魏新戰(zhàn)

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

依托于近20 年來經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)，我國重卡保有量已突破800 萬輛。隨著電商經(jīng)濟(jì)繁榮，社會(huì)消費(fèi)品零售總額持續(xù)增長(zhǎng)，在治超監(jiān)管趨嚴(yán)、重卡司機(jī)年輕化等諸多因素的推動(dòng)下，重卡市場(chǎng)高端化趨勢(shì)愈加明顯。

重卡的高端化對(duì)底盤的防腐蝕性能及漆膜耐老化指標(biāo)提出了更高的要求。歐美高端重卡普遍采用“散件電泳+總成面漆”工藝或者散件磷化后直接噴底面合一粉末，面涂以水性面漆和粉末涂料為主，對(duì)耐濕熱或抗石擊要求較高的自卸車和工程車在面漆層上加噴蠟涂層[1]，總膜厚平均大于90 μm。國內(nèi)高端重卡近年多以“散件電泳底漆+總成面漆”上市，面涂層目前多以溶劑型面漆、粉末或者蠟為主，高端牽引車有向2K(雙組分)低溫水性和噴粉等環(huán)保材料工藝發(fā)展的趨勢(shì)。

1 底盤的漆膜性能要求及銹蝕原因

1. 1 底盤漆膜的作用及要求

底盤是商用車的關(guān)鍵核心部件之一，因在車底部易受到路面上的沙石撞擊，所處環(huán)境陰暗潮濕，且我國幅員遼闊，從東北區(qū)域的寒溫帶至海南島區(qū)域的赤道氣候，地形涵蓋高山深谷、丘陵盆地，需滿足高溫、高濕、高鹽、高寒等不同地區(qū)的使用要求。這就對(duì)車架底盤及其附屬件的漆膜耐蝕性、硬度、耐老化性等指標(biāo)提出了更高的要求(見表1)[2]。

表1 國內(nèi)主流重卡企業(yè)底盤關(guān)鍵件的涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Technical standards of the coatings for key parts of chassis in leading heavy-duty truck manufacturers of China

1. 2 底盤銹蝕、老化的原因

目前國內(nèi)傳統(tǒng)商用車企業(yè)建設(shè)較早的涂裝產(chǎn)線均采用底面合一車架整體電泳。根據(jù)電泳漆的泳透特性，車架縱梁內(nèi)外梁夾層中，以及縱梁與橫梁連接板夾層中，均無法實(shí)現(xiàn)電泳漆的覆蓋和遮蔽。后續(xù)整車使用過程中露天存放和行駛時(shí)，存在雨水順縱梁孔進(jìn)入縱梁內(nèi)外梁夾層的隱患，因夾層內(nèi)無電泳漆保護(hù)，雨水聚集后造成少量銹蝕，銹水順縱梁下翼面流出，形成車架縱梁銹蝕現(xiàn)象(如圖1 所示)。

圖1 商用車重卡底盤生銹的情況Figure 1 Photo showing the typical corrosion of the chassis of commercial heavy-duty truck

相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)?shù)妆P車架銹蝕達(dá)到1%，整臺(tái)汽車的強(qiáng)度就降低5% ～ 10%，不僅影響美觀，安全系數(shù)也會(huì)降低。

2 商用車底盤防腐工藝對(duì)比分析

2. 1 傳統(tǒng)工藝

車架總成前處理、陰極電泳(環(huán)氧-環(huán)氧丙烯酸)、烘干，總裝補(bǔ)漆+噴蠟(或防腐清漆)+表干。該工藝成熟、簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但耐老化性及漆膜保護(hù)覆蓋面有限。

2. 2 新工藝

伴隨設(shè)備自動(dòng)化及材料的不斷發(fā)展，近年底盤涂裝工藝路線呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)，涌現(xiàn)了幾種新工藝。

2. 2. 1 縱梁噴粉/橫梁散件電泳→車架裝配

縱梁噴粉[3]、散件電泳可有效解決多層梁夾縫早期銹蝕問題，噴粉一次成膜厚度達(dá)60 ～ 120 μm，涂料回收利用率可達(dá)95%以上，抗劃傷性好，防腐性能高。粉末涂裝無廢水、廢渣，VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)排放極低，但該工藝路線在合梁、鉚接裝配時(shí)磕碰劃傷的部位須補(bǔ)漆，縱梁裝配時(shí)面漆較厚而會(huì)產(chǎn)生螺栓松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，縱梁和其他散件存在涂層外觀有色差及防腐水平不一致的問題。車架噴粉只適用于縱梁噴粉(如圖2 所示)，若整體噴粉，因形狀復(fù)雜，故上粉率低，尤其是車架內(nèi)部接頭處的上粉少。

圖2 自動(dòng)噴粉槍的布置Figure 2 Layout of automatic spray guns

2. 2. 2 散件電泳→底盤裝配→底盤補(bǔ)漆

散件電泳可有效解決多層梁夾縫早期銹蝕問題，大幅度提升縱梁夾層等電泳盲區(qū)的漆膜質(zhì)量。底盤裝配后對(duì)外露部位補(bǔ)噴雙組分低溫漆，可進(jìn)一步增強(qiáng)外露面漆膜的耐蝕性。但該工藝方式覆蓋面有限，底盤整體耐鹽霧、耐老化性能低。

2. 2. 3 散件電泳→車架噴粉→底盤裝配

如圖3 所示，以散件電泳的方式處理橫梁、縱梁等零部件，車架裝配后整體進(jìn)行粉末噴涂，這樣做可大幅度提升底盤整體耐蝕性及耐候性，且過程對(duì)環(huán)境更友好。但噴粉烘干溫度較高(約200 °C 左右)，底盤線束不易防護(hù)，底盤件烘烤防護(hù)是難題，因此該工藝在國內(nèi)商用車行業(yè)應(yīng)用較少。

圖3 散件電泳+車架噴粉+底盤裝配的工藝流程Figure 3 Process flow comprising electrophoretic painting of components, powder coating of frame, and assembly of chassis

2. 2. 4 散件電泳→底盤預(yù)裝→底盤整噴

散件電泳橫梁、縱梁等零部件保證了涂層具有優(yōu)異的耐蝕性，底盤裝配后整體噴涂一道面漆(如圖4 所示)則可進(jìn)一步增強(qiáng)漆膜的耐老化性。該工藝可充分提升耐鹽霧及耐老化指標(biāo)至1 000 h，徹底解決底盤零部件運(yùn)輸過程中磕碰劃傷和銷售過程長(zhǎng)時(shí)間庫存而造成的漆面粉化和銹蝕，二次銷售返工難等全生命周期問題。目前國外重卡和國內(nèi)新建重卡涂裝線普遍采用底盤裝配后整噴面漆的涂裝工藝。

圖4 底盤整噴面漆的現(xiàn)場(chǎng)Figure 4 Field of spraying topcoat on the whole chassis

3 商用車底盤整噴工藝設(shè)計(jì)

該工藝方案主要由上件區(qū)(含配套設(shè)備工裝)、準(zhǔn)備室(遮蔽、擦凈)、噴漆室(含自動(dòng)噴涂工位、低噴工位、高噴工位和檢查補(bǔ)噴工位)、流平室、烘干室、強(qiáng)冷室、去遮蔽工位、排空緩存區(qū)、下件區(qū)等工作區(qū)組成。設(shè)備主要有配套空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、集中供漆系統(tǒng)(含雙組分自動(dòng)配比系統(tǒng))、信息化系統(tǒng)、車間公用管線、消防設(shè)施等。

3. 1 噴涂段工藝設(shè)計(jì)要求

(1) 確保噴漆室工藝段風(fēng)速、風(fēng)量的均勻性及風(fēng)平衡，風(fēng)速需用風(fēng)速儀測(cè)量并監(jiān)控，室體送排風(fēng)可獨(dú)立調(diào)整，風(fēng)量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)做到調(diào)整準(zhǔn)確、可靠并易操作。

(2) 確保噴漆室內(nèi)各工藝段或隔段之間不串風(fēng)，噴漆室噴涂段工件表面測(cè)得的照度不低于800 lx，噴漆室在生產(chǎn)時(shí)處在微正壓狀態(tài)(含晾干室、過渡段等)。

(3) 在噴漆室排風(fēng)循環(huán)利用場(chǎng)合，排風(fēng)含塵量控制在不高于1.0 mg/m3；保證噴漆室凈化級(jí)別為10 萬級(jí)，空氣潔凈度滿足ISO 14644 中規(guī)定的ISO7 級(jí)以上的要求，使用激光粒子計(jì)數(shù)器檢測(cè)，每2.83 L 空氣中不同粒徑的顆粒數(shù)量符合下列要求：10 μm，1 個(gè)；5 ～ 10 μm，0 ～ 10 個(gè)；1 ～ 5 μm，50 000 個(gè)。調(diào)試后提供檢測(cè)報(bào)告。噴漆室每小時(shí)換氣18 ～ 25 次，完全換氣后的空氣凈化時(shí)間不超過40 min。

(4) 噴漆室動(dòng)靜壓室、水槽及送排風(fēng)的長(zhǎng)、寬、高需要考慮設(shè)備易于修理、清掃等要求；橇體長(zhǎng)度要滿足所有車型，橇體主框架焊接后退火處理。

(5) 噴漆室的廢漆處理系統(tǒng)采用干式紙盒漆霧收集裝置，漆霧捕集率達(dá)到98%以上，同時(shí)滿足處理過的空氣中油漆殘余量不超過3 mg/m3的要求。

3. 2 三廢處理工藝的設(shè)計(jì)要求

(1) 噴漆室及烘干室的廢氣入口、出口位置預(yù)留手工檢測(cè)口及檢測(cè)電源、采樣平臺(tái)、斜梯等配套設(shè)施。

(2) 噴漆室及烘干室廢氣排放口設(shè)置用于廢氣濃度在線監(jiān)測(cè)的設(shè)備及配套設(shè)施，能夠檢測(cè)監(jiān)測(cè)口的有機(jī)氣體含量，以滿足環(huán)保部門在線監(jiān)測(cè)的需求。在線監(jiān)測(cè)設(shè)備接口為FID(火焰離子化檢測(cè))模式，與環(huán)保部門的接口要兼容。

(3) 將集中供漆間、噴漆室及烘干室的廢氣匯總至RTO(蓄熱式熱力焚化爐)的進(jìn)氣口，經(jīng)處理后統(tǒng)一排放。有機(jī)廢氣排放濃度符合《揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(DB61/T 1061-2017)的要求，非甲烷總烴去除效率不小于90%。RTO 煙氣排放需經(jīng)過必要的余熱回收裝置處理，正常運(yùn)行時(shí)保證排煙溫度不高于120 °C。

(4) 確認(rèn)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪和RTO 前各廢氣排放工序的風(fēng)量和濃度，廢氣處理設(shè)施的處理效率需穩(wěn)定達(dá)到90%以上。

3. 3 烘干強(qiáng)冷段的工藝設(shè)計(jì)要求

(1) 烘干爐采用全對(duì)流加熱方式，風(fēng)速大小以不影響工件顆粒為前提，采用獨(dú)立燃燒機(jī)加熱。

(2) 各烘干爐入口及強(qiáng)冷室出口設(shè)置電動(dòng)卷簾門，停產(chǎn)時(shí)關(guān)閉，生產(chǎn)時(shí)溫度達(dá)到設(shè)定溫度，且門口有工件時(shí)發(fā)送到位信號(hào)使門自動(dòng)打開，直至生產(chǎn)結(jié)束時(shí)才自動(dòng)關(guān)閉。

(3) 烘干爐應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)度來合理設(shè)置檢修門，檢修門應(yīng)確保密封效果。所有烘干爐檢修門處應(yīng)設(shè)置防爆搖臂燈，開關(guān)設(shè)置于燈附近，用作設(shè)備檢修。

(4) 烘干爐內(nèi)任何區(qū)域的溶劑濃度應(yīng)小于其最低爆炸極限值的25%。

(5) 烘干爐補(bǔ)新風(fēng)(包括烘爐用新鮮空氣、燃料燃燒助燃空氣)應(yīng)采取廠房?jī)?nèi)吸風(fēng)，排氣(包括凈化后廢氣、燃料燃燒煙氣)均應(yīng)排出廠房外；強(qiáng)冷室送新風(fēng)應(yīng)采取廠房外吸風(fēng)，排氣須排出廠房外。

4 結(jié)語

綜上所述，底盤車架噴涂方案的選擇直接決定各商用車主機(jī)廠的工藝路線及整車涂裝品質(zhì)。而底盤整噴保護(hù)技術(shù)無論從工藝的先進(jìn)性、操作的可行性以及實(shí)施的效果來說，都是未來國內(nèi)重卡提升其底盤耐腐蝕和耐老化性能的可靠方案之一。