电泳涂装项目可行性研究报告

电泳涂装项目可行性研究报告（共6篇）

篇1：电泳涂装项目可行性研究报告

电泳涂装表面处理工艺的研究及探讨

电泳涂装和其它涂装方式一样，在涂装前涂件必须要进行表面处理，表面处理是涂装前必须要进行的一项重要工作，不同的涂装方法，不同的材质及其表面状态，所要求的表面处理工艺和方法均不尽相同，不仅不同的表面处理工艺和处理质量严重地影响涂装质量，而且表面处理成本产生较大的影响，所以，我们在进行技术设计时，必须根据涂装方法，涂件的材质及其表面状态，尽可能地选择针对性强，处理效果好而且较低廉的表面处理工艺和方法。

1．电泳涂装前处理的目的。

电泳涂装前表面处理的目的主要是：清除涂膜与涂件表面的障碍，排除影响二者结合的因素如油污，锈渍，氧化皮及其它杂质，为电泳涂装提供如下良好条件：

导电良好，平整度高的表面。

有一个均匀，细致，膜厚1~3μm,导电仍良好的保护膜(磷化膜)该膜不仅可以防止预涂件在电沉积前不返锈，而且可以提高涂膜的附着力及其质量。

预涂件表面洁净度极高。不污染电泳槽液。

涂件表面仍湿润，以利于电沉积。

2．电泳涂装表面处理工艺的选择：

根据电泳涂装的质量要求，构成其表面处理工序的主要有五个。脱脂除锈-水洗-表调-磷化-水洗。脱脂除锈是表面处理工艺中最为重要的一道工序，不仅是因为该工序的处理成本是整个表面处理工艺中最大的工序，对整个涂装成本的影响可谓举足轻重，据有关用户计算，脱脂除锈工序的处理成本约占整个表面处理成本1/2~1/3，占涂装总成本1/6~1/4，同时，还由于脱脂除锈工序的处理质量得到了保证，后面几道工序的处理质量就比较容易获得保证。

2.1选择的原则，a.所选择的工艺和方法能满足电泳涂装如上述对表面处理质量的整体要求：

b.能同时满足如下条件的均可优先考虑：

投资少，处理成本低。

能与涂装线形成流水作业，以提高其自动化程序

安全，污染少，可操作性强。

2。.2除锈方法的分类及功能

除锈有很多方法，大致可分为四类

手工处理，机械处理，化学处旦，超声波处理，手工除锈

最常见的是人们手用一些简易的工具，如钢丝刷，砂轮等将工件表面的焊渣，浮锈等手工清除、。

鉴于手工处理的局限性和“不彻底”性，质量的无法保证，效率的低下等问题，决定了它不能担当处理质量要求高，处理量大的电泳涂装除锈作业的主要任务，物理除锈

物理除锈即机械除锈，凡用机械的方法将工件表面的锈鉵或其它杂清除。实践证明：物理除锈可满足电泳涂装对表面处理质量的基本要

求，即可将工件表面的锈鉵(油污)和其它清除干净，而且还可以获得导电良好的表面，但由于它存在两个最明显的缺陷而限制了它在电泳涂装中的应用，处理后的工件表面往往都比较粗糙，不仅增加涂料单耗，而且点沉积后难以获得较为平整光滑的涂膜处观。

物理除锈后至上涂装线前中间过滤的孩儿措施如果跟不上，工件表面往往容易出现“二次返锈“。

化学除锈

化学除锈就是人们演说的酸洗。

酸洗液好坏的稳定，不仅要看它的处理效果，如除油除锈的彻底程序，速度的快慢等。而且还要看它对环境的污染大小，可操作性，同时还要看它的处理成本。

酸洗液构成和作用原理

酸洗液一般是由无机酸加上定量的缓鉵剂，抑制剂或者表面活性剂等涂加剂制成的，它们的性能和处理效果不仅取决地其中起主导作用的酸种类和性能，而且还取决于这种酸与其中添加剂的成份及其在水中的含量和之间的配比。酸洗原理中最重要的一点是酸与铁作用时产生氢气，使金属基体表面的氧化皮机械的剥落，氢气既有使基体表面氧化皮剥落的正面作用，同时过量的氢气又有腐鉵金属的品格，导致金属表面充氢，使金属变脆的负面影响，为了减轻“氢脆“对基体的损伤，在酸中加入合适的缓鉵剂，缓鉵剂能在金属基体表面形成一层分子膜，以阻碍酸的进一步作用，从而达到缓蚀的目的，抑制剂则有抑制氢气的掸发比而起到减轻酸雾挥发的作用，在酸液中加入一定量的表面活性剂，可使洗液具有除油除锈的双重作用。

酸洗法的优缺点

优点

酸洗后所获得的表面较为平整，光滑，人仅可以降低涂料单耗，而且可以提高对表面平整度要求较高的电泳涂装的外观质量；

酸洗时洗液浸透到工件的每个角落，使锈鉵、油污得到比较全面和彻底的清洗，只要选择好了洗液及其相关参数得到良好的控制，处理质量就比较容易获得保证。

一般酸洗液价格都不算很贵，对降低处理成本有利。

酸洗法对电泳涂装属于“湿对湿“处理，可以实现流水作业，这对提高涂装线的机械自动化有生产率极为有利。

缺点：

不同酸洗液的处理质量受到工件材质及其表面状态的很大影响，如果选择不当，不仅处理质量得不到保证，而且处理成本高，环境污染大；

酸洗要求后道水洗很严格，因为酸洗液常用的酸是硫酸或盐酸，酸洗后如清洗不干净，硫酸的残酸，盐酸残留下的氯离子均有很强的腐蚀性，对涂件或设备都留下隐患。

酸洗尾渣PH仍很低，如不经过很好的中和处理就废气，将造成 严重的环境污染。

显然，采用酸洗法不仅在处理质量方面还是在提高电泳涂装的质量方面，与物理法比，均具有一定的优势，但也仍存在一些实际问题，需在应用中不断的探索和改进。

酸洗液的种类和性能

常用的酸洗液有如下几种：

盐酸型：具有盐酸的特性，除锈能力强，速度快，一般常温处理，价格适中，但易挥发，酸雾大，可操作性稍差，现人们在添加剂方面下了不少功夫，使产品笥能有了很多改进，可操作性大大增强，使用周期较硫酸型短。

硫酸型：具有硫酸的特性，较稳定，除锈速度较盐酸型的慢，常需加漫处理，使用周期相对较长，价格便宜。

混合型(盐+硫酸)：盐酸型与硫酸型优缺点互补。

“二合一“，即脱脂除锈周步进行的酸洗液。最常见比较好的是盐酸型的，特点是除油除锈速度较快，常温处理，价格适中，如用户有技术条件能自行配制，更是较好的品种之一。

“三合一”，即除油除锈磷化同步进行的酸洗液。该洗液不适用于电泳涂装，原因是1。该洗液使用的是磷酸，价格昂贵，2磷酸是一种偏弱的酸，除锈能力有限，除锈质量难以保证，3，处理后所得到的“磷化膜”在水中很快溶解，不仅起不到防锈作用，而且其溶解产物将污染电泳槽液。

“四合一”即除油，除锈，磷化，钝化同步进行的酸洗液，性能，作用及其优缺点与“三合一”雷同。

超声波处理

超声波清洗处理主要是利用化学试剂的作用和超声波自身所具有的对被处理件的“空化”化用的协同作用来完成的。它具有云污能力强，可集除油除锈为一体，占地少，操作简单，安全等优点。但该处理方法具有很强的针对笥和选择性，如应用于微锈或无锈，油污虽较严重但材质为A3的冷轧件，可望取得较好的综合效益。但如应用于锈鉵严重，氧化皮较厚的A3热轧件，则难取得令人满意的效果，不仅处理量小，而且成本高，原因在于1。其处理液中的化学试剂是磷酸，不仅价格昂贵，而且本身的除锈能力极为有限，虽然超声波的“空化”作用加强了除锈能力，但当处理液中Fe3+离子含量达到或超过某一浓度时，其除锈能力即迅速下降。所处理的是A3热轧件，锈鉵严重，工件表面的锈鉵快速剥落或溶解将促使处理液中Fe3+离子含量的快速饱和，其结果，不仅降低超声波的处理和质量，而且将促使处理量的快速下降，最终将导致处理成本居高不下，而且这个成本尚不包括超声波设备的电能消耗和置入处理液中换能器的被腐蚀损耗费用电泳涂装和其它涂装方式一样，在涂装前涂件必须要进行表面处理，表面处

理是涂装前必须要进行的一项重要工作，不同的涂装方法，不同的材质及其表面状态，所要求的表面处理工艺和方法均不尽相同，不仅不同的表面处理工艺和处理质量严重地影响涂装质量，而且表面处理成本产生较大的影响，所以，我们在进行技术设计时，必须根据涂装方法，涂件的材质及其表面状态，尽可能地选择针对性强，处理效果好而且较低廉的表面处理工艺和方法。

1．电泳涂装前处理的目的。

电泳涂装前表面处理的目的主要是：清除涂膜与涂件表面的障碍，排除影响二者结合的因素如油污，锈渍，氧化皮及其它杂质，为电泳涂装提供如下良好条件：

导电良好，平整度高的表面。

有一个均匀，细致，膜厚1~3μm,导电仍良好的保护膜(磷化膜)该膜不仅可以防止预涂件在电沉积前不返锈，而且可以提高涂膜的附着力及其质量。

预涂件表面洁净度极高。不污染电泳槽液。

涂件表面仍湿润，以利于电沉积。

2．电泳涂装表面处理工艺的选择：

根据电泳涂装的质量要求，构成其表面处理工序的主要有五个。脱脂除锈-水洗-表调-磷化-水洗。脱脂除锈是表面处理工艺中最为重要的一道工序，不仅是因为该工序的处理成本是整个表面处理工艺中最大的工序，对整个涂装成本的影响可谓举足轻重，据有关用户计算，脱脂除锈工序的处理成本约占整个表面处理成本1/2~1/3，占涂装总成本1/6~1/4，同时，还由于脱脂除锈工序的处理质量得到了保证，后面几道工序的处理质量就比较容易获得保证。

2.1选择的原则，a.所选择的工艺和方法能满足电泳涂装如上述对表面处理质量的整体要求：

b.能同时满足如下条件的均可优先考虑：

投资少，处理成本低。

能与涂装线形成流水作业，以提高其自动化程序

安全，污染少，可操作性强。

2。.2除锈方法的分类及功能

除锈有很多方法，大致可分为四类

手工处理，机械处理，化学处旦，超声波处理，手工除锈

最常见的是人们手用一些简易的工具，如钢丝刷，砂轮等将工件表面的焊渣，浮锈等手工清除、。

鉴于手工处理的局限性和“不彻底”性，质量的无法保证，效率的低下等问题，决定了它不能担当处理质量要求高，处理量大的电泳涂装除锈作业的主要任务，物理除锈

物理除锈即机械除锈，凡用机械的方法将工件表面的锈鉵或其它杂清除。

实践证明：物理除锈可满足电泳涂装对表面处理质量的基本要求，即可将工件表面的锈鉵(油污)和其它清除干净，而且还可以获得导电

良好的表面，但由于它存在两个最明显的缺陷而限制了它在电泳涂装中的应用，处理后的工件表面往往都比较粗糙，不仅增加涂料单耗，而且点沉积后难以获得较为平整光滑的涂膜处观。

物理除锈后至上涂装线前中间过滤的孩儿措施如果跟不上，工件表面往往容易出现“二次返锈“。

化学除锈

化学除锈就是人们演说的酸洗。

酸洗液好坏的稳定，不仅要看它的处理效果，如除油除锈的彻底程序，速度的快慢等。而且还要看它对环境的污染大小，可操作性，同时还要看它的处理成本。

酸洗液构成和作用原理

酸洗液一般是由无机酸加上定量的缓鉵剂，抑制剂或者表面活性剂等涂加剂制成的，它们的性能和处理效果不仅取决地其中起主导作用的酸种类和性能，而且还取决于这种酸与其中添加剂的成份及其在水中的含量和之间的配比。酸洗原理中最重要的一点是酸与铁作用时产生氢气，使金属基体表面的氧化皮机械的剥落，氢气既有使基体表面氧化皮剥落的正面作用，同时过量的氢气又有腐鉵金属的品格，导致金属表面充氢，使金属变脆的负面影响，为了减轻“氢脆“对基体的损伤，在酸中加入合适的缓鉵剂，缓鉵剂能在金属基体表面形成一层分子膜，以阻碍酸的进一步作用，从而达到缓蚀的目的，抑制剂则有抑制氢气的掸发比而起到减轻酸雾挥发的作用，在酸液中加入一定量的表面活性剂，可使洗液具有除油除锈的双重作用。

酸洗法的优缺点

优点

酸洗后所获得的表面较为平整，光滑，人仅可以降低涂料单耗，而且可以提高对表面平整度要求较高的电泳涂装的外观质量；

酸洗时洗液浸透到工件的每个角落，使锈鉵、油污得到比较全面和彻底的清洗，只要选择好了洗液及其相关参数得到良好的控制，处理质量就比较容易获得保证。

一般酸洗液价格都不算很贵，对降低处理成本有利。

酸洗法对电泳涂装属于“湿对湿“处理，可以实现流水作业，这对提高涂装线的机械自动化有生产率极为有利。

缺点：

不同酸洗液的处理质量受到工件材质及其表面状态的很大影响，如果选择不当，不仅处理质量得不到保证，而且处理成本高，环境污染大；

酸洗要求后道水洗很严格，因为酸洗液常用的酸是硫酸或盐酸，酸洗后如清洗不干净，硫酸的残酸，盐酸残留下的氯离子均有很强的腐蚀性，对涂件或设备都留下隐患。

酸洗尾渣PH仍很低，如不经过很好的中和处理就废气，将造成严重的环境污染。

显然，采用酸洗法不仅在处理质量方面还是在提高

电泳涂装的质量方面，与物理法比，均具有一定的优势，但也仍存在一些实际问题，需在应用中不断的探索和改进。

酸洗液的种类和性能

常用的酸洗液有如下几种：

盐酸型：具有盐酸的特性，除锈能力强，速度快，一般常温处理，价格适中，但易挥发，酸雾大，可操作性稍差，现人们在添加剂方面下了不少功夫，使产品笥能有了很多改进，可操作性大大增强，使用周期较硫酸型短。

硫酸型：具有硫酸的特性，较稳定，除锈速度较盐酸型的慢，常需加漫处理，使用周期相对较长，价格便宜。

混合型(盐+硫酸)：盐酸型与硫酸型优缺点互补。

“二合一“，即脱脂除锈周步进行的酸洗液。最常见比较好的是盐酸型的，特点是除油除锈速度较快，常温处理，价格适中，如用户有技术条件能自行配制，更是较好的品种之一。

“三合一”，即除油除锈磷化同步进行的酸洗液。该洗液不适用于电泳涂装，原因是1。该洗液使用的是磷酸，价格昂贵，2磷酸是一种偏弱的酸，除锈能力有限，除锈质量难以保证，3，处理后所得到的“磷化膜”在水中很快溶解，不仅起不到防锈作用，而且其溶解产物将污染电泳槽液。

“四合一”即除油，除锈，磷化，钝化同步进行的酸洗液，性能，作用及其优缺点与“三合一”雷同。

超声波处理

超声波清洗处理主要是利用化学试剂的作用和超声波自身所具有的对被处理件的“空化”化用的协同作用来完成的。它具有云污能力强，可集除油除锈为一体，占地少，操作简单，安全等优点。但该处理方法具有很强的针对笥和选择性，如应用于微锈或无锈，油污虽较严重但材质为A3的冷轧件，可望取得较好的综合效益。但如应用于锈鉵严重，氧化皮较厚的A3热轧件，则难取得令人满意的效果，不仅处理量小，而且成本高，原因在于1。其处理液中的化学试剂是磷酸，不仅价格昂贵，而且本身的除锈能力极为有限，虽然超声波的“空化”作用加强了除锈能力，但当处理液中Fe3+离子含量达到或超过某一浓度时，其除锈能力即迅速下降。所处理的是A3热轧件，锈鉵严重，工件表面的锈鉵快速剥落或溶解将促使处理液中Fe3+离子含量的快速饱和，其结果，不仅降低超声波的处理和质量，而且将促使处理量的快速下降，最终将导致处理成本居高不下，而且这个成本尚不包括超声波设备的电能消耗和置入处理液中换能器的被腐蚀损耗费用。

篇2：电泳涂装项目可行性研究报告

简述电泳涂装业

概述

电泳涂装技术研究起于一百多年前，基于人们对金属表面防腐防锈要求的不断提高而相关表面处理工艺技术又不能较好地解决这种需求的压力下，而被逐渐研制开发。直到60年代才由XX汽车公司研制开发成功阳极电泳漆。其最早应用于汽车公司的涂装线，随着阳极电泳漆生产使用，日渐暴露其漆膜中包含有金属离子造成抗蚀性差的缺陷，因而，高抗蚀性的阴极电泳漆于七十年代被开发成功，并被人们等认可并大力推广应用。之后，电泳技术发展日新月异，产品品种由环氧型树脂型发展到丙烯酸型及聚氨脂型。产品的保护品种也由汽车行业引申到自行车、摩托车及家电、轻工饰品行业，如：空调、彩电、洗衣机、摩托车、眼镜、锁具、灯具及饰品、发夹、领带夹及各个金属行业以及铝材表面防锈行业。电泳涂漆之优势

1、在很凹的部位，即可形成完成均匀之保护膜，并可利用调整不同之操作电压，即可控制镀层的厚度，达到极高的防腐性，并消除了电镀过程中的厚薄不均电极效应，同时也消除了喷漆过程中的结皮、泪痕之故障。

2、涂料利用率高达95%，与喷漆法相比，减少了材料的浪费。

3、以水作溶剂，免除了火灾危险，也大大降低了水处理及空气污染，安全性提高，减少了环保设备费用。

4、可减少贵金属镀层厚度，仍可维持及超越原来镀层寿命，用彩色漆可取代镀金，大大降低了生产成本。

5、生产性高，生产时间缩短。金属表面处理、电镀、皮膜等，完成后携带大量水，传统喷涂方法要先行烘干再生产，费时而且浪费能源，而电泳可连续作业，易于大量及自动化生产。

电泳漆之工作原理

电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷之涂料离子移动到阴极，并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。

它包括四个过程：

1、电解（分解）

在阴极反应最初为电解反应，生成氢气及氢氧根离子OH，此反应造成阴极面形成一高碱性边界层，当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质，涂膜沉积，方程式为：H2O→OH+H2、电泳动（泳动、迁移）

阳离子树脂及H+在电场作用下，向阴极移动，而阴离子向阳极移动过程。

2、电沉积（析出）

在被涂工件表面，阳离子树脂与阴极表面碱性作用，中和而析出不沉积物，沉积于被涂工件上。

3、电渗（脱水）

涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的，具有多数毛细孔，水被从阴极涂膜中排渗出来，在电场作用下，引起涂膜脱水，而涂膜则吸附于工件表面，而完成整个电泳过程。

不同类型之电泳漆之工艺路线及原因

（一）环氧型电泳漆 此类电泳漆主要用于大型工业企业，对防腐抗锈要求较高，品种有黑、灰、红、黄等各种颜色，主要用于汽车工业、自行车行业、摩托车行业、家电行业等，电泳漆膜为不透明色。

1、工艺路线

上挂→预清洗→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→水洗→纯水洗→纯水洗→电泳→回收→回收→纯水洗→纯水洗→进烘箱→下挂

2、各工位之作用

(1)预清洗：清除金属碎骨及焊渣，消除磷化及潜在的尘埃源。

(2)脱脂：有效的清洗分散及除掉工件表面的矿物油、润滑剂及冲压拉延油，提高磷化效果及减少带入电泳膜及电泳涂膜烘干时翻边及焊缝处易引起的缩水污染物。

(3)热水洗：有效处理工件表面的遗留碱膜。

(4)酸洗：除锈及活化金属表面。

(5)表调：调整表面，以形成疏密均匀之磷化膜。

(6)水洗及纯水洗：充分水洗，避免前道工序之酸、碱及盐份带入槽污染漆槽，影响漆膜。纯水电导率小于5μs。

(7)电泳：在计量好电压及时间下，形成电泳膜。

(8)纯水回收：回收水洗，减少漆液浪费，回收降低生产成本。

(9)烘烤：使漆膜在高温160℃～180℃下熟化，固化。

（二）丙烯酸及聚氨脂电泳漆１、工艺路线 上挂→有机溶剂除蜡→超声波除蜡→热水洗→阴极除油→阳极除油→酸洗→冲击镍（不锈钢）/预铜（锌压件）→酸铜→亮镍→闪银此工艺主要针对装饰性工件，要求外观漂亮及较少防腐性的轻工业产品，例如：眼镜、打火机、锁具、灯具、文具、文体用具及饰品发夹行业，此电泳漆膜为透明色，与各种色浆搭配，在各个电镀工艺中均可达到五颜六色之鲜艳效果，此工艺在国内已被大量推广应用。２、各主要部位之作用(1)前处理：彻底地前处理，可预先解决电镀中80%～90%的故障。(2)预冲镍：消除不锈钢制品之不良结合力。(3)预铜：消除锌压铸件之起泡现象。(4)镍：与各种色浆配套，可电泳出：暗色的金色、黄铜色、红铜色、黑铜色、仿古铜色、黑镍色、蓝色、红色、紫红色、黄色、绿色等各类颜色。(5)闪银：与各种色浆配套，可电泳出各种鲜艳的颜色。如：纯金色、24K金色及黄铜、鲜红、仿古铜、黑镍等五颜六色。透明电泳漆与彩色电泳漆之比较底材 表面处理透明电泳彩色电泳

工序 时间工序 时间

锌合金 镀青铜 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—透明电泳 45分 前处理—青铜色电泳漆 6分

锌合金 仿古青铜 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—黑镍—打磨—透明电泳 45分 前处理—浸黑—打磨—青铜色电泳漆 8分

铁 镀青铜 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—透明电泳 35分 前处理—镀锌—青铜色电泳漆 15分

青铜 薄镀金 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—透明电泳 25分 前处理—红色电泳漆 6分

铁 薄镀金 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—透明电泳 20分 前处理—镀镍—薄镀银—金色电泳漆 10分

铝合金 镀青铜 前处理—青铜色电泳漆 6分

铝合金 镀金 前处理—金色电泳漆 6分

五、电泳漆设备要求及性能指针

（一）电泳漆槽１、小电泳槽（透明型）：可用PP或PVC即可，但要备有冷却、加热槽及过滤循环系统。２、大槽（环氧型）：铁制

衬里，用PVC或玻璃钢作内壁，设有溢流槽，并有阳极隔膜管套。工件→阳极距离为30～37cm 工件→底部高度为45cm ３、带有循环泵：要求8～10次/小时，滤芯为50um作用之下（１）保证槽液均匀混合，防止色浆料在槽中或工件上沉积；（２）进行过滤，以除去颗粒尘埃及油；（３）经过热交换器冷却槽液，以除去涂装电解及泵运行机械所产生的热能。

（二）整流器１、大槽一般为250V，550V，电流以每挂面积以0.16A/m2计算，电源起动时电压分两段提升0～50伏及50伏～所需电压，时间应为7～10秒。２、小槽一般为50V，20A即可。

（三）阴极部分１、小槽：一般用316不锈钢板即可，阴阳极比为小于4：1。２、大槽：一般要用阳极隔膜，阳极液为醋酸调整，阳极电导率一般控制为70～100us。

（四）超滤系统主要目的为清除电泳漆工作液中杂质离子及有效闭路中带入的阳离子及阴离子污染源，保证漆液稳定及漆膜完整。小槽超滤量：一般为4～30升/小时 大槽超滤量：一般为50～100升/小时

六、电泳漆之维护及故障处理１、电泳漆之维护（１）纯水水质要求在5us以下；（２）槽液液温控制在25℃～26℃之间（用冰或冷动机）；（３）进槽要清洗干净，不要将酸、碱带入槽中；（４）电泳漆要凉干然后进烘箱，烤温不要升温太快。２、电泳漆故障及处理方案 问题 原因 对策

膜厚不足 固体份低电压低温度低 提高固体份提高电压提高温度

漆膜过厚 工作周围循环不好固体份高温度高电导率高电压高 通常因泵、过滤器及喷嘴阻塞而致降低固体份降低温度提高超滤液的排放量降低电压

水迹 纯水不干净温度过高固体份过高 换新纯水降低温度加漆

起泡 工件表面不洁净 充分水洗

漆膜外观不丰满 颜基比过高 减少颜料补加，增加树脂含量

槽液面泡沫 进气、漏气溢流槽液面过低 检查管道及泵是否泄漏降低液面高度

涂膜粗糙 颜料份高电导率高 减少色浆，增加树脂超滤降低电导率

针孔 槽液温度低电导率过高 升高槽液温度 超滤，降低电导率

漆膜不均匀、破裂 槽液温度低电压高电导率高 降低温度降低电压超滤，降低电导率斑纹、地图斑痕 底材表面污染 检查金属预处理检查磷化

漆迹 清洗不够 增加清洗

凹孔、缩孔 杂质污染颜料份低 清除工件上的杂质补加色浆

钢模板电泳涂装技术

摘要：金属的腐蚀与保护越来越受到人们的关注。本文试就武钢金属结构厂钢模板电泳 涂装这一防腐新技术的运用，对电泳涂装的若干因素进行简要介绍，实践表明，钢模板经过 电泳涂装，其防腐性能优良，深受用户欢迎，经济效益显著。

一、前言

钢模板，又称盒子板、模板。钢模板是建筑行业普遍使用的一种工具材料。以钢模板替代木质跳板进行砼施工，不仅使用方便，施工速度快，质量好，而且成本低，效益高。由于钢模板与砼直接接触，就会产生所谓电化学腐蚀，降低模板精度，影响工程质量。以往钢模板防腐多采用喷涂或刷涂油漆，弊病很多。例如，模板阴面筋板焊接结合部不易涂装，漆膜外观差，其附着力，耐冲击等技术指标都较低，且工人劳动强度大，施工速度慢，油漆浪费严重。

1979年武钢金属结构厂试制涂装钢模板获得成功。1980年建成国内第一条钢模板

涂装生产流水线。这条生产线投产以来，不仅产品质量得到极大提高，而且产量也逐年增加，现已达年产5000t，社会效益及经济效益较好。

二、钢模板电泳涂装基本原理

所谓电泳涂装，是将被涂物（钢模板）浸渍在水溶性涂料中作为阳极（阳极电泳），另设一与其相对应的阴极，在两极间通直流电，靠电流所产生的物理化学作用，使涂料均匀涂在被涂物上的一种涂装技术。电泳涂装必须使用电泳漆，电泳漆通常又称水溶性涂料，电泳漆与蒸馏水必须按一定比例进行稀释，才能使用。电泳涂装一般包括四个同时进行的过程：

1、：在直流电场的作用下，正，负带电胶体粒子向负，正方向运动，也称泳动。

2、电解：电极上分别进行着氧化还原反应，反而在电极上形成氧化与还原现象。

3、电沉积：由于作用，移至阳极附近的带电胶体粒子在模板表体放出电子，而呈不溶状态沉积，析出的现象，此时漆膜形成。

4、电渗：在电场作用下，固相不动，而液相移动的现象。电渗作用使漆膜内所含水份逐渐被排到涂膜外，最后形成几乎连电流也通不过去，含水率极低，电阻相当高的致密漆膜。

5、铁红环氧电泳漆为例：该电泳漆系改性环氧树脂，丁醇，乙醇胺，滑石粉，铁红的物质组成，电泳漆与蒸馏水混合后，在直流电场的作用下，即分离成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，并进行一系列复杂的物理化学胶体化学，电化学变化过程。

三、工艺过程

1、钢模板涂装工艺流程

除油、除锈→水冲→水洗→干燥→电泳上膝→水冲→烘干→喷商标→包装→出厂。

2、对工艺流程的说明

除油、除锈：采用二合一法，即除油、除锈一步法，溶液本厂自配。

水冲、水洗：其目的在于去掉模板表面的酸碱残留物。水洗时，最好采用常流水。电泳上漆：这是工艺的目的和核心。电泳槽内的电流、电压、固成份含量、PH值、电泳温度速度以及电泳槽附加设备的正确使用，是决定电泳上漆成败的关键。

烘干：钢模板电泳上漆后必须烘干。烘干箱工作温度为160-180℃，烘烤时间为30分钟。

电泳涂装所需的主要设备。各种水槽，电泳槽，通道式烘干箱，机械传动系统，电气 控制系统，漆液和漆膜设备，如电导仪，附着力测定仪等。

3、质量检测与控制

（1）漆液浓度

电泳漆与蒸馏水混合后，其浓度应达到10%-15%，浓度过高，漆膜流平性欠佳，易出现桔皮等缺陷。浓度过低，漆膜变薄，易出现针孔现象。

（2）电压

电泳电压一般应控制在60V左右。电压升高，沉积量增加，漆膜变的粗糙，形成桔皮，电压过低，漆膜甚簿，甚至泳不上漆。

（3）PH值

一般漆液PH值在8-9时均能得到满意的漆膜。PH值过低，电泳槽内脉冲电流密度降低，从而造成模板局部无漆，形成花脸，PH值过高，会造成湿膜再溶解，使漆膜变簿，影响涂装质量。调整槽液的PH值有多种方法，我们选择了阴极罩法。阴极罩是将阴极板装在一个帆布袋内，袋用钢丝架支撑着，袋内装满蒸馏水。电泳时，胺的正离子和漆液中带正电荷的杂质离子(如水中的Ca﹢﹢、Mg﹢﹢)均可通过帆布进入阴极罩内，并在阴极放电。更换罩内蒸馏水，就可将杂质除去。

（4）电泳时间

电泳漆膜的厚度一般是随着电泳时间的增加而增加的，但是，当电泳时间到达一定点后，漆膜厚度就不再增加，其原因就是漆膜在达到一定厚度时产生绝缘。故采用处长电泳时间使漆膜增厚是行不通的，而且由于耗电增加，在经济上是不合算的。电泳时间一般有3min即可。

（5）电导率

篇3：阴极电泳涂装工艺的研究进展

阴极电泳涂装有很多优点, 例如涂膜附着性强、耐蚀性好、泳透力高且可实现自动化生产、尤其采用不同的色浆和乳液可得到各种颜色的涂层、其电泳漆液中不含有重金属离子, 污水几乎不需要处理, 是保护环境、低公害涂装的最新方法之一[1]。由于阴极电泳涂装有上述优点, 所以在汽车、家电、五金等行业得到了广泛应用。

1 影响阴极电泳涂装工艺的因素

影响阴极电泳涂装的因素有很多, 除了电泳设备、电泳涂料这些客观因素外, 前处理及电泳过程中的工艺参数[2,3], 对涂膜的性能也起着非常重要的作用。

1.1 电泳前处理

一般前处理工序由脱脂、表调、磷化、钝化和多次水洗及纯水洗组成, 其中比较重要的化学反应发生的工序是脱脂、磷化和钝化。

1.1.1 脱脂

脱脂是将工件表面上的油脂、脏物等杂质清洗干净, 以保证生成良好的磷化膜[4]。脱脂质量的好坏主要取决于脱脂剂种类、脱脂时的温度、脱脂时间及机械作用等因素。脱脂的方式最好为喷浸联用, 因为喷淋时水的冲击对油污的去除很有帮助, 浸渍能除去工件内部不易冲洗的油污。

1.1.2 磷化

磷化膜结晶的粗细致密程度、P比、膜重等因素, 决定了磷化膜与阴极电泳配套性的优劣。这些因素主要对电泳漆膜的附着力有影响, 因此与阴极电泳配套的磷化膜应P比大、增厚率小、结晶尺寸小、吸漆量少。王锡春[5]研究发现浸渍处理方式所得磷化膜的磷酸二锌铁含量高, 且致密, 故其耐蚀性好、涂膜附着力优良、喷射处理方式所得磷化膜的磷酸锌的含有率高, 结晶成针状且粗, 因而其耐蚀性较浸渍处理方式差。目前正在推广开发低温、少渣型磷化液, 并开发磷化残渣的再利用技术。

1.1.3 钝化

钝化的作用是封闭磷化膜, 提高车身的耐腐蚀性。以往采用的钝化液都含有六价铬, 但六价铬污染性极大, 且废水处理难度也很大, 杨学岩等人[6]对含铬和不含铬的钝化液进行了比较, 如表1所示。王锡春认为[5]结合我国国情在采用三元低锌磷化液进行磷化后可不进行钝化处理, 目前一汽某汽车厂正在积极进行取消钝化的试验。

1.2 阴极电泳涂装工艺

要想得到良好的电泳涂膜, 必须按所使用涂料的特性来控制电泳涂装的工艺参数, 现场控制的主要工艺参数有施工电压、电泳槽液温度、p H值、电导率、固体份、灰份及泳涂时间等[4]。

1.2.1 泳涂电压

在电泳涂装过程中, 电压可控制电泳成膜的速度和库仑量, 一般情况下槽液温度、泳涂时间是固定不变的, 如需改变膜厚, 可通过改变电压来实现。在实际生产过程中通常初始电压会低一些, 这样可以减轻电极反应、然后电压再增高一些, 用来提高工件内腔及缝隙间的泳涂质量。

1.2.2 电泳槽液温度

电泳槽液温度大多数控制在28±2℃范围内, 在其它因素不变的情况下, 随着槽液温度的升高, 电泳膜厚增加, 但是槽液温度过高对槽液的稳定性不利、反之槽液温度过低, 电泳涂膜减小, 被涂物表面气泡不易排出, 容易产生漆膜弊病。

1.2.3 p H值

电泳漆的p H值是控制电泳漆稳定性的最重要因素, 当漆的p H值减小时, 电流会升高, 漆膜较易形成, 但随着p H值的逐渐减小, 漆膜再溶解性增加, 尤其电沉积和溶解达到平衡时, 酸度再增加反而使漆膜变薄;当漆液的p H值高于控制范围上限时, 电泳槽液稳定性变差, 严重时槽液易分层沉淀、产生不溶性颗粒, 以至堵塞阳极隔膜和超滤膜。

1.2.4 电导率

不同品种的电泳涂料电导控制范围不同, 电导的微小变化对涂膜性能影响较小, 故一般控制范围较宽。当电导率高于规定值时, 电解反应加速、颜料分散性变差、漆膜光泽降低, 而且漆膜杂质含量可能过高对漆膜的抗腐蚀性能有较大影响。槽液电导超过规定值上限时, 可用去离子水置换超滤液来解决。

1.2.5 固体份

随着电泳反应, 槽液固体份不断下降, 为了确保涂膜的质量, 须定期向电泳槽内补加涂料, 从而使槽液固体份控制在规定的范围内。在控制范围内, 固体份对电沉积量的影响不大, 但当槽液固体份过高时, 此时电泳速度加快, 生成的漆膜粗糙, 目视效果很差, 当槽液固体份过低时, 生成的漆膜薄、遮盖力差, 而且容易产生针孔。

1.2.6 泳涂时间

随着工件在电泳槽内的时间增加, 膜厚及泳透力增加。但随着电泳时间的继续增加, 其在达到一定厚度后膜厚不会再增加。在实际生产过程中, 泳涂时间是事先设定好的, 除非要提高或降低产能才会更改泳涂时间。

1.2.7 其它影响因素

阴极电泳涂装工艺的影响因素还有很多, 如烘干温度、时间、槽液的稳定性、杂离子及许可浓度、有机溶剂含量、加热减量等因素。

2 阴极电泳涂装发展趋势简述

阴极电泳涂装由于优点突出, 其在生产实际中得到了迅速的应用和推广。陈慕祖[7]对第五代电泳产品进行了全面的总结, 第五代产品具有泳透率高、防腐能力强、密度低、溶剂含量低、稳定性好、加热减量小、可低温烘烤等优点。更新的阴极电泳采用双层电泳, 用第二次电泳来代替中涂, 实现了了涂装过程的简化、降低了生产成本。在电泳漆代数上, 宋华等人[8]将电泳漆分成了三代, 并将各代的参数进行了详细的说明。

2.1 提高泳透率

优质的磷化膜和阴极电泳是工件防腐蚀的最关键因素, 而阴极电泳对内腔防腐蚀性起着决定性作用, 因此提高泳透力对内腔的防腐蚀性能有着决定性的意义。

2.2 提高边缘防腐性

电泳涂装过程中, 由于工件的边角部位漆膜很薄, 所以在此处极易发生腐蚀, 通过加入添加剂以提高漆液的边角防腐能力, 目前BASF的Cathoguard 250电泳漆[9], 就是通过加入添加剂增加防腐蚀能力, 从而对工件边缘位置起到了保护作用。

2.3 低温固化电泳涂料

各涂料公司在寻找最佳烘干条件方面做了大量的工作, 降低烘烤温度可节约能源, 据统计烘干温度每降10℃, 单车燃气费可降低0.2元、同时减少了电泳烘干炉的清洁周期及其它相关配件的更换频率。关西公司的KG400低温固化阴极电泳涂料, 可在120℃~140℃下固化, 且涂膜品质优良、立邦公司的PTV-30的烘干温度为160℃, 也低于目前所使用的电泳漆烘干温度。

2.4 颜基比的降低

随着电泳涂料颜基比的降低, 可提高涂料的流动性、降低胶体的沉降速率, 从而减少涂料絮凝, 降低单车材料消耗。PPG公司的第五代电泳漆颜基比约为0.1, 且能很好地控制涂料的流平性, 是颜基比降低效果较好的一代电泳漆。

2.5 无铅、无锡阴极电泳

铅一直是阴极电泳中的一个重要成分, 但铅是个毒性很强的元素, 环保上对其限制甚严。Herberts EC公司首先开发出了含铅但含有锡的EC 2000电泳漆, 随后又开发出了即不含铅又不含锡的EC 3000, 后者在上海大众有二条生产线上投入使用。BASF CG、立邦涂料的Power NICEC也不含铅, 但含锡, 其应用尚不广泛。

2.6 双层电泳技术

成功开发出双层电泳标志着涂装过程的又一次革新, 通过二次电泳, 免去中涂, 从而简化了工艺、减少了人员、提高了油漆利用率, 并且降低了成本。Herberts的EC 5000已在汽车零配件厂使用、PPG公司也开发了类似的产品。

3 结论

阴极电泳涂装技术, 由于其众多的优点, 如涂层外观好、耐蚀性强、低污染性等优点, 目前已得到广泛的应用。随着科技的发展, 今后涂装工艺应向着节能、环保、降低成本等方向发展, 未来精确的工艺控制技术和节能环保技术将得到更充分的应用, 环保型涂料将全面替代传统涂料, 采用由无磷酸盐的前处理工艺和超高泳透力的阴极电泳涂料将组成新的涂装工艺。

摘要：阴极电泳涂装由于具有很多优点, 例如涂膜均匀、致密、外观好、耐蚀性好、延展性好、成本低、生产效率高, 已广泛应用于金属表面处理。本文阐述了阴极电泳涂装工艺的主要参数, 并展望了阴极电泳涂装技术的发展方向。

关键词：阴极电泳,涂装工艺,发展趋势

参考文献

[1]郭稚弧, 王雪梅, 刘广容, 等.阴极电泳涂料及涂装技术的研究[J].涂料与涂装, 1997:17-21.

[2]李田霞, 陈峰.阴极电泳涂装技术的发展[J].涂装技术与文摘, 2010:9-11.

[3]徐双, 陈梦.阴极电泳涂装工艺及发展前景[J].中国科技信息, 2010:97-98.

[4]李付民.浅谈阴极电泳设备、工艺[J].2008表面防护技术交流会:49-55.

[5]王锡春.汽车涂装工艺技术[M].北京:化学工业出版社, 2004:29-44.

[6]杨学岩, 史志宇, 王佳.前处理线的环保和自动化[J].2008表面防护技术交流会:45-48.

[7]陈慕祖.阴极电泳涂装技术的新发展.汽车工艺与材料, 1999:36-38.

[8]宋华, 王锡春.阴极电泳涂料与涂装的发展历程及趋势[J].中国涂料, 2010:181-183.

篇4：电泳涂装项目可行性研究报告

电泳涂装是金属制品表面涂层的一个重要形成方式, 工艺安全环保, 其形成的涂层质量好。电泳涂装分为阴极电泳涂装和阳极电泳涂装, 目前应用最广泛的是阴极电泳涂装。本文以某企业汽车车架电泳涂装为例, 研究了间断式电泳涂装工艺自动控制系统, 该控制系统可以应用于各种金属制品表面涂装的电泳涂装工艺中, 具有可迁移性。中小型企业电泳涂装工艺生产线的自动化程度还有很大的提升空间。

目前, 绝大部分汽车零部件的表面涂装都采用的是阴极电泳涂装技术。汽车车架属于汽车底部部件, 使用条件相对恶劣, 需要有较好的耐腐蚀防锈的涂装保护层[1]。目前, 企业的电泳涂装生产线汽车车架的运输还采用人工控制单梁桥式起重机完成, 进行电泳涂装工艺。这种工作方式的人工作业量比较大, 存在较大的安全隐患。同时, 生产效率低, 由于一些人为因素还容易导致产品质量的不合格。间断式电泳涂装工艺自动控制系统研究, 可以降低企业生产成本, 增加操作的安全性和可靠性, 提高工作效率和车架涂装的合格率, 从而提高企业的生产力和行业竞争力。

1 电泳生产线工作方案选择

图1为某企业间断式电泳生产线的电泳涂装工艺流程, 一共12道工序。

1.1 目前企业电泳生产线工作方案分析

图2为目前企业电泳生产线工作方案。电泳生产线单梁桥式起重机轨道上只有一辆行车运输一个车架来进行电泳涂装工作, 且由人工控制单梁桥式起重机。

计算该工作方案的工作效率。

设定各个工序所需时间, 然后进行计算。设上件的时间为t1=2min, 1#溶液槽预脱脂的时间为t2=25min, 2#溶液槽主脱脂的时间为t3=5min, 3#溶液槽自来水洗1的时间为t4=2min, 4#溶液槽自来水洗2的时间为t5=2min, 5#溶液槽表面调整的时间为t6=2min, 6#溶液槽磷化的时间为t7=7min, 7#溶液槽纯水洗1的时间为t8=2min, 8#溶液槽纯水提升式涮洗的时间为t9=2min, 9#溶液槽电泳的时间为t10=30min, 10#溶液槽UF1超滤的时间为t11=2min, 11#溶液槽UF2超滤的时间为t12=2min, 12#溶液槽纯水洗2的时间为t13=2min, 下件的时间为t14=2min, 空载回到上件位置、升降机构上升下降和行车运动的时间总共约为t15=1min。则该方案完成一个汽车车架的电泳涂装所需时间为t, 根据式 (1) 计算得t=88分钟。

若一天按8小时, 480分钟计算, 则该电泳涂装生产线一天可完成N个汽车车架的电泳涂装工作, 根据式 (2) 计算:

该工作效率已经无法满足企业的生产需求, 亟需对生产线进行改进并提高其自动化程度。

1.2 电泳生产线改进工作方案选择

为了提高工作效率, 在单梁桥式起重机轨道上增加一辆行车。企业生产车间运输汽车车架的单梁桥式起重机只有一条运行轨道, 运行轨道上有两辆行车运输两个车架同时进行电泳涂装工作。此时, 该间断式电泳生产线有两种工作方案可供选择:

方案Ⅰ:两辆行车先后从上件起始位置向下件终点位置进行电泳涂装工作, 行车A进入下一个溶液槽之后, 行车B才能进入上一个溶液槽的工序;行车A下件完成所有工序之后在下件位置等待, 等待行车B也完成之后两车再同时回到上件位置, 如此循环工作, 如图3所示。

方案Ⅱ:两辆行车分别在上件起始位置和下件终点位置, 终点位置行车B空载回到中间7#溶液槽上方位置, 等待上件位置行车A完成6#溶液槽浸洗工序之后, 人工操作单梁桥式起重机将车架交换到行车B上去, 交接完成之后, 行车B吊挂汽车车架接着完成后面的溶液槽电泳涂装工序, 如图4所示。

分析计算两种工作方案的工作效率。

工作方案Ⅰ:

已知上件一个汽车车架的时间为t1=2min, 下件一个汽车车架的时间为t14=2min。假设两辆行车相同动作所需时间相同, 一辆行车从上件位置经过1#~12#溶液槽完成电泳涂装工作到下件位置所需时间为ts, 其中ts包括空载返回到上件位置、升降机构上升下降、行车的运动时间和车架的浸洗时间, 根据式 (3) 计算得ts=88分钟。

行车B在行车A之后, 由于, 在整个电泳生产线中有两个溶液槽的工艺要求时间较长, 分别是第一个溶液槽预脱脂时间为25min, 第九个溶液槽电泳时间为30min。也就是说行车B至少要在行车A后30min才能完成生产线整个电泳涂装工作。行车B的上件时间包含在行车A的工作时间里, 而行车A的下件时间包含在行车B的工作时间里。即行车A进入电泳涂装后, 行车B开始上件;行车A下件的时候, 行车B还在进行电泳涂装工作。因此, 整个工作循环只需计算一个汽车车架的上件和下件时间。则方案Ⅰ完成一个工作循环所需时间为, 根据式 (4) 计算得T1=118分钟。

方案Ⅰ的一个工作循环可完成2个汽车车架的电泳涂装工作, 工作时间按一天8小时, 480分钟计算, 则方案Ⅰ一天能个工作循环, 根据式 (5) 计算:

方案Ⅰ一天能完成4个汽车车架的电泳涂装工作, 根据式 (6) 计算:

综上所述, 方案Ⅰ的工作效率为一天完成8个汽车车架的电泳涂装工作。

工作方案Ⅱ:

工作方案Ⅱ的交接过程在7#溶液槽上方, 即行车B空载运行到8#溶液槽上方等待, 行车A完成7#溶液槽的工艺工作之后, 人工操作单梁桥式起重机将汽车车架从行车A交换到行车B上接着进行后面的工艺工序, 设该交接过程时间为tq=3min。

该方案电泳涂装工作首尾相连, 生产线人为暂停时, 汽车车架的涂装工作暂停处于交接位置, 等待人工进行车架交接。因此, 生产线开始工作以后, 除了生产线开机第一次行车A的一次上件时间和停机的时候行车B的一次下件时间外, 之后的n个循环里, 行车A的上件时间会包含在行车B的工作时间里面, 而行车B的的下件时间会包含在行车A的工作时间里面。而行车A空载回到上件位置、行车B空载回到7#溶液槽上方、升降机构上升下降和行车的运动时间, 也都包含在两行车相对的工作时间里面。

该方案有个较大的缺点是, 生产线工作循环的开始和结束时段, 都只能完成汽车车架电泳涂装工作一半的工序。一般在中小型企业, 为了生产的安全性, 一天8小时的工作结束之后, 生产线上不应有未完成工件。这样, 该电泳涂装生产线每天都会有一个工作循环的开始和结束。在这个前提下, 进行方案Ⅱ的工作效率计算。

行车A完成前面7个溶液槽工艺, 不包括上件所需时间为tα, 根据式 (7) 计算得tα=45分钟。

行车B完成后面5个溶液槽工艺, 不包括下件所需时间为tb, 根据式 (8) 计算得tb=38分钟。

显然tb是包含在tα里面, 假设电泳生产线经过很多个循环才中断工作, 则生产线从开始到结束的工作时间为T2, 根据式 (9) 计算:

分析式 (9) 可知, 完成第一个车架电泳涂装的时间为t1+ta+tq+ta, 则t1+ta+tq+ta==9955分钟。此后的每一个汽车车架电泳涂装完成时间为tq+tα, 则tq+tα=48分钟。

即完成第一个汽车车架电泳涂装工作之后, 每48分钟完成一个汽车车架的电泳涂装工作。一天按8小时, 480分钟工作时间计算可完成电泳涂装工作车架数量N。

根据式 (10) 计算可知, 当N=7时, T2=471分钟。也就是说, 加上循环开始完成的第一个汽车车架, 方案Ⅱ生产线一天可完成8个汽车车架的电泳涂装工作。

比较上述两种方案工作效率计算结果可知, 工作方案Ⅰ和工作方案Ⅱ的工作效率差不多。但是, 方案Ⅱ增加了一个汽车车架的交接环节, 从而增加了生产线操作员工的操作复杂性和工作量。从操作者的角度考虑, 电泳生产线操作越简单越不容易出错, 显然方案Ⅰ更具优势, 更符合当前企业利益。若企业为三班倒工作制, 从工作效率上来说, 方案Ⅱ优势更加明显, n个循环之后 (n足够大) , 则几乎每48分钟可完成一个汽车车架的电泳涂装工作。

2 控制系统的硬件设计

选择西门子S7-200系列PLC作为该间断式电泳生产线控制系统的控制器。PLC控制系统体积小、控制量大, 应用广泛。

2.1 吊钩高度位置检测方法

在该间断式汽车车架电泳生产线的控制系统中, 吊钩高度位置是行车运输从向上运动转为横向前进或者向下运动转为停止的触发条件, 是控制系统的一个关键信号。吊钩上升到一定高度, 保证车架前进时没有干涉;吊钩下降到一定高度, 保证车架能完全浸到溶液槽中而不与槽底发生接触。因此, 需确定一种简单方便的位置检测方法来检测这个信号。

物体位置检测方法主要有以下三种:

1) 接触式检测方法:通过接触式检测元件如限位开关, 检测物体的某个确定位置。限位开关动作发出信号给控制器, 系统执行下一步的相应动作。

2) 非接触式检测方法:通过非接触式检测元件如接近开关或者激光位移传感器等, 检测物体的某个确定位置。非接触式检测元件工作时无需接触到物体, 不影响物体的顺畅运动。

3) 间接检测方法:一般用于旋转装置的位置检测。通过检测传动系统的其中一个环节, 推算出被检测物体的位置信息。这种方法安装方便, 在满足要求的前提下选择方便安装的位置进行安装。这种方法的主要检测元件为旋转编码器。

电动葫芦是单梁桥式起重机的升降机构, 电动葫芦升降机构原理与卷扬机一样, 图5为电动葫芦的传动机构原理图。

电机主轴带动减速机第一轴—第二轴—第三轴—空心轴, 空心轴带动卷筒旋转, 实现钢丝绳收放, 从而带动吊钩升降。由图可知, 吊钩位置检测选择第三种位置检测方法, 间接检测方法。

旋转编码器分为绝对值编码器和增量式编码器, 增量式编码器一般用于旋转速度检测, 绝对值编码器一般用于位置检测。绝对值编码器的信号输出类型主要有并行输出、串行SSI输出、现场总线型输出、变送一体型输出。吊钩的高度位置检测可选用Modbus-RTU输出型多圈绝对值编码器实现, Modbus-RTU输出型属于现场总线型输出型的一种。绝对值编码器的旋转位置是由光电码盘的机械位置决定的, 它不会受停电、信号丢失等干扰的影响, 其机械位置决定的每个位置都是唯一的, 无需设置参考点, 输出的信号与吊钩的高度位置一一对应。

2.2 工艺位置识别

生产线正常工作时, 控制系统需识别行车所在工艺位置, 然后按照程序执行相应动作。该间断式电泳生产线有16个工艺位置, 包括两个车架的上下件工位和12个溶液槽工位。根据实际情况, 选用适当行程开关来实现工艺位置识别。

图6为行程开关安装示意图。行程开关安装在轨道上, 对应下面溶液槽的中间位置, 行车上安装触发挡块, 行车运行到该位置时, 行程开关触发, 发出信号给可编程序控制器。

2.3 PLC的选用和I/O分配

经查阅西门子S7-200系列PLC产品手册, 选用CPU226的PLC主机, 该主机有24路数字量输入、16路数字量输出和两个RS-485通信口, 可满足本课题系统的控制要求。间断式电泳生产线两辆行车分别用两台西门子CPU226型PLC实现控制, 控制过程大致相同。PLC的I/O分配如表1和表2所示。

3 控制系统的软件设计

控制系统PLC程序使用主要使用顺序控制编程方法, 分为手动程序和自动程序。手动程序主要用于程序调试和检修, 自动程序用于生产线的正常工作。人工上下件之后, 由PLC实现对车架运输的自动控制。自动控制动作流程:行车空载返回至上件位置, 人工上件后, 按下自动按钮, 汽车车架按照程序完成电泳涂装工作。根据自动控制流程绘制顺序功能图, 如图7所示, 然后编写自动运行控制程序。

4 结论

本文通过对企业电泳生产线的工作情况进行分析, 可知该生产线目前生产效率偏低, 且存在很多缺陷。为了提高生产效率, 在单梁桥式起重机轨道上增加一个行车, 运输两个车架同时进行电泳涂装工作。分析两种工作方案, 方案Ⅰ更符合当前企业的工作条件。然后针对方案Ⅰ进行控制系统研究的硬件设计和软件设计, 提高生产线自动化程度。该生产线控制系统的研究, 不仅可以为企业带来新的利益增长点, 而且还能带动相关产业的发展, 提升产品质量和产业结构。具有很大的实际开发价值和意义。

摘要：研究了以汽车车架电泳涂装为实例的自动控制系统, 该系统采用单梁桥式起重机运输汽车车架, 人工上件, 进行电泳涂装工作。采用多圈绝对值编码器来实现吊钩高度位置的检测, 用行程开关来识别行车所在的工艺位置, 用控制器处理这些信号实现汽车车架的顺序控制。能够完成汽车车架的上升下降, 前后移动, 行车的工位识别, 汽车车架高度位置的检测等功能, 从而控制汽车车架完成电泳工艺流程。介绍了控制系统的硬件和软件设计, 该系统能够实现电泳生产线的间断生产, 满足企业需求。同时, 该自动控制系统还能应用于其他产品的电泳涂装工艺中。

关键词：阴极电泳涂装,吊钩位置检测,自动控制系统

参考文献

[1]邹永丰.汽车车架阴极电泳涂装的工艺与设备[J].材料保护, 2005, 06:58-60+78.

[2]程晟.电泳涂装生产线自动化控制系统的设计及应用[D].上海:华东理工大学, 2014.

[3]王宏伟, 孙玉兵, 刘继华, 张松.程控行车在车架涂装线中的应用[J].汽车工艺与材料, 2009, 06:43-46.

[4]王永红.自动化程控行车在现代输送系统中的应用[J].机械管理开发, 2009, 04:90-91.

[5]姜守亭, 公利滨.旋转编码器在PLC控制电梯中的应用[J].应用能源技术, 2005, 06:16-17.

[6]周晓霞.P L C用于驾驶室阴极电泳涂装生产线[J].电气时代, 2003, 10:96.

[7]陈雄, 王新晴, 张向前, 王洋.PLC技术在电泳涂装中的应用[J].现代制造工程, 2007, 07:84-86.

[8]宁朝阳.可编程控制器在起重机工程控制中的应用[J].南京工业职业技术学院学报, 2003, 3 (3) :24-26.

[9]盛向伟.总线式多圈绝对值编码器在顶杆小车位置控制系统中的应用[J].机械管理开发, 2009, 24 (01) :98-99.

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