涂装线金属污染物防治与管理

《涂装线金属污染物防治与管理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《涂装线金属污染物防治与管理（14页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、涂装线金属污染物防治与管理 李文峰 白珊 李德有 任河 于明浩作者单位？【摘要】：本文主要介绍汽车涂装线在日常管理过程中，白车身金属污染物对涂装各工序的影响，通过技术手段，对生产 产生的原因进行系统的技术分析，并根据不同的问题，采取相应的措施进行解决，减少漆膜缺陷的产生，即提高涂装质量，同时也提高了生产效率，在汽车涂装生产管理中有很大的推广意义。关键词：清洁度 磁铁 金属污染物 DPU值0 引言在汽车涂装线的清洁度管理中，前处理线和电泳线的管理尤为重要，前处理和电泳线都是靠高自动化的设备来实现整个工艺过程，并且此区域各槽是封闭区域，涂装车间自身生产 产生的污染非常有限，而主要污染源主要来源于白

2、车身携带污染物，并直接影响涂装电泳、中涂、面漆各工序DPU值，严重的危害涂层质量。1 涂装线车身颗粒污染状态在底漆打磨间修磨电泳后的车身颗粒时，发现修磨后的车身颗粒处有金属的光亮，同时发现使用600号水磨砂纸并不能彻底消除颗粒，我们采用涂膜切割法提取实物样本进行颗粒分析，使用显微镜进行颗粒分析，发现电泳漆膜中有金属物质（见图1），图1：电泳漆膜中的金属物质因金属物质是包含在电泳漆膜之中，我们排除了电泳烘干炉内的污染，通过和颗粒库中样品对比排除，我们把目光集中在白车身的上面，采集白车身上的颗粒进行分析发现主要污染物质有四种，分别是黑色球状金属物质、白色不同规则的金属物质、丝状金属物质和红色颗粒（

3、见图2）。图2：白车身采集的污染物接下来我们深入到前处理线和电泳线进行现地现物的污染源调查。2 涂装线金属污染物颗粒分析因涂装车间与焊装车间入口白车身实现自动化转接，涂装车间对白车身的清洁度管理属于被动反馈方式，金属污染物对整车涂装质量和整车防腐能力都有很大影响，涂装车间金属污染物防治和管理，最有效的方式是在前处理、电泳线通过专用设备和过滤方式等措施，降低各槽液中的焊渣和铁屑含量，下面就金属污染物治理的方法进行详细介绍。2.1 电泳车身颗粒采集方法在前处理线和电泳线的清洁度管理中，通过颗粒分析可以缩小或直接确认污染物或污染源，并有针对性的 地对污染物和污染源进行治理，在这里主要介绍三种电泳颗粒

4、采集方法。2.1.1 电泳湿膜采集法电泳湿膜采集法，主要是在电泳成膜后烘干前这一区域中，进行湿膜颗粒采集的一种方法，此种方法因受设备、清洁度和照度限制，一般每周采集一次进行分析。电泳湿膜颗粒采集，主要工具是医用针灸针和强光手电，强光手电照射角度应与车身表面接近10度角照射，颗粒因有照射后的阴影会很容易发现，使用针灸针挑出颗粒（见图3），在颗粒采集中因身体任何部位不能接触车身，所有着力点在针尖上，如挑动过程中用力过大或过快，颗粒会因针尖震颤将颗粒弹飞，训练手腕力度可在中涂喷涂湿膜试板反复练习掌握动作要领和力度，此方法是湿膜颗粒采集难度最大的一种方式，但也是最能直接反映颗粒状态的一种方法，可适用于

5、中涂、面漆湿膜车身的颗粒采集。图3：使用针灸针对电泳湿膜颗粒进行采集2.1.2 切割取样法切割取样法是在电泳漆膜烘干后进行颗粒采集，主要使用工具是医用手术刀，在颗粒采集时起刀切割位置应在颗粒根部3毫米距离，刀水平放置与漆膜表面成10度角进行切割（见图4、图5），切割结束位置与起刀位置和距离等同。图4：使用手术刀在电泳干膜颗粒处进行采集图5：切割取样法颗粒采集示意图颗粒采集时，切割不要用力过猛，因电泳漆膜在15m左右，横向切割时不能触及车身钢板，需要颗粒采集人员反复练习切割方法和力度，切割时因颗粒样本比较轻，应在无风的环境下切割，切割后颗粒样本应在原地进行颗粒分析（见图6），避免在移动、保存颗粒

6、样本时，造成颗粒样本破碎或变形，并直接影响颗粒分析的准确性。图6：切割取样法采集电泳漆膜颗粒后状态如在车身切割取样后，应在取样处补涂快干底漆，自干或烘干后使用水磨砂纸打磨喷涂漆雾，保证切割处填平，保证车身防腐能力。此方法同样适用于中涂、面漆烘干后车身颗粒采集分析。2.1.3 递减磨削法递减磨削法主要用于电泳烘干后的车身颗粒分析的一种方法，主要使用仪器和材料包括600号、1200号水磨砂纸、擦净纸、照相机和移动颗粒分析显微镜。递减磨削采集步骤是，首先使用浸泡过的600号水磨砂纸在颗粒部位进行潮湿圆打磨，打磨时砂纸要在十五张以上，保证打磨用力的均匀性，打磨按压力要求在1公斤，每往复打磨一次要用擦净

7、纸把打磨浆擦净，然后用显微镜看覆盖在颗粒上面漆膜是否磨削掉，往复采用以上步骤，直至看到颗粒露出为止。在颗粒露出后改用浸泡过的1200号水磨砂纸继续潮湿圆打磨，砂纸张数保证在15张以上，打磨力度降低到0.5公斤，每往复打磨1次后，使用擦净纸把打磨浆擦净，用显微镜观察漆膜表面，同时用照相机照出颗粒发大 放大后的状态，通过往复打磨和拍照步骤，直到把颗粒打磨干净为止（见图7）。图7：递减磨削法打磨一般颗粒前后对比状态如果颗粒成分是金属物质，会很难打磨彻底，涂装使用的水磨砂纸不能磨削附着在漆膜上面或内部的金属物质，只能打磨掉金属物上部的覆盖漆膜（见图8），通过暴露的金属物质分析颗粒类型。图8：递减磨削法

8、打磨金属颗粒前后对比状态在打磨过程中虽然能打磨掉覆盖在金属颗粒上覆盖的涂层，但不能彻底清除在漆膜包裹中的金属颗粒，只能流到下道工序，这是金属颗粒对涂装漆膜质量主要影响因素，同时体现在电泳工序DPU值和评审中。2.2 电泳颗粒分析车身颗粒分析只要依靠显微镜对采集的样本进行颗粒比对分析，我们分别在前处理、电泳湿膜（见图9、图10）、电泳干膜（见图11、图12、图13、图14）采集颗粒物进行比对分析，分析过程需要强大的颗粒样本库进行比对支持，同时也可进行元素分析（见图15、表一）。图9：前处理湿膜颗粒采集后进行颗粒分析图10：前处理湿膜颗粒采集后进行颗粒分析图11：电泳烘干车身采用递减磨削法进行颗粒

9、分析图12：电泳烘干车身采用递减磨削法进行颗粒分析图13：电泳烘干车身采用递减磨削法进行颗粒分析图14：电泳烘干车身采用切割取样法进行颗粒分析图15：对颗粒物进行元素辅助分析确定金属污染物表一：电泳颗粒元素分析元素Total(Mass%)分析结果C4.19电泳颗粒Fe、O的比率高是铁O24.8Al1.38Fe69.63通过以上颗粒分析确定，电泳漆膜中焊渣、铁屑是主要污染物，并通称为金属污染物，在生产实践过程中，有针对性的对金属污染物进行防治和管理。3 白车身清洁度的管理与措施冲压车间和焊装车间是白车身金属污染物的主要发生地，怎样通过技术手段和措施防治金属污染物的污染，大幅度提高白车身清洁度、减

10、少修磨工时、提高生产效率成为管理者的主要工作目标，以下主要介绍治理冲压车间和焊装车间金属污染物的方法。3.1 冲压车间金属污染物对白车身的影响冲压车间的模具、板料、环境的清洁度直接影响冲压件的修磨点数，在修磨过程中产生的铁屑、砂轮颗粒会造成冲压件的二次污染，并直接影响白车身的清洁度。冲压车间的清洁度管理虽然不能和涂装车间相比，但冲压车间的清洁度管理等级和标准应排涂装车间之后的第二位，由此可见冲压车间清洁度管理的重要性。3.1.1 冲压车间环境清洁度要求冲压车间的内部环境清洁度等级应达到10万级（见表二），空调系统采用二级过滤，初效过滤应采用G3过滤板片，5m过滤效率可达到8590，每个G3过滤

11、板片容尘量可达到400克，中效应采用F5框架滤袋，1m过滤效率可达到9597，每个F5过滤袋容尘量可达到1800克，如果外部与初效、初效与中效模段之间，压差表显示超过300Kpa时（见图16），应更换初效或中效过滤袋，保证空调系统的吸风量。表二：冲压车间环境清洁度等级清洁度级别颗粒数/平方米1000000.5m5m350000020000图16：压差表显示超过300Kpa需要更换过滤袋3.1.2 冲压车间的风向要求冲压车间通过防尘网等措施，对污染区域进行有效隔离，冲压车间与外部、冲压车间与焊装车间的风向应保持微正压，如发现出现负压情况，首先查看厂房空调的过滤系统是否堵塞，如过滤系统堵塞应及时更

12、换初效或中效过滤袋。经过查看，如发现车间内还是负压，应关闭局部厂房屋面的排风机，调整时应采用关闭一台屋面排风机后，观察冲压车间与外部、冲压车间与焊装车间是否达到微正压。如发现车间与外部是微正压，而冲压车间与焊装车间是负压时，应与焊装车间协调调整厂房空调的送排风量，最终要求达到微正压。3.1.3 冲压车间对物流门的要求受自然天气的影响，东北地区西北风较多，物流门朝向应选择在厂房的北面，如在厂房南侧、北侧都需要设置物流门时，应避免双侧物流门同时开启，避免“过堂风”对车间清洁度的影响。在厂房物流门内应设置1015米的隔断，安装一道快速卷帘门，车辆进入时，厂房物流门和快速卷帘门不能同时开启，双门的设置

13、可有效避免外部灰尘和颗粒对车间的污染。冲压车间的外物流，应采用物流时刻表，在某一时段内集中送货，物流时刻表的运用，同样也可以保证厂房的清洁度。以上措施主要保证冲压件的清洁度，降低因修磨产生的大量金属污染物。3.1.4 冲压车间影响白车身清洁度管理措施冲压车间可以通过以下几种措施避免金属污染物对冲压件和白车身的影响：（1）防尘网可有效隔离污染源并能吸附空气中的颗粒等。（见图17）图17：防尘网在冲压车间的实际应用（2）可移动磁性屏风，有效隔离在修磨冲压件和模具的过程中，飞溅的金属颗粒和铁屑（见图18），下部的接灰盘可收集飞溅阻挡后的金属颗粒，避免落到地面和其它区域产生的二次污染。（见图19、图2

14、0）图18：可移动磁性板中磁块的设置图19：可移动磁性屏风效果图图20：可移动磁性屏风可以在修磨区使用（3）地面金属物磁性收集车可在冲压车间不同区域使用，收集地面的铁屑等金属污染物，避免因人员走动、上模具进行修复时的二次污染，可升降的行走或导向轮可根据调节与地面行走轮或导向轮可根据需要调节与地面的距离，提高磁棒吸附金属污染物的能力。（见图21）图21：可移动磁性金属污染物收集车效果图（4）切割时产生的铁屑和条状金属物质容易落在模具上（见图22、图23），金属污染物如落在冲压面上可直接造成批量板件缺陷，修磨时还会产生大量铁屑，防治方法是保证磨具清洁度，定时使用磁性块收集或使用粘性擦布清擦。图22

15、：磨具上发现现的涂装发现与涂装采集相一致的条状金属图23：磨具上的金属污染物（5）在端拾器接触到车身钢板时，吸盘同时也接触上冲压产生的铁屑和颗粒（见图24、图25），端拾器清洁度管理通常方法,是在端拾器安装前和拆卸后都需要进行人工擦净，在端拾器储存时，应采取遮蔽方式防止二次污染，端拾器的污染与修磨点数、修磨量的增加有直接影响，在冲压车间的清洁度管理中，应把端拾器和板料的清洁度管理列为主要内容之一，并在此方面进行延伸。图24：端拾器抓取冲压件的状态图25：端拾器吸盘上铁屑实际状态工业吸尘器在治理冲压件和白车身清洁度中普遍采用，工业吸尘器可有效对平面、间隙中的颗粒和金属污染物进行有效的清除。（6）

16、在端拾器的日常清洁度管理中，我们采用防尘网、防尘遮蔽等措施对端拾器进行有效遮蔽和隔离（见图26、图27、图28、图29），防止因颗粒污染造成冲压件的修磨频次。图26：端拾器器具独立遮蔽遮蔽和防尘网使用周期可以达到12年，通过清洗重复使用的方法降低材料成本。图27：防尘网对端拾器定置区域进行整体遮蔽图28：端拾器定置区域防尘网整体遮蔽状态图29：待冲压的板料采用塑料布进行遮蔽冲压车间的清洁度管理内容，对冲压件和白车身的清洁度有直接或间接的影响，同时也是影响涂装清洁度管理和质量因素之一，只有从污染源头开始治理，才能保证下道工序的品质。3.2 焊装车间对白车身清洁度的影响在焊装车间，人们往往重视白车

17、身的尺寸、平整度、断差、间隙等质量标准，但往往忽视了白车身的清洁度，白车身的清洁度同样也是质量指标之一，并有着严格的要求。3.2.1 焊装车间对白车身清洁度的影响白车身上的金属污染物主要来源于焊装车间，金属污染物在焊装车间无处不在，通过颗粒分析和实物比对，金属污染物主要来源是焊渣、修磨铁屑、电极修磨铜屑。 在焊接过程中飞溅（见图30、图31）图30：焊渣飞溅产生巨大热能和动能图31：焊渣飞溅过程中溅落地面状态是一个世界上的难题，之所以这样说，是焊接距离、钢板厚度、焊接电压、焊接角度、电极修锉等等变动点，都是产生飞溅的主要原因之一，在查找因素过程中比较难于判断，飞溅产生的瞬间，热能较大，飞溅距离

18、较远，焊渣在空中成自由落体并在飞溅过程中自然冷却，当近距离遇到金属物体阻隔时会产生再次熔接（见图32、图33）。图32：飞溅焊渣再次与车身钢板熔接状态图33：飞溅焊渣滚落过程中与车身钢板熔接状态3.2.2 焊装车间白车身清洁度管理措施一般治理焊渣飞溅最简单的方法，是使用软帘隔离、工业吸尘器收集等方法进行治理（见图34、图35），最主要治理焊渣还是从防止发生入手，通过焊接距离、钢板厚度、焊接电压、焊接角度、电极修锉等等变动点上着手治理。图34：工业吸尘器可用于焊渣和铁屑的收集图35：使用软帘对容易飞溅工位进行遮蔽飞溅和熔接在车身内外板上的焊渣和铁屑，直接影响涂装车身质量，磨削后降低防腐能力和周期

19、，需要焊装车间使用手工或机械打磨的方式，对熔接的焊渣进行处理，对附着的焊渣和铁屑进行清理。3.2.3 焊装车间白车身清洁度管理标准白车身清洁度标准一般采用单车焊渣和铁屑的总重量来计算，并使用克为计量单位，一般白车身焊渣和铁屑含量目标值为10克/车以下。4 涂装线金属污染物防治与措施在涂装车间前处理线、电泳线金属污染物防治过程中，主要使用磁性吸附的方法进行金属污染物的防治和管理。4.1 前处理专用除金属污染物循环系统前处理线除金属污染物循环系统在各条涂装线广泛运用。主要工作原理是通过水泵把带有金属污染物的槽液循环到电机驱动的磁辊上，通过磁辊收集金属污染物（见图36、图37），过滤后的槽液在回到主

20、槽中的一种循环除铁屑系统。图36：除铁屑装置工作原理示意图图37：除铁屑装置在实际使用中状态除金属污染物循环系统自动化程度较高，不需要专人在运行期间进行维护，清理容易等优点。但其缺点是：设备成本较高、备件造价昂贵，机械、电气维护繁琐，耗电量较高，运行成本较高，槽液循环流量和除铁屑量小等缺点。此系统因受水泵扬程、循环管径和流量制约，一般一条年产12万辆前处理线，采用34组除金属污染物循环系统。4.2 高流量管式除铁屑装置在金属污染物防治与管理过程中，磁辊式除金属污染物方式已经不能满足实际生产中需求，并逐渐被高流量管式除铁屑装置所取代（见图38、图39），高流量管式除铁屑装置优点，水泵后不变换管径

21、，可利用水泵获得高流量的槽液，通过在管路中间的环形磁棒吸附水中金属污染物，过滤后的槽液通过回水管回到主槽中。图38：高流量管式除铁屑装置部件示意图图39：高流量管式除铁屑工作示意图高流量管式除铁屑装置（见图40、图41、图42）在设备启动和停止过程中，不需要调整流量并可实现无人化管理，清理时借助上方安装的手动提升装置进行起吊清理，通过在磁棒外遮蔽一层遮蔽纸，达到快速清理磁棒上金属污染物，同时提高清理人员作业容易度目的，磁棒吸附金属污染物每周清理二次，查看磁棒吸附状态（见图43），达到设计和使用要求。图40：高流量管式除铁屑装置使用状态图41：高流量管式除铁屑装置内部实际状态图42：高流量管式除

22、铁屑装置运行实际状态图43：高流量管式除铁屑装置吸附金属物质状态4.3 可升降槽底吸附金属污染物装置在日常清理槽底过程中，发现还有大量的金属污染物存留在槽体底部，因体积大、重量大，没有被水泵吸到除金属污染物装置中，在这里采用可升降磁性吸附装置（见图44），采用磁性固定方式防止金属污染物在槽底移动。图44：可升降槽底吸附金属污染物装置磁块分布此装置安装在槽体底部，通过强磁铁隔着不锈钢槽体吸附槽体内的金属污染物，在每周清洗槽体底部时，手动落下升降装置（见图45、图46），既可脱离磁性吸附功能，清理槽体内被吸附的金属污染物，清理后手动恢复工作位置既可实现工作状态转换。磁性板图45：可升降槽底吸附金属

23、污染物装置实际状态图46：可升降槽底吸附金属污染物装置槽底状态此装置优点投资小，不需要电能，因磁性吸附槽体内金属污染物较强可抗击槽体内喷嘴的高压高速冲刷（见图47）。缺点是吸附容量有限（见图48、图49、图50），每周导槽时才能清理一次（见图51）。图47：槽底吸附金属物可抗喷嘴高速水流冲刷图48：改善前槽底金属污染物状态图49：改善后磁块吸附金属污染物状态图50：磁块面积有限吸附金属污染物较少图51：磁性吸附金属污染物槽底状态全景图4.4 过滤器中安装磁棒吸附金属污染物在前处理线和电泳线各槽过滤器达到48个，使用POEX系列耐用型聚丙烯过滤袋对槽液进行过滤（见图52），通过对过滤袋参数查询，

24、过滤精度（相对精度）：5100微米，更换压差：1.03公斤/平方厘米，最高压差：1.72公斤/平方厘米。可在实际使用中，过滤铁屑和20m以上焊渣效果非常明显，但因高压水流携带25m细小圆形焊渣会对过滤袋产生穿透性，穿透过滤袋的焊渣又回到槽体中污染车身，并且25m焊渣可随槽液流动悬浮槽液中，污染车身内外表面，这是需要治理的主要污染源之一。图52：POEX耐用型聚丙烯过滤袋过滤效果图通过多次试验，试制完成了磁棒和悬挂托架制作（见图53、图54、图55），每个过滤袋中安装1组挂架2根磁棒，每个过滤器中安装4组8根磁棒，通过与前处理、电泳各材料厂家进行槽液污染度和稳定性实验，达到各厂家质量和相关参数要

25、求。图53：自制磁棒内部示意图图54：自制悬挂托架和磁棒示意图图55：自制悬挂托架在过滤袋内示意图在过滤器中安装磁棒有以下优点，第一、采用悬挂装置不损伤和影响过滤袋的使用效果（见图56）；第二、安装后不用人员维护、清理时采用备用磁棒更换；第三、减少过滤袋的更换频次；第四、吸附金属污染物面积大，并可随时清理磁棒；第五、磁棒不影响槽液的稳定性，可在各槽过滤器中大批量使用。图56：过滤器中磁棒在过滤袋中实际使用状态通过24小时满负荷的运行试验后，磁棒上吸附的金属污染物达到最大量（见图57、图58），通过清理磁棒并使用高温烘箱进行烘干（见图59），提取实际污染物重量，每个过滤器8根磁棒，最大吸附金属污

26、染物达到743.8克（见图60）。图57：磁棒上吸附大量金属污染物图58：清理磁棒上的金属污染物图59：使用170高温烘干金属污染物图60：一个过滤器内磁棒吸附743.8克金属污染物4.5 槽液中加装磁性过滤格栅在前处理线中，洪流水洗槽体主槽和副槽是相通的，怎样在流动槽液中有效收集金属污染物，防止二次污染白车身。通过多次试制验证磁性格栅（见图61、图62、图63），安装在主槽和副槽中，槽液携带金属污染物通过磁性格栅时，磁棒吸附金属污染物，过滤后槽液流到副槽中。图61：槽体内安装磁性格栅示意图图62：格栅上磁棒吸附大量金属污染物图63：磁棒上金属污染物容易清除 格栅上的磁棒数量和清理频次，可以根

27、据收集金属污染物状态进行增加。4.6 金属污染物对涂装的其他影响金属污染物还对涂装设备有以下几方面影响：第一、槽液携带金属污染物通过循环泵时，金属污染物直接研磨泵体和叶轮并影响循环泵的密封性，缩短循环泵使用周期，增加维修和备件成本；第二、金属污染物产生颗粒对电泳车身质量和电泳DPU值影响比较大；第三、金属污染物杜塞喷嘴和喷淋系统（见图64），影响前处理各槽喷淋效果；图64：金属污染物堵塞喷淋系统实际状态第四、在打磨金属污染物过程中，打磨掉局部电泳层，消耗磨具磨料的同时无法保证车身在15年内无锈蚀；第五、打磨作业属于无附加值操作，产能提升时增加打磨人员数量和人工成本；第六、打磨过程中又产生打磨灰

28、尘造成二次污染。因在涂装车间内很难对金属污染物进行彻底消除（见图65），需要与上道工序共同进行改进和改善。图65：金属污染物在车身外饰暴露部位状态涂装线的金属污染物治理是一项长期工作，在实施生产过程中，主要和上道工序一同在发生防止和流出防止上进行质量攻关和现场质量改进。在车间内部可建立班组级QC小组，通过现地现物的改善，在2007年取得了阶段性成绩和进展，金属污染物含量由年初平均18.98克/台，下降到年底的平均9.08克/台（见图66），在金属污染物治理过程中取得了一定的成绩。图66：2007年金属污染物单车含量趋势图白车身金属污染物对涂装各工序的影响，通过以上措施和技术手段进行了系统的分析，依据不同的问题，采取相应的措施进行解决，减少漆膜缺陷的产生，即提高涂装质量，同时也提高了生产效率，在汽车涂装生产管理中有很大的推广意义。