華夢噴涂
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我國靜電噴涂加工技術(shù)在軌道交通上的研究與應(yīng)用作為中車株機(jī)公司工藝研發(fā)項(xiàng)目，旨在解決長期以來公司涂裝作業(yè)存在的油漆利用率低、作業(yè)環(huán)境受污染程度嚴(yán)重、產(chǎn)品外觀質(zhì)量亟待進(jìn)一步提升等問題。通過對靜電噴涂技術(shù)的研究應(yīng)用，對標(biāo)靜電噴涂的安全要求，分析靜電噴涂工藝參數(shù)對噴涂效果的影響，通過不斷地現(xiàn)場試驗(yàn)收集數(shù)據(jù)，最終確定了一套適合現(xiàn)場施工作業(yè)的工藝參數(shù)，并得以推廣應(yīng)用。
1.項(xiàng)目簡介
1.1靜電噴涂立項(xiàng)背景
隨著公司的發(fā)展，對公司的各項(xiàng)專業(yè)技術(shù)研究、發(fā)展、推廣有了更高的要求，針對涂裝技術(shù)發(fā)展，通過綜合分析，發(fā)現(xiàn)目前的涂裝工藝模式主要存在以下3個(gè)問題：
（1）油漆利用率低。制造現(xiàn)場采用的噴涂方式有2種：一種是高壓無氣噴涂；另一種是混氣噴涂。以構(gòu)架涂裝為例，高壓無氣噴涂的油漆利用率為30%～35%，混氣噴涂的油漆利用率為50%～55%。
（2）作業(yè)環(huán)境受污染程度嚴(yán)重。較低的油漆利用率造成大量的漆霧飛散在空氣中，最后吸附在噴漆房室體上。同時(shí)漆霧過多，造成過濾棉堵塞失效，加劇了噴漆房內(nèi)作業(yè)環(huán)境的惡化。
（3）產(chǎn)品外觀質(zhì)量亟待進(jìn)一步提升。基于從生產(chǎn)制造成本、產(chǎn)品外觀質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)三方面提出了優(yōu)化提升的需求，公司決定開展靜電噴涂在軌道車輛上的研究與應(yīng)用的工藝研發(fā)，力求提升涂裝作業(yè)的整體水平。
1.2靜電噴涂技術(shù)簡介
靜電噴涂最大的優(yōu)點(diǎn)就是油漆的利用率高。其原理是利用高壓電場的作用，使漆霧帶電，噴槍的端部與工件之間就形成一個(gè)靜電場，并在電場力的作用下，漆霧吸附在帶異性電荷的工件上。它先將負(fù)高壓加到有銳邊或尖端的金屬上，工件接地，使負(fù)電極與工件之間形成一個(gè)高壓靜電場，依靠電暈放電，在負(fù)電極附近激發(fā)大量電子，使通過高壓力霧化的油漆進(jìn)入電場，油漆微粒獲得電子成為帶負(fù)電荷的微粒，在電場力的作用下，迅速移動，最后均勻地吸附在工件的表面上，形成漆膜。
涂料中的成膜物即樹脂和顏料等大多數(shù)是由高分子有機(jī)化合物組成，多為導(dǎo)電的電介質(zhì)，溶劑型涂料除有成膜物外還有有機(jī)溶劑、助溶劑、固化劑、靜電稀釋劑及其他各類添加劑等物質(zhì)。這類物質(zhì)除了苯、二甲苯、溶劑汽油等，大多是極性物質(zhì)，電阻率較低，有一定的導(dǎo)電能力，它們能提高涂料的帶電性能。
2.項(xiàng)目推進(jìn)
2.1項(xiàng)目執(zhí)行
為保證靜電噴涂在軌道車輛上的研究與應(yīng)用工作的順利進(jìn)行，達(dá)到靜電噴涂技術(shù)應(yīng)用的最優(yōu)效果，公司積極策劃，周密部署，自2015年12月15日組織開展靜電噴涂技術(shù)調(diào)研開始，期間分3個(gè)階段對構(gòu)架、機(jī)車車體、城軌車體的靜電噴涂技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行了研究，并完成了靜電噴涂安全標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)分析，確保項(xiàng)目推進(jìn)的有效性和高效性。截止至2016年10月28日，靜電噴涂技術(shù)在涂裝事業(yè)部得到全面推廣及應(yīng)用。
在歷時(shí)11個(gè)月的項(xiàng)目推進(jìn)中，完成了對噴烘房靜電噴涂的安全整改，并組織第三方機(jī)構(gòu)對于靜電噴涂的安全性能進(jìn)行了評估。同時(shí)，確定并固化了在構(gòu)架、機(jī)車車體、城軌車體等產(chǎn)品靜電噴涂過程中的靜電電壓、涂料電阻率、進(jìn)氣壓力、霧化壓力、噴嘴型號、噴涂距離、噴漆房通風(fēng)風(fēng)速、噴槍移動速度等8項(xiàng)工藝參數(shù)。并對靜電噴涂在生產(chǎn)制造成本、產(chǎn)品外觀質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)三方面的實(shí)施效果進(jìn)行了評判。
2.2工藝參數(shù)應(yīng)用研究
通過對靜電噴涂的8項(xiàng)工藝參數(shù)分析，從各參數(shù)間的相互影響關(guān)系和重要程度，將工藝參數(shù)分為5個(gè)大類進(jìn)行試驗(yàn)，盡量減少各個(gè)參數(shù)間的相互干擾，以求得到更真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（1）靜電電壓、油漆電阻率：油漆節(jié)省率、油漆利用率與靜電電壓成正相關(guān)、與油漆電阻率成負(fù)相關(guān)關(guān)系，即在工藝參數(shù)值范圍內(nèi)，靜電電壓越高、油漆電阻率越小，油漆利用率和油漆節(jié)省率越高。
（2）進(jìn)氣壓力、霧化壓力：進(jìn)氣壓力、霧化壓力對噴涂的影響較大，針對不同的產(chǎn)品，需要不同的進(jìn)氣壓力、霧化壓力，以達(dá)到最佳噴涂效果。
（3）噴嘴型號：通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，不同的油漆和工件同樣要采用不同的噴嘴進(jìn)行噴涂。
（4）噴涂距離、噴槍移動速度：直接影響到表面成膜質(zhì)量，噴涂距離越小，噴涂壓力就越大，產(chǎn)品受到氣壓的沖擊也越大，涂層就會出現(xiàn)不平均的情況，產(chǎn)生涂膜過厚的問題；噴涂距離越大，噴涂壓力越小，涂料易流失，使被涂物部分噴料過少，涂膜達(dá)不到指定的厚度。噴槍移動速度太快，被涂物表面涂層稀薄，顯得干瘦、流平性差、粗拙;噴槍移動速度慢，被涂物表面涂膜肯定很厚，而且易產(chǎn)生流掛現(xiàn)象。
（5）噴漆房通風(fēng)風(fēng)速：風(fēng)速直接影響到靜電噴涂的噴涂效率和靜電吸附效果，屬于比較重要的參數(shù)。
2.2.1構(gòu)架涂裝靜電噴涂工藝參數(shù)應(yīng)用研究
通過對構(gòu)架靜電噴涂的8項(xiàng)工藝參數(shù)分析，從各參數(shù)間的相互影響關(guān)系和重要程度，通過36d的現(xiàn)場試驗(yàn)，累計(jì)收集現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)78組，得到以下結(jié)論。
通過數(shù)據(jù)分析，構(gòu)架底漆靜電噴涂最佳工藝參數(shù)為靜電電壓60kV、油漆電阻率（30±5）MΩ·cm、進(jìn)氣壓力0.6MPa、霧化壓力0.4MPa、噴嘴類型315、噴涂距離150～300mm，噴漆房通風(fēng)風(fēng)速0.38～0.67m/s、噴槍移動速度0.5～0.8m/s。油漆節(jié)省率為52.62%。
構(gòu)架面漆靜電噴涂最佳工藝參數(shù)為靜電電壓60kV、油漆電阻率（30±5）MΩ·cm、進(jìn)氣壓力0.6MPa、霧化壓力0.3MPa、噴嘴類型313、噴涂距離150～300mm，噴漆房通風(fēng)風(fēng)速0.38～0.67m/s、噴槍移動速度0.5～0.8m/s。油漆節(jié)省率為54.78%。
2.2.2車體涂裝靜電噴涂應(yīng)用工藝參數(shù)研究
基于靜電噴涂技術(shù)在構(gòu)架涂裝上的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合各工藝參數(shù)對靜電噴涂技術(shù)應(yīng)用的影響方式，在進(jìn)行車體靜電噴涂在軌道車輛上的研究與應(yīng)用階段對部分工藝參數(shù)進(jìn)行固化，對其他參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，通過44d的現(xiàn)場試驗(yàn)，收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)56組。最終確定在靜電電壓60kV，油漆電阻率(30±5)MΩ·cm、噴涂距離150～300mm、噴漆房通風(fēng)風(fēng)速0.38～0.67m/s、噴槍移動速度0.5～0.8m/s工藝參數(shù)情況下，機(jī)車、城軌車體各涂層最佳工藝參數(shù)見表1所列。
2.3靜電噴涂效果預(yù)計(jì)
涂裝事業(yè)部全面推廣應(yīng)用靜電噴涂技術(shù)后，全年按構(gòu)架4000件、機(jī)車車體600節(jié)、城軌車體1000節(jié)涂裝生產(chǎn)任務(wù)量計(jì)算，在最佳工藝參數(shù)范圍內(nèi)噴涂效果預(yù)計(jì)如下。
（1）全年可減少生產(chǎn)制造成本2439.013萬元。
（2）全年可減少VOC排放量約為108.24t。
（3）根據(jù)活性碳吸附VOC能力，3kg活性碳可吸附1kgVOC，全年可節(jié)省活性碳用量324.12t。活性碳價(jià)格6.15元/kg，即全年可節(jié)省活性碳材料費(fèi)用約199.33萬元。
（4）油漆利用率的提升勢必會減少漆霧、漆渣等污染源的產(chǎn)生，減輕漆霧、漆渣對噴漆房過濾棉的污染，延長噴漆房過濾棉更換周期，節(jié)省噴漆房過濾棉更換的材料成本和人工成本。
（5）產(chǎn)品漆膜質(zhì)量顯著提升。
2.4實(shí)際應(yīng)用效果評估
2.4.1生產(chǎn)制造成本節(jié)省
（1）構(gòu)架靜電噴涂自2016年4月1日全面推廣，2016年全年共計(jì)節(jié)省構(gòu)架涂裝生產(chǎn)成本約471.8萬元。
（2）機(jī)車車體靜電噴涂自2016年7月1日全面推廣，2016年全年共計(jì)節(jié)省機(jī)車車體涂裝生產(chǎn)成本68.57萬元。
（3）城軌車體靜電噴涂自2016年9月13日全面推廣，2016年全年共計(jì)節(jié)省城軌車體涂裝生產(chǎn)成本420.43萬元。
綜合以上數(shù)據(jù)，靜電噴涂在軌道車輛上的研究和應(yīng)用項(xiàng)目截止2016年12月已完成節(jié)省各板塊涂裝生產(chǎn)成本960.8萬元。
2.4.2環(huán)境保護(hù)
2016年全年共計(jì)減少VOC排放量約39.22t，節(jié)約活性碳用量約117.66t，節(jié)約活性碳材料費(fèi)用約72.36萬元。
2.4.3產(chǎn)品質(zhì)量
更改噴涂方式后的產(chǎn)品質(zhì)量見表2所列。
3.結(jié)語
靜電噴涂在油漆利用率、環(huán)境保護(hù)和產(chǎn)品質(zhì)量提升方面有成效明顯，自2016年2月啟動靜電噴涂研究與應(yīng)用，通過技術(shù)調(diào)研、工藝參數(shù)研討、技術(shù)原理培訓(xùn)、現(xiàn)場應(yīng)用研究、安全對標(biāo)及整改、應(yīng)用效果優(yōu)化、工藝參數(shù)平推、分階段推廣應(yīng)用等過程，解決了靜電噴涂施工過程中發(fā)生的實(shí)際問題，并對靜電噴涂的安全性能完成了評估，確保施工的安全性和質(zhì)量穩(wěn)定性。目前，靜電噴涂技術(shù)已在中車株機(jī)公司的構(gòu)架、機(jī)車車體、城軌車體等產(chǎn)品的涂裝作業(yè)中實(shí)現(xiàn)全面推廣應(yīng)用，并取得顯著效果。
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