摩托车工艺

  专业工艺课程设计     目： 摩托车消声器内涂装工艺设计                        院：        化学化工学院                        专业：    应用化学  班级： 0902 学号： 200906180202        学生姓名：          戴乐乐                          导师姓名：          易翔                        完成日期： 2012/06/17-2012/06/30                                                                      专业工艺课程设计任务 学院： 化学化工  专业：  应用化学  班级：  应用化学0902      姓名：  戴乐乐      同组人员姓名    李祥  彭戬                一、课程设计题目： 摩托车消声器内涂装工艺设计 二、课程设计内容及设计要求： 1、查找文献阐述摩托车消声器涂装的工艺要求； 2、设计摩托车消声器涂装的工艺； 3、编制设计书。 三．课程设计时间安排：      　6　月　17　日至　6　月　30　日 第一周 查阅资料，确定设计，工艺流程及工艺设计 第二周 编制设计说明书。 第三周 四、 主要参考资料： [1] 肖鑫.[M]《防护工艺设计》 [2]张殿平.王子健.李玉宁.于安军.[J]高光底面合一阴极电泳涂料在车架上的应用 [3]刘静.胡军.万涛.张殿平.余安军.王子健.李玉宁. [J]底面合一阴极电泳漆在车架上的应用 [4] 韩宏亮.[J]摩托车车架的阴极电泳涂装工艺.广州市三孚化工有限公司 [5]张学敏.[M]涂装工艺学. 北京：化学工业出版社，2006 [6]林巧銮，国外阴极电泳涂料的发展水平与方向[J]，电机电器技术，1994，4（2）：28-36.                     　 指导教师：  易  翔  　                     　 教研室主任：        　                     　                       　2012年　6月　8　日 目  录 0  前言    1 1  涂装工艺设计.....................................................2         1.1基本工艺分析.................................................2 1.2工艺过程....................................................4 1.3 涂料工艺参数................................................8 2  工艺流程示意图...................................................9 3  环保工艺设计    9 4 结语    10                                                                                         0  前言 中国摩托车行业经过20多年的艰辛履程，自1993年产量突破400万辆以来，已成为世界摩托车第一大生产大国。在国内众多的企业中，产品结构状态各不相同，分布的地区也存在差异。虽国家宏观调控、大中城市相继禁摩、以及市场的优胜劣汰，但随着中国城镇化建设的不断推进，摩托车的需求将由城市向农村转移，产量将稳重求升，市场将更加残酷。 我国摩托车行业当前基本上采用涂装线进行生产，然而其工艺水平与劳动保护和环境保护的高要求存在一定的差异，主要体现在涂装的各个环节。 作为前处理技术来说，最初前处理的传统方式为浸渍式，按工艺流程逐槽浸溃。随着工艺的改进和发展，出现了二合一（即除油、除锈）和三合一（即除油、除锈、钝化）工艺。目前，国外及国内摩托车行业多采用喷淋式前处理，其特点是生产效率高，操作简便，易于实现生产自动化或半自动化，脱脂效果好，磷化膜致密均匀，但仍有个别企业采用浸渍式。在补充药剂和清洗中，以前通过直接添加自来水来实现，后通过设备的改进和工艺质量的提高，逐渐采用纯水过滤装置制备纯水来补充。 从80年代开始，我国开始引进一些喷涂器械或单台设备，国外一些喷漆漆雾处理装置也通过引进开始消化吸收研制，如旋杯喷漆、水帘喷漆、水旋除漆等一系列喷涂及漆雾处理的，使喷漆技术前进了一步。对于温度的控制不仅采用冷却器，有的还专门设置了冷水机组用于生产线的循环冷却。 涂装生产线的污染一般有废气、废水、废渣和噪声 ，而且在规模小的企业中很少进行处理。目前我国涂装生产线废气主要来自前处理、喷漆室、流平室、干燥炉的排放废气。所排放的污染物大体有如下几类；能形成光化学烟雾的有机溶剂、排出恶臭的涂料挥发分、热分解生成物和反应生成物、酸碱雾、喷丸时产生的粉尘和漆雾中的粉尘。废水主要来自涂装前处理产生的脱脂、磷化、钝化废水、阴极电泳产生的含电泳漆的废水。废渣主要是漆渣、处理废水产生的沉淀物。噪声源主要来自风机和运输装置，故我们在生产线上必须选用符合噪声要求的风机和运输装置，涂装车间内部最好设置吸音材料。不论是废气、废水、废渣和噪声，随着劳动保护和环境保护更高要求的规范出台和实施，必须通过技术更新和设备改造进行处理. 1  涂装工艺设计 1.1基本工艺分析 当前摩托车的涂装主要采取零部件的涂装，其后进行组装。主要分成发动机的涂装、车架的涂装、覆盖件（塑料、钢铁件）的涂装、消声器的电镀等。   （1）车架及铁件（油箱、减振器等）的涂装当前主要借鉴铁件的涂装工艺，很少根据材质的不同采用有针对性涂装工艺。当前我国由于采用先进工艺比较少（电泳和粉末涂装较少采用 更谈不上采用逆过程工艺），并且停留在20世纪80年代的国际水平，对工艺相对复杂，并且原料和能源消耗大，污染治理难度大，环保和劳保相对落后。       主要工艺流程如下：热水洗——预脱脂——脱脂——热水洗——水洗——纯水洗——表调——磷化——水洗 ——水洗 ——吹干——流平一一除尘——涂装底漆一流平一涂装面漆一溜平——烘干一流平冷却——贴花除尘——罩光——补正——流平一固化——流平冷却。       对于油箱、灯具等零部件。比较多的企业采用阴极电泳底漆，其基本的工艺流程主要是将磷化工艺替代为阴极电泳，其后根据电泳底漆的性质在涂装面漆和固化等方面作适当的调整。而作为电泳中二次电泳工艺技术还没有掌握。 （2）塑料件的涂装基本的工艺是根据涂件本身的要求，在脱脂的基础上进行表面调整 并且在涂装中采用低温涂料，其固化温度也比较低。但传统工艺应用多，先进的工艺研究和使用比较少，整体上比较落后，与国外的敷膜技术相比差距更大。 当前主要的工艺流程如下 脱脂——水洗1——水洗2 —表调——纯水洗一一滴水吹水——凉干一水分烘干一冷却除尘——静电除尘——喷底漆——凉干（流平）——喷面漆一凉干（流平）——面漆修整一凉干（流平）——面漆烘干一冷却——静电除尘——（贴花）——喷罩光漆——凉干（流平）——烘干一强制冷却 （3）消声器的表面处理，当前主要只采用电镀的方式，主要有镀锌、镀铬。作为电镀， 当前国内自动化程度比较低，电镀废水处理成本相当高，而循环利用受投资和技术的限制 ，在环境保护意识上比较落后。 （4）发动机的涂装，摩托车的发动机由于要求其质量轻、传热效率高、铸造和开模具方便等因素，多为铝合金件,也有镁合金。由于发动机的零部件比较多，并且规格（形状、尺寸等）不同，为了保证设备的兼容性，结合到涂件的材质和涂装的规模，其涂装的工艺流程也有很大的差别。基本上采用在脱脂后表面调整，再进行喷涂固化 当前我国在铸造技术（如铸造工艺、模具技术和工艺等）的限制，毛坯件整体质量有待提高。就整体工艺和生产线的水平方面与国外存在相当的差距。  涂料是在原来旧的基础上改进过来的，主要从主体树脂的分子架构，分子量分布及生产工艺方面进行了优化，使其漆膜流平性、光泽得到大幅提高，并且其他槽液性能及漆膜性能也得到相应提高。涂料的性能指标见表1、表2、表3。 表1  原漆性能 项目 色浆 乳液 原漆外观 无明显分层，稠状液体，搅拌无障碍 白色乳状液 细度/ｕm ≤ 15 / 不挥发物含量 （165±2）℃ 30min 55。0±1。5 / （105±2）℃ 30min / 32。0±2。0 pH值 / 5。4～6。0 表2  槽液性能 不挥发物含量（105±2℃/2h）/% 槽液性能18。0±2。0 pH值 5。4～6。0 颜基比 0。1～0。4 电导率（20℃）/ｕS·cm-1 0。7～1。4 击穿电压/V                          ≥ 320 工板效果 水平面与垂直面涂膜外观及厚度无明显差异 泳透力（Ford盒）/cm                ≥ 18 加热减量/%                          ≤ 10 表3  漆膜性能 漆膜外观 平整光滑 光泽(60°)                ≥ 80 铅笔硬度                  ≥ 2H 划格实验/级                ≤ 1 杯涂实验/mm                ≥ 6 弯曲实验（锥形轴）/mm 0 耐冲击/cm                  ≥ 50 耐酸性(24h) 无起泡、脱落、生锈现象，漆膜性能无变化 耐碱性(4h) 无起泡、脱落、生锈现象，漆膜性能无变化 耐水性(240h) 无起泡、脱落、生锈现象，漆膜性能无变化 耐盐雾性(500h) 不起泡、不脱落，单边扩蚀≤2mm 耐候性（氙灯人工老化）500h 无龟裂、起泡现象，色差△E≤3，失光率≤30% 从上述可看出，涂料不但具有优良的耐腐蚀性能，同时还具有优良的耐候性能和较好的装饰性能。 1.2工艺过程 摩托车由多种零件组焊在一起，焊接时往往有不少飞溅物，有的甚至沾在裸露的螺栓上，影响装配，必须去掉飞溅物，以确保涂装后涂膜的完整性。清渣后的车架要进行抛丸处理，以清除焊接后车架内存在的应力，否则在随车行驶时受到振动可能产生焊接部位局部开裂，造成伤亡事故，或者车架涂装后未装配，应力缓慢释放出来，造成孔位偏差，影响装配。同时，通过抛丸处理，能将焊缝周围的浮锈以及焊丝融化后产生的黑色渣打掉，以保证能得到平整的电泳漆层。 1.2.1预脱脂 车架上有的部件是机加工出来的，有的是油压机压出来的，油污状况不同，存放的时间也不同，有的部件油污已干，有的部件还滴油，因此要采用浸渍式将油污浸泡松软，并脱去一部分油污，脱脂液温度控制在50～60℃，时间5～8ｍｉｎ，浓度50～60 ｇ／Ｌ（SF-301）。 1.2.2脱脂 预脱脂后大部分油已剥离基体，但仍存有一层薄薄的灰垢，单靠脱脂液是无法清理掉，因此，利用喷淋式脱脂将车架表面的残油灰垢冲掉，脱脂液的浓度不需要太高，20～30ｇ／Ｌ即可，但喷射压力必须大于0。15 MPa，脱脂液温度控制在40℃，时间2min左右。 1.2.3水洗 经过二道浸渍水洗后，车架表面应光亮、清洁，浸入水中无油花飘出水面。自来水喷习，10s左右。 1.2.4表调 表调在常温下30～60 ｓ即可完成，良好的表调可以使磷化膜结晶致密，表调不良时，工件表面发花，影响磷化膜的耐蚀性。表调剂：pH 7。2～7。5；或纯水。管理水质和杂质颗粒，每周更换两次。 表 4  前处理工艺参数 工序名称 处理方式 管理项目 管理指标 温度（℃） 时间（s） 压力（MPa） 预脱脂 喷淋 游离碱度 12—16pt 50—60 300—480 0。10—0。15 脱脂 喷淋 游离碱度 16—20pt 40 120 ≥0。15 水洗1 喷淋 pH值 ≤8 常温 60 0。10—0。12 水洗2 喷淋 pH值 ≤8 常温 60 0。10—0。12 自来水喷洗 喷淋 常温 10 0。10—0。12 表调 喷淋 pH值 7。2—7。5 常温 30 0。08—0。10 磷化 喷淋 总酸度 游离酸度 促进剂 20—28pt 0。5—1。5pt 1。5—6。0 45—55 300—480 0。08—0。10 水洗3 喷淋 pH值 ≥6 常温 60 0。10—0。12 自来水喷洗 喷淋 常温 10 0。10—0。12 去离子水洗 喷淋 电导率 ≤20ｕS/m 常温 60 0。08—0。10 去离子喷洗 喷淋 常温 10 0。08—0。10 1.2.5锌系磷化 磷化液总酸度（ＴＡ）20—28点，游离酸0。5～1。5点，促进剂添加量为2。5～6。0 ｍＬ／Ｌ，磷化时间控制在5～8ｍｉｎ。作为阴极电泳涂装前的磷化膜不仅要外观好，均匀致密，无发蓝或发黄，还要求膜重2～3ｇ／ｍ２。锌系磷化剂（配槽液和补加液），NaNO2;TA、FA促进剂等（2h小时测一次），温度、 沉渣、磷化膜质量；槽液连续使用不更换（配循环过滤装置，自动监测补偿装置）。 1.2.6水洗 磷化后车架表面有轻微的挂灰，要先用自来水浸洗，以清洗车架表面、腔体内以及管件内化学反应残留物，最后一道水洗要求用去离子水（电导率＜20 ｇＳ／ｃｍ）清洗掉车架上的各种阴离子、阳离子，以达到不污染电泳槽。车架的滴水电导率＜30ｕＳ／ｃｍ。电泳涂装，时间大约60s，监测水质，每周更换一次。 1.2.7设备 电泳涂装是一个系统工程，各单台设备必须相互匹配。通常由整流器、循环泵、超滤装置、热量交换装置、阳极箱（或阳极棒）、电泳漆槽、袋式过滤机等组成。 1.2.7.1设备结构 电泳涂装是一个系统工程，各单台设备必须相互匹配。通常由整流器、循环泵、超滤装置、热量交换装置、阳极箱（或阳极棒）、电泳漆槽、袋式过滤机等组成。 1.2.7.2工艺参数 电泳直流电压180～220 Ｖ，槽液温度（254±2）℃；槽液电导率（1200±400）ｕＳ／ｃｍ，槽液固体分16％～18％（采用台湾尚志造漆有限公司），循环量5～8次／ｌｌ；电泳时间2～3min。 1.2.7.3具体要求 电泳涂装中的电压高低直接影响电泳漆的沉积量大小和漆膜沉积速度，整流器输出的直流电必须电压稳定。车架的面积比较大，下槽后采用软启动方式供电，比较有利于漆膜均匀增厚，也可以避免槽液局部变化，影响其稳定。 循环泵必须24ｈ开启，保持槽液的不断流动，避免槽液沉淀，造成颜料与树脂的分散不均匀。一般要有一台备用循环泵，以保证设备故障或检修时替换。 电泳漆槽液的固体分是决定漆膜厚度的重要因素，固体分太低，沉积的漆膜薄，而且槽液也不稳定，可能会造成颜基比失调，从而影响漆膜的外观和抗腐蚀能力。固体分偏高，车架带出量增大，降低了漆的利用率。每周要对槽液的固体分检测2～3次，不足时要及时补料。 超滤装置是电阴涂装工艺中特有的设备，当槽液中杂质离子过多、槽液过多而无法补充原漆时，需要利用超滤装置分离多余的离子和水分，超滤液中除了含有水分、各种离子外，还有少量的小分子量的电泳漆树脂，因此超滤液不能丢弃，可用于车架出电泳槽后第一道淋洗，也可用于第一道回收浸洗，以便在需要时重新进入电泳漆槽内，维持槽液各种组分的平衡。 阳极箱除了提供足够的阳极面积外，还要保持阳极液与槽液间的平衡，阳极箱内的阳极液通过管路连通，进行循环，使得每一个阳极箱内的阳极液成分一致，ｐＨ相同。当阳极液ｐＨ高于5。5时，补充少量醋酸；ｐＨ低于2。5时，加纯水进行调节。阳极液的电导率控制在（600±100）ｕＳ／ｃｍ，以保持阳极良好的导电效率。 1.2.8回收 电泳漆的优点之一就是利用率高，因此回收工作非常重要。第一道回收采用超滤液或去离子水，回收液可用于补充槽液蒸发产生的液位差，也可用于牢ｌ，ＪＪｎ原漆时调漆，需要注意的是回收液不能被外界的其他化学原料污染，否则就会破坏电泳槽的稳定。经过两道回收后，车架要用清水进行最后喷淋式清洗，使其表面彻底干净。 1.2.9水洗 1.2.9.1后冲洗工艺流程 后冲洗的工艺流程为：0次超滤液洗 —一循环超滤液洗—一洁净超滤液洗—一循 环去离子水洗—一洁净去离子水洗。 洁净超滤液洗和洁净去离子水洗流下的液体分别流入循环超滤液槽和循环去离子水槽中继续使用。 1.2.9.2后冲洗工艺参数 表5  后冲洗工艺参数 工序名称 处理方式 时间（s） 温度 压力（MPa） 0次超滤液洗 喷淋 10 室温 0.06—0.10 循环超滤液洗 30 室温 0.06—0.10 洁净超滤液洗 喷淋 30 室温 0.06—0.10 循环去离子水洗 喷淋 30 室温 0.06—0.10 洁净去离子水洗 喷淋 30 室温 0.06—0.10 1.2.9.3脱水烘干 一般情况下，在最低的烘干温度和时间条件下能使工件表面的漆膜完全地发生交联反应，并不影响其耐腐蚀性、机械强度和附着力，该烘干温度和时间即为最合适的烘干条件。如果烘干温度过低或时间过短，则漆膜交联反应不完全，就会影响烘干后漆膜的性能。反之，已交联的漆膜就会越发赠生热分解，严重时漆膜变脆，甚至脱落。电泳漆膜是水性湿态膜，先进入100～140℃区域脱水3～5ｍｉｎ，再进入（180±5）℃的烘干区域烘20ｍｉｎ，这样漆膜才能发生充分交联反应，达到相应的硬度和附着力。如果烘干温度低或时间不够，漆膜硬度低甚至夹生，附着力也达不到要求。如果温度超过200℃，漆膜容易变脆，柔韧性下降，漆膜也会失去原有光泽，影响整体外观效果。     特殊要求: ①在烘干过程中，为防止漆膜水分急剧地挥发而产生针孔和桔皮[5]，要求升温段工件表面的平均温升速度为 20℃／rain。 ②为避免工件表面的漆膜产生色差，要求工件表面上中下温差<2．5oC； ③设置一废气燃烧装置，将电泳漆烘干过程中产生的废气(主要是醇类溶剂挥发物醇类裂解物和有机氯化物)直接烧掉。 1.3 涂料工艺参数 生产工艺管理项目及控制参数见表6。 表6  生产工艺管理项目及控制参数 电泳漆槽液固体分/% 18±2 电泳漆槽液pH值 5.4～6.0 电泳漆槽液电导率/ｕS·cm-1 700～1400 电泳漆槽液颜基比 0.1～0.3 阳极液pH值 3.1±1.0 阳极液电导率/ｕS·cm-1 800±400 超滤1喷淋固体分/% ≤2 超滤2喷淋固体分/% ≤1 超滤液pH值 5.0±0.5 超滤液电导率/ｕS·cm-1 400～1000 循环去离子电导率/ｕS·cm-1 ≤50 新鲜去离子电导率/ｕS·cm-1 ≤10 新鲜去离子pH值 6.3±0.5 漆膜颜色（与标准对比） 符合标准板，在允许色差范围内 2 工艺流程示意图 预处理一上挂一预脱脂（喷）一脱脂（浸）一水洗1（喷）一水洗2（浸）一表调（浸）一磷化（浸）一水洗3（喷）一水洗4（浸）一ＤＩ水洗（浸＋出槽喷）一电泳（槽上UF1喷淋）一次回收一二次回收一IIFI（喷）一UF2（浸｛新鲜水喷）一DI水（浸＋出槽新鲜DI水喷）一烘干一强冷—下线。 与传统的车架涂装工艺对比     3  环保工艺设计 近十多年来，涂装工艺及设备的进步主要体现在环保型涂装材料的应用，减少废水、废渣的排放，降低成本，优化汽车生产过程等几个方面。我国目前的涂装工艺及设备总体相当于欧美10年前的水平。   ①节水及废料回收技术 近几年来，随着发达国家环保涂料的工业化应用，一些涂料的循环利用技术（如粉末浆再循环利用技术，粉末底色及清漆回收技术，废漆絮凝干燥器技术超滤法、冷却法和静电吸附法回收水性漆技术，过喷漆雾的水性漆回收技术等）也得以应用 ，从而使涂装线的涂料利用率迸一步提高，最大限度地减少废漆渣的排放。目前，我国在涂装节水及三废综合利用方面重视程度不够，在新技术应用方面相对落后。     ②当前几种新的涂装工艺?   1）在电泳中推广使用逆过程工艺以及二次电泳工艺，使得电泳工艺自动化旋工稳定可靠性高，一次合格率高，材料利用率高 。设备投资少（不需空调系统） 因此可节省费用的48%，减少了维修频次及传统中涂的漆渣和VOC排放。         2）对一体化涂装工艺（三涂层概念）研究和应用，在提高生产效率的同时，大幅降低了VOC排放量。      3)敷膜技术替代塑料覆盖件涂装 敷膜技术是预制一种适应于热成形的面漆涂膜，其经热成形后的产品的面漆性能和外观与传统的烘烤喷涂涂膜非常相近。该技术主要应用于塑料件生产，采用“夹物模压”或“内模”工艺将预制好的复合涂膜在塑料件浇注成形的同时完成成形并与塑料件熔为一体， 得到无缺陷的涂装覆盖件。这样大大简化了塑料件涂装工艺，在降低涂装成本的同时，使涂装的VOC排放达到7g/m2左右，远低于欧洲排放法规的要求。 4  总结 随着工艺技术的发展和人民生活的提高和市场的激烈竞争，涂装加工企业面临降低成本，提高质量，改善环境的压力。新型涂装工艺的发展是适应时代潮流的主题，不断进行技术创新，设备革新，向用户提供低成，高质量，高效率的技术，当前我国在涂装方面与发达国家仍存在一定的差距，特别是在涂装工艺、涂装材料和设备等方面需加强研究和开发。 结合工程实践，通过对摩托车的涂装工艺进行理论分析，对涂装工艺设计、材料选用和设备运用等方面进行了研究，为提高摩托车涂装质量、降低成本、提高生产效率和劳动保护等方面提供借鉴。论文的研究方向和研究成果将对提高我国摩托车整体质量，提高企业综合竞争力有积极的意义和作用。