脱脂磷化喷淋工艺在全承载车身骨架上的应用

作者：安凯汽车股份有限公司 刘建平    来源：《汽车与配件》

欢迎访问e展厅 展厅 7 喷涂/清洗/表面工程展厅 PVD涂层设备, 电镀设备, 热镀锌设备, 超声波清洗机, 静电喷粉机, ... 全承载技术是德国凯斯鲍尔公司于上个世纪50年代首创，也是目前客车制造的先进技术。采用全承载式车身结构的客车，不仅在安全性、舒适性和可靠性方面具有突出的优势，而且，由于自重较轻，增加车内乘客空间，在营运过程中能够产生节油的效果，因此，我国交通部在制定营运客车等级评定标准时，将全承载技术作为大型和特大型级产品的准入“门槛”。 这种车身用多种型材的矩形管焊接成一个整体的车身骨架，让车身和底架成为一个不带大梁的整体，共同承担客车所受的力，即为“全承载车身”。由于取消底盘的成型纵梁，不需要大型冲压设备，因而全承载车身技术的应用带来了客车制造业的一场技术变革。 脱脂磷化喷淋工艺 全承载车身骨架采用矩形管组焊，由于管壁薄，车身骨架总成装焊后，需要对矩形管进行内外防蚀涂装，因此防蚀涂层优劣直接影响到骨架的强度和使用寿命。全承载车身可以实现车身总成整体脱脂磷化喷淋或浸渍前处理。骨架总成整体脱脂、磷化喷淋工艺的应用，骨架总成表面除油干净，生成一层磷化膜，与涂料配套使用，可以得到优质涂层。目前国内客车制造企业为了改进漆前处理工艺，提高涂装质量、效率，大都对已建成的喷淋设备进行调试、改进，实施运行。 磷化膜能提高有机膜与金属结构件的结合力，增强其耐蚀性。骨架结构件经过磷化处理，在基体表面上环氧漆膜的附着力有明显提高，延长产品的使用寿命。本文从以下几个方面介绍单室多工序车身骨架总成整体脱脂磷化喷淋工艺的应用。 1. 工艺流程 单室多工序车身骨架整体脱脂、磷化喷淋工艺流程如下：预清理→预脱脂→脱脂→水洗→水洗→表面调整→磷化→水洗→水洗→烘 2. 工艺工序内容 (1) 预清理 清除骨架及内蒙皮各部位氧化层、锈蚀、杂质，防止杂质带入喷淋室污染脱脂、磷化液；手工擦净喷淋屏蔽表面的油污，增强脱脂效果。 (2) 预脱脂、脱脂 采用金属表面脱脂剂加有水溶性润湿剂配制槽液。金属表面经脱脂后，清除油污，为锌系磷化打下基础。因脱脂液呈碱性，润湿剂是一种化学清洗剂，能增强脱脂效果，在喷淋工艺处理时不会产生泡沫。根据喷淋脱脂液充分回流到槽中时间，确定沥干时间。预脱脂液浓度2%，时间2min；脱脂液浓度3%，时间5min。预脱脂液总碱度：8~18，游离碱度：6~8，脱脂液总碱度：9~20，游离碱度：9~12。两个槽液温度均设定：55~60℃。预脱脂工序可预热工件，湿润表面油脂，为完全脱脂创造条件。 (3) 水洗 工艺设定脱脂后2道水洗，磷化后2道水洗。常温，时间1~2 min。脱脂后的水洗，保证骨架总成表面及其他部位残留的脱脂液清洗干净，防止影响磷化膜形成。磷化后的水洗，保证骨架各部位磷化膜上磷化液及杂质完全清洗干净。对各槽的水，分别控制碱污和酸污，及时补水和换水。 (4) 表面调整 采用ZN表面调整剂是一种胶体钛系金属表面调整剂，槽液pH值控制为8.5~9.5，常温，其作用能促进形成结晶致密的磷酸盐涂层，使磷化膜形成充分完整，有效降低磷化药品的消耗量及磷化膜重量，提高涂层的附着力。表面调整后的沥干时间不易过长，防止金属基体表面返黄锈失去活性。一般情况下，表调液由于消耗老化，需要定期给予更新。 (5) 磷化 采用低温磷化，温度:35~40℃，3min；总酸度：17~22；游离酸度：0.7~1.1；气点：2~4。槽液通过循环，定期除渣，保证磷化液的稳定，以防槽液废弃及堵喷嘴、管道。磷化后沥干时间，能使磷化液充分回流到磷化槽中，防止磷化液滞留室体和管道内流到其他槽中。 金属表面磷化膜呈均匀灰色，不允许有黄锈，允许有轻微水迹、轻微挂灰现象。由于骨架是由矩形管焊接而成，焊缝氧化层多。焊缝及边角处存在磷化膜不完整。锌系磷化膜的附着力优良，单一耐蚀性略差，与有机涂层结合起来耐蚀性很好。 (6) 烘干 水洗后及时用转运车将骨架总成转入烘干室内烘干。烘干温度80~100℃，时间30~40min。温度过低，时间过短都会产生锈蚀。骨架总成有些部件，由于结构上的原因，容易积水。对积水部位提前钻工艺孔排水，并采用人工擦净相结合的方法。 脱脂磷化喷淋工艺装备及工艺应用 1. 工艺装备 单室多工序脱脂、磷化喷淋装备是由两台室体组成。 单室多工序喷淋设备主要是由室体、槽体、喷淋管路及回流系统、加热控温系统、过滤、除渣系统、加料装置、换气风机、气动往复工艺车及电控系统组成。关键部件：喷淋泵、循环搅拌泵、电动出水阀、电气回水阀、电动排水阀、蒸汽电磁阀等。室体是由脱脂喷淋室、磷化喷淋室组成，安装在地上。8只槽分别布置在地下坑内。面积利用率高。设备室体用材及配套泵、阀等部件需要考虑防酸碱性。 设备配有水、压缩空气、蒸汽系统。电控柜设有水位及温度的显示仪表。设置联动、手动按钮。 电气系统的关联功能部位装置的运行均有灯光显示。设备运行，同步启动排风换气、工序间排水、除渣系统、烘干室及废水排污水处理系统。 2. 工艺应用 第一室为脱脂喷淋室。当骨架总成进入室内就位后，预脱脂工序启动，程序控制将预脱脂槽出水阀门和回水阀门打开，其它各槽液的出水阀门和回水阀门则关闭。脱脂喷淋泵运行。液体经室体内的管道喷嘴喷向骨架总成上各个部位进行预脱脂。当预脱脂喷淋结束，启动喷淋管道风机吹风沥水，使管道中的液体回流到预脱脂槽中。防止管道中的预脱脂余液流入下一工序脱脂槽中。脱脂工序，同上述程序依次运行。1、2道水洗工序是用水洗喷淋泵，共用室体内的喷淋管对骨架总成进行清洗，按上述程序依次运行，直到第2道清水沥干为止。 第二室为磷化喷淋室。当骨架总成进入室内就位后，表面调整工序启动，程序控制将表调槽出水阀门和回水阀门打开，其它各槽液的出水阀门和回水阀门则关闭。表面调整喷淋泵运行。液体经室体内的管道喷嘴喷向骨架总成上各个部位进行表调。当表面调整喷淋结束，喷淋管道风机吹风沥水启动，使管道中的液体回流到表面调整槽中。磷化工序(磷化喷淋泵)同上述程序依次运行。1、2道水洗工序是用水洗喷淋泵，共用喷淋管对骨架总成进行清洗，按上述程序依次运行，直到第2道清水沥干为止。 骨架总成整体脱脂、磷化喷淋工艺过程是通过程序控制来实现。需要将控制的工艺时间及工艺步骤输入可编程控制器，操作时通过联动按钮控制，以减轻劳动强度，准确控制脱脂、水洗、表调、磷化、水洗的工序质量。在运行过程中，骨架总成通过往复工艺车的往复摆动，使整体脱脂、磷化、水洗喷淋充分，充分发挥固定喷头的喷淋效果。避免喷淋时，脱脂、水洗不彻底及磷化膜成膜不均匀的缺陷。 磷化液产生的少量沉渣，会堵塞喷头，影响喷淋效果。定期运行除渣系统十分必要。通过除渣循环泵，将磷化液打到沉淀塔中进行沉淀。经隔膜泵磷化液注入板式除渣机过滤，澄清的磷化液流回磷化槽。板式除渣机积聚的磷化渣人工处理。 须定期对于脱脂液更换。采用预脱脂液排放，脱脂液抽到预脱脂槽再利用，更换脱脂液。日常对温度、水位、各槽工作液的工艺参数，进行测定监控，根据工艺参数化验结果及时补水、加料调整。水洗槽补充清水，并根据酸污、碱污化验指标，定期换水。每班检查疏通喷嘴，保证喷雾畅通，实现喷淋效果最佳。对排除的化学工作液及清洗水经废水处理站处理，达标后排放。 影响脱脂、磷化的相关因素 影响脱脂、磷化效果的相关因素有：脱脂液、磷化液的温度偏低，会影响脱脂效果，磷化膜生成；磷化液总酸度、游离酸度高低、比值失调，会影响磷化成膜；表面调整剂更新不及时，会影响磷化成膜速度，磷化沉渣量；磷化渣喷嘴堵塞、流量不足、水洗不充分、对磷化成膜有影响。 单室多工序喷淋设备运行，骨架总成整体脱脂磷化喷淋工艺应用，摆脱了手工漆前处理的劳动强度大、效果不佳的现状。而实现脱脂、磷化前处理程序控制，提高了涂层的附着力和耐蚀性，明显改善了骨架总成涂装质量。这种喷淋设备系统如在小批量运行情况，成本较高，在产量饱和均衡生产的状况下运行，才能体现经济适用，成本最低。另外，该工艺目前还需要改进的方面如：(1)喷淋过程存有少量串液现象；(2)工件屏蔽表面感受机械力清洗效果较差；(3) 在原材料流转过程中控制矩形管表面油污和锈蚀程度； (4) 设备各运转部件精细维护保养。因此，在整体喷淋设备运行及工艺的应用中有待持续调整改进。(end)

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