采用全通量處理形式，槽體中的含鐵屑、焊縫膠和纖維等雜質(zhì)的液體，通過連通管路全通量通過組合過濾器，組合過濾器分六個(gè)區(qū)（如圖3），首先進(jìn)入初效過濾區(qū)，通過大孔徑的濾籃分離出較大顆粒的雜質(zhì)。其次進(jìn)入一級(jí)磁棒區(qū)，在磁棒的吸附作用下，將大顆粒的鐵屑和鐵粉等吸附。然后進(jìn)入二級(jí)過濾區(qū)+二級(jí)磁棒區(qū)，對(duì)較小顆粒的鐵屑等雜質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的分離，最后通過斜板沉淀區(qū)將細(xì)小顆粒的纖維等雜質(zhì)除去。清液通過高度差溢流到緩沖槽，由水泵提供動(dòng)能進(jìn)行加熱循環(huán)和噴淋。吸附的雜質(zhì)由預(yù)先設(shè)定好的程序，定時(shí)在進(jìn)行排放，設(shè)備內(nèi)部設(shè)有反沖洗和壓縮空氣增壓排放等功能，進(jìn)而提高排放效率和縮短排放時(shí)間。

圖3　

此種配置的除渣系統(tǒng)特點(diǎn)設(shè)備集成度高，全自動(dòng)程度高，不足之處是占地面積較大，對(duì)主槽和緩沖槽的壓差要求大，適合中檔的涂裝生產(chǎn)線。

1.3　HRVC全自動(dòng)過濾器+紙袋過濾機(jī)系統(tǒng)（圖4）

圖4　HRVC全自動(dòng)過濾器+紙袋過濾機(jī)系統(tǒng)

系統(tǒng)運(yùn)行過程中，水泵將槽體中的含鐵屑、焊縫膠和纖維等雜質(zhì)的液體抽出，輸送到HRVC中，通過多個(gè)高強(qiáng)度的過濾元件并聯(lián)，對(duì)各種類型的雜質(zhì)同時(shí)進(jìn)行過濾和分離，清液回到工藝槽進(jìn)行循環(huán)或者噴淋。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，HRVC濃縮的雜質(zhì)越來越多，在壓差傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)下，由程序自動(dòng)判定進(jìn)行脈沖震動(dòng)反吹和清水反沖洗，將分離出來的雜質(zhì)排到紙袋過濾機(jī)中進(jìn)行進(jìn)一步處理。

此系統(tǒng)對(duì)雜質(zhì)特性無要求，可以除去磁性分離器系統(tǒng)無法除去的非鐵粉類雜質(zhì)和膠體類雜質(zhì)，同時(shí)可以完全代替后續(xù)的袋式過濾器。不足之處是設(shè)備投資較大，供貨周期長(zhǎng)，也存在濾紙等一定的耗材。

1.4　迷宮式槽體+旋液分離器+組合磁輥過濾器系統(tǒng)（圖5）

由圖5可以看出，工藝槽體本身具備初步分離功能，利用迷宮結(jié)構(gòu)，將較大顆粒的雜質(zhì)進(jìn)行攔截和沉降，集中收集到錐底，在程序的控制下，定時(shí)將濃渣排放到組合磁輥過濾器中。另外，大部分較為干凈的液體由水泵抽出輸送到旋液分離器中進(jìn)行分離，底部定時(shí)排渣到組合磁輥過濾器中。組合式分離裝置采用永磁材料，產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，磁性雜質(zhì)被吸附在大直徑不銹鋼磁輥上。加之箱體內(nèi)安裝有與滾筒成同心圓的液體導(dǎo)流板，二者的結(jié)合使被分離液體中的磁性雜質(zhì)最大程度的吸附到磁輥上，達(dá)到良好的分離效果。緩沖水箱用來存儲(chǔ)液體，滿足連續(xù)性或者間歇性進(jìn)液要求。經(jīng)過磁輥之后的液體采用過濾袋過濾掉非磁性雜質(zhì)，然后清液返回到工藝槽體。

圖5　迷宮式槽體+旋液分離器+組合磁輥過濾器系統(tǒng)

此系統(tǒng)簡(jiǎn)單便捷，對(duì)鐵屑類物質(zhì)分離效果好，占地面積小，設(shè)備投資小，幾乎無耗材的損耗，不足之處是對(duì)非鐵粉類的雜質(zhì)去除率不高。非常適合投資相對(duì)較小的汽車廠。

1.5　旋液分離器+MHD+ Q-mag+ Q-filter+ Suparator系統(tǒng)（圖6）

圖6　旋液分離器+MHD+ Q-mag+ Q-filter+ Suparator系統(tǒng)

整個(gè)除渣系統(tǒng)由：旋液分離器、Q-filter、Q-mag、MHD組成。液體經(jīng)過旋液分離器和MHD串聯(lián)組合進(jìn)行全通量過濾，濃縮的雜質(zhì)排放至Q-mag進(jìn)行進(jìn)一步分離，細(xì)微的鐵粉類物質(zhì)被吸附排出，清液進(jìn)入終端工序Q-filter，Q-filter分為污水槽和清液槽2部分，污水槽的污水通過篩板1支持的濾材2過濾，清液進(jìn)入B腔，其中真空發(fā)生器產(chǎn)生高達(dá)200mbar的真空壓提高過濾效率；泵將過濾后的清水輸送回工藝槽，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大液位設(shè)定值時(shí)，濾材通過旋轉(zhuǎn)輪6向前送出（如圖7所示）。

圖7　Q-filter工作原理

此系統(tǒng)將前處理前三道工序高度集成，可以在多種模式下使用，如生產(chǎn)模式、大循環(huán)模式、非生產(chǎn)模式、降級(jí)模式、轉(zhuǎn)移模式等。系統(tǒng)靈活性大，除雜質(zhì)效率高，但設(shè)備投資大，占地空間大，適合大規(guī)模高端汽車生產(chǎn)線。

2　結(jié)語

總結(jié)了近年來國(guó)內(nèi)比較有規(guī)模的汽車涂裝生產(chǎn)線，前處理前三道工序的除渣系統(tǒng)主要分為上述幾種基本類型。隨著轎車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，質(zhì)量和成本成為兩大備受關(guān)注的主題，國(guó)家對(duì)環(huán)保也越來越重視，也促使了節(jié)能型、環(huán)保型新工藝、新材料、新設(shè)備不斷投入應(yīng)用。不同的生產(chǎn)線可以選擇不同的組合，進(jìn)行不斷的優(yōu)化和創(chuàng)新。

[1] 汪業(yè)生.涂裝前處理工藝設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題[J].電鍍與環(huán)保.2009年06期.

[2] 鄭海林.汽車白車身前處理線除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].南京理工大學(xué).2013年.