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　　　　　　　　　　　　　工程机械涂装的发展概况及现状

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　杨奎

摘要：简述建国以来，我国工程机械涂装的发展史，结合我院近期设计的几个大型工程机械涂装项目的经验，以工程机械典型零部件为例，简要介绍二十世纪末二十一世纪初，我国工程机械涂装工艺及设备的状况，及设计中应注意的问题。

关键词：工程机械涂装

 

前言

新中国刚诞生的时候，我国还没有工程机械制造业，我国工程机械制造业起步于上世纪七十年代初期，当时部分机械加工厂转产工程机械。改革开放给各行各业带来了发展机遇，尤其是近几年来，我国大力开展基础建设，兴修道路，水利工程，铁路提速等等，给工程机械行业带来了无限商机，一些新的工程机械厂建立起来了，一些老厂大力进行技术改造，扩大生产规模，一派欣欣向荣的景象，我国基本建成了一个门类多，规模大的工程机械制造业体系。我国生产的工程机械不但轰鸣在祖国的大江南北，而且远销亚非拉。

工程机械制造业中的一个重要组成部分——工程机械涂装也随着行业本身经历了一个从无到有，从小到大的发展过程。早期的工程机械涂装就是在各构件车间辟一个角落，摆地滩，用钢丝刷去去氧化皮，刷刷或喷喷油漆，整机装配试车完后在厂房外用自来水冲冲，晾干后刷刷或喷喷油漆。厂区内随处可见喷漆造成的污染，涂装质量很差。当时也有少数出口任务，可是机子飘洋过海到达目的地后已是锈渍斑斑，惨不忍睹，客户说给他们的是旧货，要求退货。为了解决这个问题厂家给机子全身打腊，用塑料布包裹，既费事，效果还不好，此时才开始重视涂装，建个喷漆室、烘干室，但还没有真正意义上的涂装生产线。我国{dy}个比较完善的工程机械涂装车间于上个世纪八十年代中期在贵阳矿山机器厂建成，它有一条零部件涂装线和一条整机涂装线，两条线都有前处理、喷漆、烘干及输送设备，工艺完善，设备先进，车间设有配电间，电控室，贮漆间，调漆间，化验室，办公室，卫生间，淋浴室等相当完善，是当时国内工程机械行业的样板。1991年机械部指令由天津工程机械研究院起草，有关研究所、设计院及几个大的工程机械制造厂参加讨论，制订了《工程机械涂装通用技术条件》（JB/T5946－91），这是我国工程机械行业的{dy}个涂装技术标准。

改革开放以来，尤其是近几年以来，工程机械新建厂、老厂技术改造力度很大，涂装车间是重点之一，都肯加大投入，新建的涂装车间一个接一个，工艺日趋完善，设备越来越先进。国内{zd0}的几个工程机械制造厂徐工集团装载机厂、洛阳一拖集团工程机械分公司及长沙中联重科麓谷园区的涂装车间，就是我院作的设计，作者根据这几个涂装车间并结合所掌握的其它涂装车间的情况简要介绍一下廿世纪末廿一世纪初我国工程机械涂装工艺及设备的状况及设计中应注意的问题，由于作者水平有限，掌握的情况有局限性，所以总结可能不全面，观点有错误之处，诚乞国内同行们批评指正。

工程机械涂装一般分两大块，零部件涂装和整机涂装。工程机械的零部件数量多，大小悬殊，形状各异，其中以驾驶室、挡泥板为代表的簿板件及其它诸如输油管等小型零件，与通用机械的涂装雷同，恕不作介绍，本文介绍的是以前后车架、动臂、铲斗为代表的大型结构的涂装。

一、工艺简况

涂装工艺流程是涂装车间的生命线，没有科学合理的工艺流程，涂装车间就不能有效运行，好的工艺流程是设计人员充分了解产品和现场情况，认真和投资方结合，反复研究才能做出来的。

1．工艺流程

当前常用的工程机械涂装工艺流程为：

大件线：焊接并机加工好的工件进入涂装车间?除油清理、抛丸屏蔽?抛丸?喷丸、清理?漆前屏蔽?喷底漆?流平?烘干?强冷?刮腻子打磨?喷面漆?流平?烘干?强冷?下线

整机线：粗洗（车间外）?精洗?水份烘干?刮腻子，打磨，屏蔽?喷中涂漆?烘干?屏蔽?喷面漆?面漆烘干?检测，贴标志、精饰?下线

各厂根据自己的产品和车间状况会作一些变化或增减。增减主要出现在流平与强冷上，流平的目的是让喷涂不均或流挂的漆液流敝开来，并且让漆膜中的溶剂挥发一部分，不经流平直接进入烘干室，容易出现气泡、砂眼等漆膜缺陷。整机线不设流平室，因为整机尺寸大，喷涂时间长，流平一般在6～10分钟内完成，喷后面漆时，前面喷过的漆己流平，就是{zh1}喷的几枪，在开门、机子移动的时间里也流平完成了。而大件线节拍时间短，不设流平室就容易产生漆膜缺陷，设强冷室的目的一是因为底漆烘干后，工件温度高，不冷却下来马上喷面漆会起泡，影响漆膜质量，另因为工件从烘干室带出的热量会污染车间，尤其是南方地区气温高，影响更大，所以在条件允许的情况下，工艺应尽可能完善些。

2．物料输送

①大中件输送

输送方式是方案设计中的重要一环，目前工程机械大件涂装线常见的输送方式有如下几种：

ａ.台车

ｂ.普通电葫芦

ｃ.手拉链

ｄ.程控葫芦

在喷涂和抛丸等表面处理工作中，普遍遵循“能吊着不平放着”的原则，这是由于台车输送（平放着）工件接触台车一面无法喷涂，要通过吊车翻转才能喷到另一面，很不方便，现在采用的越来越少。普通电葫芦输送要手工操纵，不能实现自动控制，尤其通过烘干室时很困难。所谓手拉链，就是轨道上安装输送小车，小车无动力，轨道沿输送方向有5/1000的斜度，工件挂在小车上，人工拉着小车行走，在需要升降工件的工位将轨道断开做成升降段，手拉链的优点是造价非常低，缺点是机械化、自动化程度低。

在近几年国内新上的工程机械大件油漆线上，我们成功地采用了程控电葫芦输送机，解决了台车输送工件底面需补喷的问题，而且电葫芦输送属不定高的输送设备，工件能升能降，这对于工件顶面的喷涂是极为有利的，电葫芦行进速度可调，可在不同区域以不同速度行进，给设备工艺的设定提供了很多方便。工件采用自行葫芦输送机输送，全线按设定的程序时间运行，实现半自动化控制，（进入道叉时需人工判定工件是直行还是拐弯），输送机构具有缓启缓停功能，全线联锁，定位准确，启停可靠，无冲击，是工程机械涂装线较为理想的输送方式。

采用程控葫芦输送工件时，必须注意，一般车间都是用桁车给电葫芦输送工件，但桁车受自行葫芦线轨道、轨道支架等的影响，不能将工件送至自行葫芦的正下方，为防止斜拉造成危险，在上、下件工位要设台车（或电瓶车）作过渡，桁车将工件吊至台车上，台车将工件运送至自行葫芦的正下方，便于电葫芦上、下料。

②整机输送

当前的输送方式有如下几种：

ａ.自行

ｂ.驱动轮置于台车上，从动轮着地，由地拖链拖动（只适用于轮式车辆）

ｃ.垂直地面链输送（托前后轿）

ｄ.双行道板式输送机输送

ｅ.移行车输送

整机自行在喷漆室烘干室内要点火，不符合消防安全要求，在喷漆室刚喷完漆，在烘干室温度高，开车不方便，所以在喷漆烘干工位整机自行是不可取的，整机涂装工位多，整机重量一般在15～30吨，全部采取双行道板链输送也有困难，所以目前通用的办法是，在喷漆、烘干工位采取双行道板式输送机输送，其余的清洗，水分烘干，刮腻子打磨，屏蔽，检查及精饰等工位均采取车辆自行的方式。

3．工件存放、准备工位

工件在上线之前需要除油、清理、屏蔽（抛丸屏蔽），为此在上件工位必须留有足够场地，加装照明灯，作为准备工位。

4．前处理

①大中件前处理

目前流行的大中件前处理工艺是：自动抛丸，人工补喷和人工清理（清丸清灰）。

抛丸作为大中件的前处理，作用是：

ａ.xx工件表面的浮锈，氧化皮和焊渣。

ｂ.xx工件的焊接应力。

抛丸作业的方式：由于工件较长，如工件旋转抛打，则室体宽度太大，如工件停在抛丸室抛打，则需抛丸区太长，抛丸器数量太多，工程成本大，一般采用电葫芦吊着工件连续运动通过抛射区抛打。当工件进入抛丸室后，行程开关发出信号，两端电动门关闭，变频调速器调速，自行葫芦由快速输送转为慢进，工件以0.5～2米/分的速度（可调）通过抛射区，保证清理质量，抛丸完成后停止，等待下一节拍，快速输出，进入喷丸清理室。

喷丸主要用于对复杂结构件抛丸后留下的死角进行找补处理，清理是使用压缩空气吹扫工件，使用真空吸丸机xx残留于工件内腔的铁丸与粉尘，使之获得洁净的工件表面，以便进行喷漆作业。

②整机前处理

工程机械在装配完成后，一般都要进行试生产，试车完成后再进行整机喷漆，在装配及试车中，工件上必然会沾染油渍和泥沙，因此必须进行清洗。清洗分粗洗和精洗两种，粗洗在车间外进行，精洗在线上进行。粗洗的目的是将试车过程中沾上的泥砂冲洗干净，车间外设有冲洗场地，内有一水池，先用水池中水冲洗，{zh1}用自来水冲洗，水池中的泥砂要定期清理并换水。

精洗在整机清洗室内进行，人工用高温高压清洗机进行冲洗，先用碱洗去除工件上的油污，再用清水进行漂洗，清洗液通过地沟流回贮水池，地沟出口处安装的两个电磁阀控制清洗液的流向，让碱液回碱水池，清水回清水池，清洗液定期排放，通过泵排至污水处理站，处理达标后排放。也有些厂家，担心清洗液循环使用不干净，采取一次性使用后就排放的方式。还有个别厂家，相信自己产品的质量，整机装配完成后直接去喷漆车间喷漆，不进行试生产，所以机子上就没有泥砂，无须粗洗，也不精洗，只是人工用煤油擦擦油污。

5．喷涂方法

针对工程机械产品漆膜总厚度80～120μｍ的要求，一般采用多遍喷涂，遵循“越喷越薄，越喷越亮”的原则，具体方法如下：

①大中件用高压无气喷涂机喷涂底漆，干膜50～55μｍ

②大中件用空气辅助喷涂机喷面漆，干膜40～45μｍ

③整机用空气喷涂机喷中涂漆，干膜20～25μｍ

④整机用空气喷涂机喷面漆，干膜20～25μｍ

这种组合的优点是：

大中件底漆采用高压无气喷涂，着漆率高，干膜厚度较大，大中件面漆改变以往的两道空气喷涂为一道空气辅助式喷涂，提高了着漆率，节省油漆的同时减少了过喷漆雾对环境的污染，省去一道中涂，降低了设备投资、减少了占地面积，工艺简化，节省人力，降低了运行费用，既达到了对漆膜厚度的要求，又满足了漆膜光泽度的要求。

上面介绍的是常规喷漆工艺，但厂家根据自己的产品、车间面积等实际情况会作些调整，比如《工程机械涂装技术标准》第6.3.4.3条规定“整机面漆至少两道，前道漆干透后方可涂下道，每道漆应纵横两个方向各涂一遍，涂层应均匀，不得漏涂”有的厂家涂一道面漆，但设一个补漆喷漆室（或补漆喷烤漆房），平常作补漆用（不是每台都补漆），当有出口产品时，在补漆室内再喷一道罩光漆增加产品的亮度。

工程机械长期在野外日晒雨淋，天天与泥沙石块打交道，工作环境十分恶劣，对漆膜的防护性能要求是很高的，为此国外已有一些厂家（国内也有个别厂家）上阴极电泳底漆了，阴级电泳被称之为涂装行业的一次革命，其漆膜的性能是普通喷漆所无法相比的，但设备造价及运行费用要高出很多。

6．刮腻子打磨工艺

《工程机械涂装技术标准》中规定“对外观质量有直接关系的零部件表面，如存在局部凹凸不平和斑痕时，可填刮1～3次腻子”，并对如何填刮腻子作了说明。各厂家抓住对外观有直接关系这个核心来安排填刮腻子工艺，方法大相径庭，是工程机械涂装中变数{zd0}的，可粗略分为下列3种类型：

①以零部件为主，整机为辅，一般在大件底漆后下线，吊到填刮腻子台架上作业，台架数量较多，填刮完成后再上线涂面漆、整机填刮腻子是找补性质的，工位少。

②以整机为主，零部件为辅，零部件线上设有填刮腻子工位，线上作业，整机填刮腻子工位较多。

③零部件不填刮腻子，xx在整机线上作业，整机线上填刮腻子工位较多。

填刮腻子设备区别也很大，有下列几种：

a.不设室体，区域内设台架，加装照明灯，局部排风。

b.设室体，湿地板除尘——即室体下部有浅地沟，浅水层，沉降式除尘。

c.设室体，配除尘器除尘。

二、设备

工程机械涂装设备种类多，本文只重点介绍几种关键设备。

1．程控电葫芦

程控电葫芦输送设备在我国开发的时间不长，但以其优良的性能得以迅速推广，特别适用于工程机械大型零部件的输送，成了工程机械大件涂装线输送设备的{sx}。

程控电葫芦输送线采用优质工字钢作轨道，轨道走向按工艺路线布置，转弯处安装道岔，道岔用电动推杆分、合，实现道岔转接功能，采用电动自行小车下挂电动环链葫芦的结构，即两台主车两台副车（副车数量可以增加），下挂环链葫芦，两葫芦间用刚性杆连接组成一个车组，每一车组前后均装有防碰装置，车组数量取决于工位需要，供电方式采用防爆安全滑触线供电，车组控制有手动和自动两种，集电装置采用带绝缘套的支座嵌入式“C”型安全滑触线，电刷要求导电性能好，耐磨，采用铜基石墨材料的集电块。

控制系统要求：

①电气控制系统的联锁、互锁，有严密的防误操作程序。

②系统有联锁及小车积放功能，能自动停放到工作工位。

③系统有故障诊断、报警、电流缺相，过压、过流、过载保护及分析，自诊断功能。

④系统具有良好的接地保护。

全线按设定的程序时间运行，实现半自动化控制，（进入道岔时需人工指令），输送机构具有缓启缓停功能，全线联锁，定位准确，启停可靠，无冲击，确实是工程机械大件涂装线的理想输送设备。环链葫芦目前进口的有德马格（德国），科尼（丹麦）等，国产的有南京及秦皇岛产品，产品已系列化，{zd0}吨位10吨，xx能满足工程机械大件涂装的需要。

2．喷抛丸设备

抛丸设备由下列部分组成：抛丸室室体、气（电）动密封门、抛丸器、丸料循环系统（包括斗式提升机、分离器、横向螺旋输送器1、纵向螺旋输送器、横向螺旋输送器2、料斗等）、平台梯子、气动系统、电控系统、配套设备为二级除尘系统（含沉降筒、滤筒式除尘器、风机、风管等），下面对各主要部分作一简介。

①抛丸器

抛丸器是抛丸清理设备的主要关键部件，抛丸清理就是利用抛丸器抛出的弹丸动能转化为对工件表面的冲击力来实现清理的目的。

抛丸器由以下主要零件组成：进丸管、分丸轮、定向套、叶片、罩壳及驱动电机组成，叶轮、叶片用高铬铸铁制成，基本技术参数为：

a.叶轮不平衡力距≦15N·mm

b.叶轮体径向跳动≦0.15mm

c.叶轮体端面跳动≦0.05mm

d.叶片材质Cr20,使用寿命≧500小时，重量误差≦5g

设计时先按下式计算出总丸量：

 

式中：GF　——每小时清理工件的总丸量（公斤/小时）

F——按面积计算的{zd0}生产率（米2/小时）

gF　——清理每米2工件表面所需的弹丸量（公斤/米2），一般取100－160公斤/米2。

η——考虑工件装卸和输送时间的工作时间利用系数η＝0.5－0.85，单件小批量生产取小值，大量生产取大值。按工件综合{zd0}外廓尺寸作出抛丸情景图。

 

这样就可以计算出抛头数量。现有工程机械涂装线抛丸室布置的抛头数有6、8、12个不等，有了总丸量和抛头数量，就可以计算出每个抛头的抛丸量来，从而选择需要的抛头型号。

②抛丸室室体

室体是由型钢框架及钢板组焊而成的箱形结构，其内分为主抛射区和两个密封辅助区。主抛射区室体两侧壁倾斜布置数个呈不同倾角的抛丸器，以实现吊钩按设定速度通过抛射区时工件周围形成棱形柱状包容清理。室体应具有足够刚性和强度，主抛丸室壁用厚度6mm钢板围成，抛射区室内壁衬以厚度12mm组合式高铬耐磨护板，用耐磨包铸螺栓连接，保护螺栓头部不易磨损，拆装更换护板快捷方便。过度区内墙为16Mn钢板，并衬有橡胶密封帘，耐磨板能保护室壁不易磨损，延长室体使用寿命。钢护板能充分利用弹丸反射动能，继续有效地击打工件表面，有利于提高清理质量与清理效率。室体顶部设有密封性能良好的多层迷宫式柔性通道，既有良好的密封效果，又使自行葫芦载物小车顺利通过，室体两辅室段设有检修门，便于维修与更换室内易损件，门上方装有安全联锁开关，只有门关闭方可启动抛丸器。抛丸室和清理室连接端设有多层弹性密封帘，密封帘外侧为气（电）动门，有效地阻止弹丸和粉尘外溢。

③丸料循环及净化系统

丸料循环净化系统分丸料循环系统和丸料分选净化装置两部分。

丸料循环系统由丸料仑、溜丸管、抛丸器、纵向螺旋、横向螺旋、斗式提升机、分离器组成。

工件表面

其丸料循环系统为：丸料仑?丸料阀?溜丸管?抛丸器　　　　　　纵向螺旋输送机?横向　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　清理室

螺旋输送机?斗式提升机?分离器螺旋?丸料分离器?丸料仑

 

丸料分离器净化系统由分离螺旋、丸料分离器、料仑和抽风系统组成，丸料由斗式提升机输送到分离螺旋，再由分离螺旋将丸料沿丸料分离器均匀流下，利用重力分选原理，将抛丸后丸料中的有用丸料与金属氧化皮碎片、碎小丸料和灰尘有效分离。

④除尘系统

工程机械涂装生产线的抛丸清理室中的粉尘大多采用二级除尘，{dy}级为离心式，第二级为滤筒式（或布袋式）处理。

抛丸室只有排风，不送风，室内形成负压，粉尘不会外溢，除尘器xx的灰尘采用在除尘器出灰口的下面设置密封料桶（集灰桶）收集，用活接的集灰桶收集粉尘，不污染环境，使除尘器的维修保养方便，目前执行的排放标准为GB16297-96《大气污染物综合排放标准》。

喷丸设备比抛丸设备简单，不一一介绍，仅作两点提示：

a.喷丸器在不断的改进，目前比较先进的是组合式喷丸缸。

b.丸料输送系统目前的新设备是蜂窝式吸丸地板和风力吸丸系统，它的突出优点是地坑浅，可以节省基础费用，因为是风力吸丸，风量较大，所以喷丸室内粉尘少，操作方便，这种系统适用于喷丸，因为丸量较小，抛丸丸量大时，不太适用。

3．喷漆室

目前工程机械涂装线上的喷漆室主要是两种型式：

①湿式喷漆室

湿式喷漆室有水帘式、水旋式和文式几种，工程机械大件和整机外形尺寸都很大，侧抽风的水帘式不适用，普遍采用水旋式和文式喷漆室，这两种喷漆室是当今世界上广泛采用的先进喷漆室。工程机械整机，无论是自行还是采取双行道板式输送机，喷漆室地坪都要留有通道，承受重载，有的整机底部还要喷漆，设计地沟，水旋喷漆室布置较困难，设计成文式较为方便，它的除漆雾效率与水旋式喷漆室也相差无几。

②干式喷漆室

它的优点是地坑较小，主要还在于不存在二次污染——循环水的污染，不要废水处理设备，它的缺点是过滤棉容易堵塞，地坑脏，更换过滤棉不方便，生产费用高，在喷漆量大的情况下{zh0}不要使用，它只适用于喷漆量不大的场合，如修理厂或涂装线上的补漆之用，此时大多设计成喷烤漆房的型式。工程机械整机的尺寸都比较大，为喷漆方便，室内要布置三维工作台。

设计喷漆室要特别重视消防设施的设计，不可掉以轻心，采取的措施主要有：

a.风机、照明灯等电器元件都要选用防爆型。

b.从电气控制上保证，喷漆室的送排风机不开，为喷漆系统送压缩空气的电磁阀打不开，即喷漆枪喷不出漆来。

c.喷漆室人员出入门向外开。

d.为喷漆室设置Co2自动喷淋消防系统，Co2自动喷淋消防系统可靠，但造价及日常维护费用都较高，所以现在有的设计成费用较低的细水雾喷淋消防系统。

4．烘干室

烘干室根据能源的不同可以分为三大类：

①电烘干室

②蒸汽烘干室

③燃油燃气烘干室（燃气又可分为燃天然气和燃煤气两种）

前两种的优点是干净，好控制，缺点是费用高，废气处理不方便，对电和蒸汽烘干室而言，废气处理无非是催化燃烧或活性碳吸附，由于可燃气体的浓度低，催化燃烧烧不起来，被人们称之为聋子的耳朵，实际上是用来对付环保检查的。活性碳吸附开始阶段效果不错，但使用一段时间效率下降，而脱附再生比较麻烦，比较脏，人们不愿干这活，所以大多用一段时间就放一边成了摆设，一直在用，用得好的真是凤毛麟角。

燃油燃气烘干室使用的是一次能源，费用低，它还有一个优点是废气可以直接送到燃烧室燃烧处理，不但废气处理干净彻底，而且废气燃烧后热值得以利用，一举两得。燃油燃气烘干室有两种类型。

a.直燃式

b.间接换热式

前者燃料燃烧产生的烟气经过滤后直接送入烘干室内，对工件漆膜进行烘干，它的优点是没有换热器，造价低，燃烧产生的热量充分利用，热值高，生产费用低，缺点是烟气进入烘干室，虽经过滤，但总有少量烟尘进入烘干室，洁净度较差，但工程机械涂装不如汽车涂装要求高，所以水分烘干室，底漆烘干室用直燃式是可行的，尤其是燃天然气时。

间接换热式是燃料燃烧产生的高温烟气在换热器中与烘干室循环空气进行热交换，循环空气得热升温后进入烘干室内烘干工件，它的优点是循环空气干净，保证漆膜质量，但较直燃式设备造价高，热效率低，生产费用高，面漆烘干室必须采用间接换热式。

烘干室的消防措施也应该到位，通常的措施有：

a.采用防爆电器元件。

b.从电气控制上保证，烘干室循环风机不开，燃烧器不能点火，先开循环风机后开燃烧器，燃烧器熄火后循环风机继续运行5－10分钟（时间可调）后停。

c.烘干室设泄爆口。

d.在烘干室附近，布置灭火器。

由于作者水平有限，所述不全面，错误之处在所难免，请各位同仁批评指正。