摩托车涂装工艺设计.docx

1、摩托车涂装工艺设计 专业工艺课程设计题 目: 摩托车涂装工艺设计 学院: 化学化工学院 专业: 应用化学 班级: 学号: 学生姓名: 导师姓名: 完成日期: 专业工艺课程设计任务书学院: 化学化工 专业: 应用化学 班级: 姓名: 同组人员姓名 一、课程设计题目:摩托车涂装工艺设计二、课程设计内容及设计要求:1、 介绍摩托车涂装生产的工艺现状与发展动态,提出自己的设计思路。2、根据摩托车涂装生产工艺要求,设计摩托车的车架、油箱、塑料附件的涂装生产工艺过程,确定各工序的施工工艺规范。3、对自己的设计内容予以总结与评价。4、 撰写设计说明书三.课程设计时间安排:6月 22日至7月5日第一周 查阅资

2、料,确定设计方案,工艺流程及工艺设计第二周编制设计说明书。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,20066王锡春编、 汽车涂装工艺技术、化学工业出版社7 张学敏、涂装工艺学、化学工业出版社8 冯立明、涂装工艺与设备、化学工业出版社指导教师:教研室主任:2014年6月22日 1、1中国摩托车产业发展简史3 1、2 中国摩

3、托车涂装发展概况3 1、3论文研究内容及意义5第二章 我国摩托车涂装现状分析 2、1我国摩托车涂装现状分析5 2、2涂装工艺技术及设备6 2、3目前我国摩托车涂装的基本工艺分析7第三章 摩托车车架电泳涂装工艺设计 3、1 高光底面合一阴极电泳涂料的特点8 3、2 阴极电泳涂装工艺9 3、3 涂装工艺10 3、4 高光底面合一阴极电泳涂料工艺参数13 3、5 高光底面合一阴极电泳涂料应用性能14第4章 思考与总结4、1 常见问题及解决方法 15 4、2 总结15参考文献16 第一章 前言 1、1中国摩托车产业发展简史自1885年法国人戴姆勒制造出世界上第一辆以汽油为动力的现代摩托车的雏形车以后,

4、英国于1898年建立了第一家摩托车厂,相继法国、意大利、俄罗斯、 德国、美国、日本等也建立了摩托车工业企业。在中国,虽然早在1951年由南昌飞机制造公司造出第一辆“井冈山”牌摩托车,但直到1979年由嘉陵工业集团与日本本田技研工业株式会社通过技术合作,才真正推动了中国摩托车工业的迅猛发展。至1993年中国摩托车总产量近400万辆,在世界排名第一,日本退居第二位,其后依次就是印度、台湾等国家与地区。现今的中国摩托车年生产量己超出1000万辆,生产能力稳居世界领先地位。 在摩托车产量高速增长的同时,中国摩托车行业的缺点也越来越明显地暴露出来,当前主要表现为零部件生产能力薄弱,尤其发动机靠进口或组装

5、为主。另外由于低水平产品重复、低水平的技术引进以及低水平的重复建设等,增加了摩托车市场的不稳定性、不平衡性与受制性,与发达国家相比仍有很长一段距离。1、2中国摩托车涂装发展概况50年代就是我国摩托车工业起步阶段,当时从前东德、捷克等国家引进了部 分车型。从50年代到80年代初,我国还处于计划经济时代,加上受政治运动影响, 我国的摩托车工业几乎没有发展。仅有上海幸福250、济南生产的轻骑15、株洲军 工厂生产的长江750等几个少得可怜的车型。由于当时人民的消费水平低,用户也 仅限于军队、公安、邮电等部门,因此产量极小,由于规模小、工艺水平低、劳动 生产率低,当时的摩托车涂装技术处于手工作坊式的生

6、产阶段。车型的性能、质量 也很差,多属于二次世界大战时期欧洲的产品。1985年到1995年,这一时期就是我国摩托车工业迅猛发展的阶段。当时的 嘉陵机器厂率先开展国际合作。从日本本田公司引进了CJ50、JH70、JH125等在当时属于先进水平的车型。随后建设机床厂从日本雅马哈公司引进了CY80车型。从此,我国的摩托车工业步入了大批量、大规模、工业化、专业化生产时期。行业产量从1985年的百余万辆猛增到1995年的千余万辆。当时的摩托车生产厂家多为 大型国营企业。车架、油箱涂装生产线多为自行设计,自行建造的。涂装工艺普遍 采用前处理喷淋清洗一脱水烘干一喷底漆一喷面漆一油漆烘干,喷涂多采用静电喷涂机

7、,也有部分小型企业采用人工喷涂。1995年至今就是我国摩托车工业稳定发展的阶段。由于前期的高额利润,促使私营企业、合资企业、外国独资企业纷纷进入这一领域。竞争异常激烈,价格大 战此起彼伏。为了在残酷的市场竞争中争到一席之地,各企业竟相投入巨资进行新 产品开发与技术改造。在这期间一些国际国内著名的涂装设备设计公司(如日本大气社、上海机电设计院、机械工程部第四设计院等)也开始进入摩托车市场。在这期间,车架的涂装工艺开始由静电喷涂、手工喷涂向阴极电泳涂装转化。济南轻骑、 南京金城、广东江门大长江、上海新大洲、中国嘉陵等知名企业先后建成了现代化 的、大规模的、高品质的车架阴极电泳涂装线。少数私营企业与

8、配套厂也建成了规模、档次相对低一些的车架阴极电泳涂装线。随着工业化生产污染的加剧,国家的有关的环保措施将会越来越严格,摩托车车架涂装由污染性较大的喷涂工艺转向低 污染的阴极电泳工艺将就是不可逆转的发展趋势。 1、2、1 前处理工艺发展概况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。随着工艺的改进与发展,出现了二合一(即除油、除锈)与三合一(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,其特点就是生产效率高,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。在补充药剂与清洗中,以前通过直接添加自来水来

9、实现,后通过设备的改进与工艺质量的提高,逐渐采用纯水过滤装置制备纯水来补充。1、2、2 喷涂工艺发展概况从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方法,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。1、2、3 固化工艺的发展概况作为干燥固化工艺来说,一般有热风循环式与辐射加热式。在五六十年代主要用蒸汽或电加热器作热源来干燥固化,从60年代开始出现红外线干燥,70年代出现远红外干燥与微波干燥,1994年出现了高红外快速加热技术。随

10、着对干燥温度的控制要求与温度控制均匀性的要求,出现了在炉内进行热风循环,80 年代后期出现了燃油(气)热风循环的干燥炉(固化炉),而且燃油(气)热风干燥(固化)的应用渐趋广泛;一般来说,目前国内采用电加热热风干燥炉较多,但用电作为烘烤热源往往不就是一种经济的方法,特别就是增容费的负担,使建设投资增大;但电加热的设计与运行管理较简便,操作比较方便,所以在较小的干燥炉中应用仍然较多。而就炉体的结构而言,主要随着摩托车工业社会配套的发展,逐渐取消了箱体式干燥炉。多采用通道式或桥式干燥炉。1、2、4 涂装环境差异对于现代化的涂装线,一般都能满足恒温、恒湿与洁净的空气(空气粉尘含量)等要求;但当前存在比

11、较多的简易涂装生产线,却很难保证恒温、恒湿与洁净的空气,使涂装的工件达不到满意的涂装效果,易使漆膜产生针(缩)孔、桔皮、颗粒等漆膜弊病;并且涂装生产线内的空气粉尘量不能得到有效控制。1、2、5 涂装线的环境保护涂装生产线的污染一般有废气、废水、废渣与噪声 ,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、热分解生成物与反应生成物、酸碱雾、喷丸时产生的粉尘与漆雾中的粉尘。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。废渣主要就

12、是漆渣、处理废水产生的沉淀物。噪声源主要来自风机与运输装置,故我们在生产线上必须选用符合噪声要求的风机与运输装置,涂装车间内部最好设置吸音材料。不论就是废气、废水、废渣与噪声,随着劳动保护与环境保护更高要求的规范出台与实施,必须通过技术更新与设备改造进行处理。减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直就是涂装技术发展的主题。涂装材料、涂装工艺、涂装设备、涂装管理就是摩托车涂装的四大要素,相互之间相辅相成,促进了涂装工艺与技术的进步与发展。21世纪被称为面向环境的新世纪,环境保护倍受全球关注,并已成为人类最迫切研究的课题。汽车、摩托车及其零部件的涂装就是制造过程中能耗最高且产生三废最多的环节之

13、一。因此,减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直就是涂装技术发展研究的主题。1、3论文研究内容及意义本论文根据摩托车发动机零部件的材料性能,从发动机的零部件涂装的各个环节出发,结合具体的工程实际,侧重于对工艺的理论研究分析与具体涂装设计。 1、3、1 研究内容 摩托车的涂装基本状况分析;摩托车车架电泳涂装工艺设计。其中着重分析阴极电泳涂料的特点,阴极电泳涂装工艺,阴极电泳涂料应用性能,阴极电泳涂料工艺参数、 1、3、2 研究意义随着工艺技术的发展与人民生活的提高与市场的激烈竞争,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就是适应时代潮流的主题,不断进行技术创新

14、,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,特别就是在涂装工艺、涂装材料与设备等方面需加强研究与开发。结合工程实践,通过对摩托车车架的涂装工艺进行理论分析,对涂装工艺设计、材料选用与设备运用等方面进行了研究,为提高摩托车发动机涂装质量、降低成本、提高生产效率与劳动保护等方面提供借鉴。论文的研究方向与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与作用。 第二章我国摩托车涂装现状分析2、1我国摩托车涂装现状分析 新涂装材料开发应用新涂装材料的应用就是涂装技术进步的先导,在满足涂层性能要求的前提下。始终以应用可减少公害、降低涂

15、装成本的材料为主要发展目标。当前由生物可降解性活性剂配制的脱脂剂、无镍磷化液、无亚硝酸盐磷化液、无铬钝化剂、低温脱脂剂(处理温度43)、性能与常规相同的低温(35)少渣(比常规低10%30%)磷化液、无铅无锡阴极电泳涂料及低温固化(16010min)、低加热减量(4%) 以下、低VOC (挥发性有机化合物)挥发量(0、4%0、8%)型阴极电泳涂料在欧美及日本已经推广应用多年。在北美与欧洲,可替代传统中涂的二次电泳涂料已经开始应用,紫外光(UV)固化涂料在汽车涂装中的应用技术已经接近成熟。在北美,粉末中涂已经工业化应用多年,同时水性面漆底色近几年普及得非常快,高固体分中涂与面漆应用也相当普遍。日

16、本也在积极开发与推广水性涂料、高固体分及超高固体分罩光漆。 我国几大公司在漆前处理材料与电泳漆的应用方面与国际水平相差不大,但由于应用水性中涂与水性面漆必须使用专用设备,因此提高了涂装成本,但摩托车涂装中涂与面漆仍采用传统的中低固体分溶剂型涂料,涂装VOC(挥发性有害物)排放远落后于欧洲。2、2涂装工艺技术及设备 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。 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

17、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、冷却法与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。 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与VOC排放。 2)对一体化涂装工艺(三涂层概念)研究与应用,在提高生产效率的同时,大幅降低了VOC排放量。

18、3)敷膜技术替代塑料覆盖件涂装敷膜技术就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与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。 2、3目前我国摩托车涂装的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、

19、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(电泳与粉末涂装较少采用,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,并且原料与能源消耗大,污染治理难度大,环保与劳保相对落后。 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就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与固化等方面作适当的

20、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就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,先进的工艺研究与使用比较少,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

21、本相当高,而循环利用受投资与技术的限制,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、铸造与开模具方便等因素,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,结合到涂件的材质与涂装的规模,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、模具技术与工艺等)的限制,毛坯件整体质量有待提高。就整体工艺与生产线的水平方面与国外存在相当的差距。 第三章 摩托车车架电泳涂装工艺设计3、1 高光底面合一阴极电泳涂料的特点高光底面合一阴极电泳涂料就是在

22、原来的底面合一阴极电泳涂料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,并且其她槽液性能及漆膜性能也得到相应提高。高光底面合一阴极电泳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/m 15/不挥发物含量(1652) 30min55、01、5/(1052) 30min/32、02、0pH值/5、46、0表2 槽液性能不挥发物含量(1052/2h)/%槽液性能18、02、0pH值5、46、0颜基比0、10、4电导率(20)/Scm-10、71、4击穿电压/V

23、 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)/mm0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E3,失光率30%从上述可瞧出,高光底面合一阴极电泳涂料不但具有优良的耐腐蚀性能,同时还具有

24、优良的耐候性能与较好的装饰性能。3、2 阴极电泳涂装工艺3、2、1 工艺流程 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、3 涂装工艺3、3、1预处理 摩托车车架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,否则车

25、架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,以保证车架上能得到平整的电泳漆层。3、3、2预脱脂车架上有的部件就是机加工出来的,有的就是油压机压出来的,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5060,时间58 min,浓度5060 (SF-301)。3、3、3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,单靠脱脂液就是无法清理掉,因此,利用喷

26、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,2030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。3、3、4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。3、3、5表调表调在常温下3060 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、27、5;或纯水。管理水质与杂质颗粒,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1216pt50603004800、100、15

27、脱脂喷淋游离碱度1620pt401200、15水洗1喷淋pH值8常温600、100、12水洗2喷淋pH值8常温600、100、12自来水喷洗喷淋常温100、100、12表调喷淋pH值7、27、5常温300、080、10磷化喷淋总酸度游离酸度促进剂2028pt0、51、5pt1、56、045553004800、080、10水洗3喷淋pH值6常温600、100、12自来水喷洗喷淋常温100、100、12去离子水洗喷淋电导率20S/m常温600、080、10去离子喷洗喷淋常温100、080、103、3、6锌系磷化磷化液总酸度()2028点,游离酸0、51、5点,促进剂添加量为2、56、0 ,磷化时间

28、控制在58 min。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23 。锌系磷化剂(配槽液与补加液),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)。3、3、7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 )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30。电泳涂装,时间大约60s,监测水质,每周更换一次。3、3、8设备电泳涂装就是一个系统工程,各单台设备必须相互匹配

29、。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。3、3、8、1设备结构电泳涂装就是一个系统工程,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。3、3、8、2工艺参数电泳直流电压180220 ,槽液温度(2542);槽液电导率(1200400),槽液固体分1618(采用台湾尚志造漆有限公司),循环量58次;电泳时间23min。3、2、8、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与漆膜沉积速度,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24开