涂装前处理主要设备使用效果分析

文/周永平，黄昊

1  前处理概述

前处理的作用是去除车身上携带的焊球焊渣等杂物，去除车身加工过程中涂抹上的油脂、车身胶；在车身形成致密的磷化层，起到第一层防腐蚀保护，同时增加电泳漆与车身的附着力。

前处理过程：手工预清洗→热水洗→预脱脂→主脱脂→第一水洗→第二水洗→ 表调→磷化→第三水洗→第四水洗→钝化→纯水洗

2  高压清洗机

高压清洗机出口压力比较高，使用压力在130bar左右，是后面喷淋压力的100倍左右。

可以清洗一些有外观要求但清洗不到的区域，诸如车门脚踏板区域等，由于高压水枪流量较小，所以对集中的铁屑的冲洗效果较低，它能仅够起到脱开杂质与车体表面结合的功能

高压清洗机不适合清洗野胶，因压力过大，会造成野胶的飞溅，故其使用过程中需要尽量避免

高压清洗机比较合适的清洗范围枪嘴到工件在300mm范围内。

高压清洗机由于压力很大，故比较危险，枪嘴不能对人喷射；喷洗开关必须增加在操作人员便于操作的范围内。不建议两边同工位设置两把高压枪。高压清洗机运行可能由于振动产生噪音，在管路固定处应给与考虑。

高压清洗机一般需要冲洗车内腔底板，故需要安排高工位，考虑到该区域相对潮湿有积水，高工位需要防滑，可使用防滑格栅板

手工预清洗室体考虑充分的送排风，用于排放雾化的水汽，保证作业环境。抽出的风可做为前处理入口风幕。临港这里并没有使用，主要是送排风机噪音比较大，而且抽风口处于低位，会吸入大量水雾，做为前处理入口的风幕，喷出的水飞溅严重。

因使用效果有限，现在临港已不使用高压清洗机

3  吸尘器

吸尘器是目前正在尝试使用的设备，在试用过程中效果良好，由于临港车身表明质量颗粒较多，单车可吸附大约10克的铁屑量。

吸尘器能够将车底板上可见的铁屑杂质都清除干净，减少向后携带的杂质总量，减轻后道工续的压力、减少过滤带的更换频次，提升表明质量

4  旋液分离器

旋液分离器是通过离心力，将密度较大的焊球焊渣分离出来，大颗粒由于旋转产生的离心作用，沉积在设备底部，清液从顶部通向下一设备。设备底部设有隔膜阀，压缩空气控制，有控制箱设置开启关闭时间，理论上可以分离75um以上的大颗粒。

旋液分离器对于前处理线而言是很重要的设备，运行稳定，不需要外加的动力供应，不需要耗材，维修量比较少，同时能有效的分离大颗粒杂质。唯一的缺陷是底部的排放阀门由于长时间的铁屑乘沉积，易造成卡死，需要平时多加以关注，时不时开关一下阀门即可。

5  纸袋过滤机

纸袋过滤器承接从旋液分离器和磁性分离机（下文介绍）中排放的残液，内部有滤纸将铁屑过滤出来，当液体无法透过后，这个时候铁屑堆积满了，腔体内液体开始淤积，接触到顶部感应开关后，开关发出信号，端头驱动电机启动，开始走纸，铁屑会倾倒在收集箱中。脱脂液透过滤纸，流到底部的水槽中，水槽中设有电极，达到液位后，通过泵打回到槽体中，低液位停泵。

纸袋过滤机两端通过链条驱动，链条同时起到压紧滤纸，密封滤纸两边避免泄漏的作用；纸卷不足或废纸过多都会报警。

纸袋过滤器不能关闭，因为旋液分离器与磁性分离器会定时排放废水，如果关闭纸袋过滤器，泵无法检测与运行，会造成水槽内的水沫出，需要注意。

纸袋过滤机本身的设计思路是作为最终过滤，节省化学品，但现场使用效果有出入：旋液分离器能够将75um的杂质过滤出来，当然还会有更细微的。磁性分离器过滤的杂质大小分布更为分散，而纸袋过滤机的过滤精度为100um（热水洗统一的过滤精度），两者的匹配显然存在很大的差异，即使是使用50um的滤纸，都不能使得磁性分离器的处理量都得不到程度的去除

使用纸袋过滤机，可以与旋液分离器配合，但不应适合承接磁性分离器的液体，磁性分离器的液体目前来看适合用溢流沉淀槽收集

6  多功能除渣设备

该设备最大的特点是增加液体的多次变相及沉淀的概念，沉淀在目前的除渣过程中运用并不多，需要强化

传统沉淀的成本相对而言是最低的，但需要人力配合

该除渣机暂时无使用经验，待实物验证

7  袋式过滤器

袋式过滤器内置多个过滤带，有4袋和6袋两种，理论上每个过滤带透过量为30吨/小时。袋式过滤器进出口设有压力表，通过压力差来确定是否更换虑袋。

过滤器有两种压紧方式，螺栓型和箍型（即快开型），快开型只需要一个工人就能在30秒钟内完成开启与关闭，常规8螺栓过滤器完成相同动作需要大约15分钟。快开式过滤器由于卡箍制作精度，以及与过滤器外沿间隙配合等原因，在压紧力上不如螺栓式的，如果垫片稍微变形就难以压紧，造成泄漏。但总体而言还是比常规过滤器来得好，目前临港的快开过滤器未发现问题。

快开型适合应用于过滤杂质较多，日常清理频繁的区域。热水洗、预脱脂、主脱脂比较合适。对于开启过滤器，不仅仅只是更换过滤带，很多时候是为了清洁磁棒，临港现场热水洗不是快开式的结构，而热水洗磁棒可能半天就需要清洁一次，需要设置快开式过滤器。

我们的过滤器滤袋中安装有磁棒及其固定架，由于选用的供应商比较熟悉过滤器与过滤带的造型，设计出的磁棒固定架配合很好。磁棒选用5000高斯的，这个是有通用南厂试验作为依据的，并与其他磁通量的磁棒做比较，效果最好。 

磁棒的吸附性能确实不错，能够吸附3～4毫米厚的铁屑（包含很多胶），但同时这也是一个隐患，如果磁棒吸附了足够多的铁粉而得不到清除，外围的铁屑将有可能重新返回工艺槽，带有磁性的铁粉显然危害巨大，他们将吸附在车身上，普通喷淋无法将其冲刷下来，磷化之后他们将被包裹在磷化层内，形成质量缺陷。关键是安排一个合理的清洁时间表，严格落实执行，要不然还是没有磁棒的好。

8  换热系统

换热系统如上图所示，热水与化学品采用逆流换热形式，这样换热效率较大。

换热系统需要配置如上所示的设备：Y型过滤器、三通阀门。Y型过滤器过滤热水中的杂质，不会堵塞换热器；三通阀门比例调节进入换热器的热水量，一旦化学品温度达到预定值，三通阀完全关闭，热水通过旁通管路返回。这样的控制方式可以保证槽液不会出现波动，更好地保护了工艺稳定。

换热器需要注意使用的范围是否能够满足工艺介质的需求；同时加热段换热器温度比较高，过热水温度一般在110摄氏度左右，如果操作人员不小心触碰换热片，很容易发生伤害事故。所以加热段换热器需要制作特殊的保护装置，能够罩在换热器外部，同时也能节约热量。冷却段换热器及其管件冷凝水严重，三通阀门由于直接接触冷水，冷凝水较多，阀体表面锈蚀严重，同样也需要做一些隔绝空气的罩子。

磷化换热一般采用二级换热，因为磷化液本身化学品性质决定升温温差必须控制在15℃之内，故需要做一套中间换热系统，中间热水温度大约在60℃左右

9  离心泵

离心泵是前处理电泳最常见的动力输出设备，泵的要按照工艺要求选型，选择合适的流量和扬程以及内衬的材料。前处理磷化、表调、钝化系统需要选用不锈钢内衬的泵，其余选择碳钢内衬即可。

泵与管路连接通过柔性接头，补偿安装误差；泵出口设有低压保护开关，如果低于压力开关设定的压力，压力开关会发出信号，让泵停机。同时也有指针压力表，方便读数。

现场除了磷化与电泳循环泵采用双机械密封外，其余都采用单机械密封。双机械密封及增加一道高压水密封，需要外置一个水循环系统，配置有水箱及循环泵，使得机械密封漏水不至于会造成泄漏，单机械密封损坏会有内漏，必须及时修理

泵在安装时需要对中，同心度要控制在10司之内，如果误差过大，会造成机械密封磨损破裂泄漏。

脱脂段需要大流量冲洗以及冲刷车身附带的油脂，要求流量比较大

电泳段需要保证槽体的循环率，必须大于3次/小时。

其它化学品槽的循环量至少大约2次/小时

10  磁性分离器

磁性分离器内置多个磁棒，形成密集的磁场，同时它的腔体巨大，能够有效地减低流体在其中地流速，有利于捕捉经过旋液分离器后遗漏的小颗粒铁屑。设备有定时开启程序，大约3小时后，过滤器的进出口关闭，脱脂液走旁通。磁棒将会从腔体内抽出，设备内设有喷头，通过泵加压的脱脂液将附着在腔体内的铁屑冲刷下来，通过底部排污管路排入纸袋过滤器。

磁性分离机总体设计思路还是比较合理的，运行稳定也确实能够有效地清除系统内的铁屑，但该设备也有自身的不足之处：首先电控设备过多，临港使用磁性分离机遇到过多次程序问题，在清洁完毕后排放含有铁屑的同时需要通入压缩空气便于快速排放，但现场多次发生通压缩空气的电磁阀无法正常开启，导致在固定时间内无法排净废水，降低效率。压缩空气一旦用量多大，会造成排放液体压力过高，在排放处波动激烈。该设备并不与中控室连锁，一旦发生故障只有依靠亮灯和蜂鸣器，但前处理线比较嘈杂，也比较大，维修并不能及时了解。如果旁通阀门发生类似问题，将造成泵的损伤。磁性分离器油缸由于行程过大，如果使用长螺栓，容易泄漏。

11 破乳槽

破乳槽的作用是将脱脂液进行加热，通过内部结构使得液体不断变向，使得含有液体上浮，油水分离，然后通过油水分离机将油排出，从而减少脱脂液中的含油量，增大其除油的能力。清液返回化学品槽。

12  油水分离器

油水分离器是日本三进的产品，国内基本都是这个品牌。它的原理是让水流通过斜板，冲刷后油和水产生分离，油会聚集到积油容器内，清液返回槽体。这个设备的效果并没有理想中那么好，它本身通过撞击原理并不能分离出油脂，对破乳槽是相当依赖的，只能将破乳出来的油脂进行滤除，如果破乳没有完成而将液体通入油水分离器，效果甚微。

油水分离器从破乳槽抽来的液体不能含有空气，经过泵加压后，会产生大量的泡沫。油水分离器顶部的排气阀门无法隔绝泡沫的外溢，它只能通过液体的浮力抬升浮球堵住排气口。

油水分离器使用效果十分有限，需要控制进液流量，油水分离器抽取流量等等，加之高温破乳会造成脱脂液中表明活性剂的失效，并不建议作为今后的首选除油设备。