張瑞

（山東山推機(jī)械有限公司，山東 濟(jì)寧 272071）

工程機(jī)械是機(jī)械行業(yè)的一大分支，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能、工況等方面與其他機(jī)械產(chǎn)品有明顯的不同。因此，其生產(chǎn)工藝有著自己的特點(diǎn)。涂裝作為工程機(jī)械制造中與焊接、機(jī)械加工、裝配并列的四大工藝之一，涵蓋了工程機(jī)械的絕大多數(shù)零部件。但是，與焊接、加工、裝配相比，工程機(jī)械涂裝在技術(shù)、人力的關(guān)注和投入相對(duì)較?。慌c其他行業(yè)相比，工程機(jī)械涂裝發(fā)展相對(duì)較慢。2000年前，一些企業(yè)甚至沒(méi)有涂裝技術(shù)人員；在2000年以后，工程機(jī)械行業(yè)才逐步擁有自己的涂裝專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，并不斷增多，有關(guān)工程機(jī)械涂裝的研究性文獻(xiàn)和報(bào)道也逐年增多。隨著對(duì)工程機(jī)械涂裝的重視及工程機(jī)械涂裝專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的增加，工程機(jī)械涂裝專(zhuān)業(yè)會(huì)議也開(kāi)始舉辦。2009年4月，首屆工程機(jī)械涂裝工藝技術(shù)研討會(huì)在上海召開(kāi)；2010年5月，主題為“低碳正在影響世界，工程機(jī)械應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)”的國(guó)內(nèi)外工程機(jī)械節(jié)能、環(huán)保、低碳涂裝新工藝技術(shù)研討會(huì)在上海召開(kāi)。近年來(lái)，以工程機(jī)械涂裝為主題的會(huì)議逐漸多起來(lái)。

從2000年以來(lái)，工程機(jī)械涂裝伴隨著涂料與涂裝技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展，在借鑒汽車(chē)及其他機(jī)械產(chǎn)品涂裝工藝的同時(shí)，工程機(jī)械涂裝專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員根據(jù)工程機(jī)械的特點(diǎn)進(jìn)行了大膽的探索，在涂料、噴涂技術(shù)、涂裝設(shè)備等方面逐步發(fā)展成具有行業(yè)特點(diǎn)的涂裝工藝體系。

1 工程機(jī)械涂裝的功能

工程機(jī)械是一類(lèi)用于工程建設(shè)的機(jī)器設(shè)備，一般都是室外施工、室外存放，故工況惡劣，面臨著風(fēng)吹日曬、粉塵污染及雨水沖刷等。因此，工程機(jī)械需要涂裝防護(hù)。隨著人們審美意識(shí)的提高，裝飾作用也成為工程機(jī)械涂裝重點(diǎn)關(guān)注的部分。近年來(lái)，標(biāo)識(shí)也成工程機(jī)械涂裝的重要功能。

1.1 防護(hù)功能

工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)及零部件生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，在周轉(zhuǎn)過(guò)程中如果不進(jìn)行任何表面處理會(huì)發(fā)生銹蝕，尤其在夏季濕熱的環(huán)境中，銹蝕的速度更快。因此，在工程機(jī)械制造過(guò)程中，大量的結(jié)構(gòu)件、鑄造件需要進(jìn)行涂裝，以防在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生銹蝕。有的企業(yè)甚至對(duì)采購(gòu)來(lái)的鋼板直接進(jìn)行拋丸，并噴涂可焊底漆。

工程機(jī)械90%以上的零部件都是鋼結(jié)構(gòu)件，在設(shè)備使用、存放期間都有可能發(fā)生銹蝕，從而影響到設(shè)備的使用壽命。因此，工程機(jī)械零部件及整機(jī)都要進(jìn)行涂裝處理，使表面涂覆一定厚度的漆膜，以便隔離大氣中的氧、水分、塵污等腐蝕性物質(zhì)，使其在一定期限內(nèi)免受腐蝕，保證設(shè)備的使用壽命。防銹保護(hù)是工程機(jī)械涂裝的基本功能，提高工程機(jī)械涂層的防銹保護(hù)能力一直是工程機(jī)械涂裝研究的重點(diǎn)。

1.2 裝飾功能

雖然是在惡劣工況中施工的設(shè)備，但用戶(hù)也希望工程機(jī)械具有美好的外觀(guān)。因此，工程機(jī)械涂裝還具有裝飾作用，通過(guò)整體的外觀(guān)設(shè)計(jì)和涂裝施工，使整機(jī)表面具有一定色彩、光澤和整體外觀(guān)效果，吸引用戶(hù)。當(dāng)然，工程機(jī)械機(jī)器龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)所有的表面都具有很高的外觀(guān)質(zhì)量。為此，工程機(jī)械行業(yè)提出了覆蓋件的概念，即覆蓋在機(jī)器設(shè)備外部的零部件，包括油箱、駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、蓋板等，并在這些覆蓋件上重點(diǎn)突出涂裝的裝飾性，要求表面漆膜光滑、均勻、飽滿(mǎn)、光澤高、無(wú)弊病，并具有一定的耐候性，在一定時(shí)期內(nèi)其失光、退色在規(guī)定的范圍內(nèi)。2000年以來(lái)，工程機(jī)械行業(yè)對(duì)產(chǎn)品外觀(guān)質(zhì)量越來(lái)越重視，每?jī)赡暌淮蔚谋本┕こ虣C(jī)械展還專(zhuān)門(mén)舉行外觀(guān)評(píng)比活動(dòng)，工程機(jī)械涂裝的裝飾功能越加突出，用戶(hù)及制造商都更加重視產(chǎn)品涂裝的整體視覺(jué)效果。

1.3 標(biāo)識(shí)功能

工程機(jī)械涂裝信息傳遞作用有以下4 個(gè)方面，包括安全信息、使用維護(hù)和企業(yè)品牌信息。

(1)某些工程機(jī)械設(shè)備在施工過(guò)程中存在一些危險(xiǎn)點(diǎn)，故噴涂黃黑相間的警戒色來(lái)傳遞安全信息，提醒周?chē)藛T不要靠近，注意安全。

(2)在設(shè)備使用過(guò)程中需要維護(hù)，比如加注潤(rùn)滑油。為便于設(shè)備維護(hù)人員能快速找到注油點(diǎn)，特在注油部位涂上顏色與周?chē)忻黠@區(qū)別的涂層。

(3)對(duì)于一些大型的工程機(jī)械設(shè)備，企業(yè)直接在大型的零部件表面噴涂企業(yè)logo，起到宣傳作用。

(4)工程機(jī)械企業(yè)都將自己的所有產(chǎn)品按同樣的主色調(diào)和風(fēng)格進(jìn)行涂裝，起到企業(yè)的標(biāo)識(shí)作用，讓人即使看不到產(chǎn)品上的logo，也知道產(chǎn)品是哪家企業(yè)的，如三一的“中國(guó)紅”、卡特的“卡特黃”及中聯(lián)的白色主色調(diào)等。

工程機(jī)械“傻、大、笨、粗”的外觀(guān)已經(jīng)成為歷史，企業(yè)在外觀(guān)質(zhì)量上下大功夫，一些科研院校還就工程機(jī)械造型設(shè)計(jì)、外觀(guān)設(shè)計(jì)、涂裝設(shè)計(jì)等進(jìn)行了研究[1]，推動(dòng)著工程機(jī)械涂裝外觀(guān)的發(fā)展。

工程機(jī)械涂裝的3 種主要功能在工程機(jī)械不同發(fā)展時(shí)期所受到的關(guān)注度不同。在20 世紀(jì)90年代以前，以防銹保護(hù)功能為主。2000年以后，大家開(kāi)始關(guān)注工程機(jī)械的外觀(guān)，涂裝在滿(mǎn)足防銹保護(hù)功能的同時(shí)，逐漸將裝飾功能放到了重要的位置。隨著工程機(jī)械的發(fā)展，企業(yè)逐步加大了品牌建設(shè)和企業(yè)文化宣傳，涂裝的標(biāo)識(shí)功能除了過(guò)去的使用維護(hù)標(biāo)識(shí)和安全警示外，更多地傳遞了企業(yè)的品牌和文化信息。

2 工程機(jī)械涂裝前處理工藝

工程機(jī)械涂裝和其他機(jī)械產(chǎn)品涂裝一樣，都需要進(jìn)行前處理，以去除零部件表面的污物，使漆膜能夠與工件基體充分結(jié)合，從而獲得平整光滑的表面。在2000年之前，工程機(jī)械生產(chǎn)規(guī)?？傮w不大，大企業(yè)的月產(chǎn)整機(jī)也就100 來(lái)臺(tái)，因此涂裝生產(chǎn)也很少有高效的生產(chǎn)線(xiàn)，前處理則以噴砂為主。由于噴沙的沖擊力小，不會(huì)導(dǎo)致工件變形，幾乎所有工件都可以采用。隨著工程機(jī)械生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及環(huán)保要求的提高，噴砂工藝逐步被淘汰，取而代之的是人工噴丸、自動(dòng)拋丸和磷化。噴丸和拋丸的沖擊力大，板材較薄的工件易被打變形，因此工程機(jī)械涂裝前處理逐步分化為兩類(lèi)，即結(jié)構(gòu)件和薄板件。一般而言，結(jié)構(gòu)件包括由厚度6 mm以上的板件焊接而成的零件及厚度在6 mm以下的板件與鑄造件、鍛造件焊接而成的零件，厚度6 mm 及以下板材成型或焊接的零件則屬于薄板件。

2.1 結(jié)構(gòu)件前處理工藝

2000年以來(lái)，工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件前處理以自動(dòng)拋丸為主，效率大大提高，而且改善了工人的作業(yè)條件，滿(mǎn)足了工程機(jī)械快速發(fā)展的需求。一些產(chǎn)品由于外型尺寸龐大而產(chǎn)量較小，通常采用人工噴丸進(jìn)行處理。工件在拋(噴)丸前，都需要進(jìn)行除油處理，以去掉工件表面殘留的焊接防飛濺涂料、機(jī)械加工切削液等。拋丸不僅僅具有除銹作用，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)件而言，還能夠消除一部分焊接應(yīng)力，使表面得到強(qiáng)化。由于丸料的直徑大小不一，處理后的工件表面粗糙度不一樣，故對(duì)外觀(guān)質(zhì)量要求較高的工件，應(yīng)盡可能選擇直徑較小的彈丸。有的企業(yè)還對(duì)拋丸后的結(jié)構(gòu)件采用溶劑清洗、磷化等工藝[2]，以提高漆膜的附著力。

工程機(jī)械零部件中焊接結(jié)構(gòu)件占的比例最大，可占到整機(jī)質(zhì)量的70%以上。如挖掘機(jī)的車(chē)架、行走架、動(dòng)臂、斗桿等，推土機(jī)的機(jī)架、臺(tái)車(chē)架、前機(jī)罩、鏟刀、推桿、松土器等以及裝載機(jī)的前車(chē)架、動(dòng)臂、鏟斗等，都由厚板焊接而成。這些工件雖然都是焊接結(jié)構(gòu)件，但是結(jié)構(gòu)差異大，需根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和工件大小的不同，定制不同的涂裝前處理拋丸設(shè)備，使效率最高。另外，這些工件在整機(jī)上發(fā)揮的功能和機(jī)械加工要求不同，其生產(chǎn)工藝流程不同，圖1 為4 種不同結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)流程示意圖。對(duì)于機(jī)械加工后涂裝的結(jié)構(gòu)件，拋丸處理時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，避免對(duì)精加工表面及螺紋造成破壞[3]。

圖1 工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件不同生產(chǎn)工藝流程Figure 1 Different production process follow for engineering machinery parts

2.2 薄板件前處理工藝

在工程機(jī)械行業(yè)涂裝中，張曉成首先提出了薄板件的概念，并介紹了駕駛室磷化工藝[4]。之后，王會(huì)華等對(duì)工程機(jī)械薄板件酸洗磷化工藝進(jìn)行了報(bào)道，對(duì)駕駛室、機(jī)罩、蓋板等薄板件的“二合一”、“三合一”、“四合一”等磷化工藝進(jìn)行了分析，指出了磷化工藝對(duì)提高工程機(jī)械涂裝質(zhì)量的意義及其發(fā)展趨勢(shì)[5]。

2000年以前，薄板件也是采用人工噴砂處理；2000年以后，逐步發(fā)展成為以磷化為主。磷化處理包括脫脂、除銹、表調(diào)、磷化、清洗等工序，處理后表面形成均勻、帶有微孔的磷化膜，使漆膜表面美觀(guān)，并與工件基體有牢固的結(jié)合力。對(duì)于一些外形尺寸巨大的薄板件，受到磷化設(shè)備的限制，難以實(shí)現(xiàn)磷化，因而采用了人工噴丸。人工噴丸噴射出的彈丸，速度較拋丸低得多，再加上選用小直徑的彈丸以及對(duì)人工噴丸時(shí)間、距離的控制，使沖擊力較小，不會(huì)使工件變形，處理效果好，但生產(chǎn)效率低。

拋丸、磷化作為工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件、薄板件涂裝前處理的兩大工藝在未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)不會(huì)被取代。但是，無(wú)論是拋丸還是磷化，都會(huì)排放對(duì)環(huán)境有污染的物質(zhì)，且都是耗能工藝，因此結(jié)合工程機(jī)械實(shí)際，通過(guò)非標(biāo)設(shè)備及其附屬環(huán)保設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)和使用，采用更為環(huán)保的材料、輔料等，將是工程機(jī)械前處理未來(lái)的發(fā)展方向。

3 工程機(jī)械涂料及施工工藝

3.1 傳統(tǒng)涂料及施工

3.1.1 溶劑型涂料

溶劑型涂料是工程機(jī)械一直采用的涂料，目前還不能完全被取代。當(dāng)然，伴隨著對(duì)工程機(jī)械涂裝的定位變化以及溶劑型涂料產(chǎn)品的發(fā)展，工程機(jī)械所使用的溶劑型涂料也不斷發(fā)展、變化。于少堂將工程機(jī)械涂料涂裝的發(fā)展分為5 個(gè)階段，其中前3 個(gè)階段使用的都是溶劑型涂料及其涂裝，涂料從第1 階段的酚醛、醇酸、環(huán)氧酯等底漆和酚醛或醇酸調(diào)合漆、醇酸磁漆等面漆發(fā)展到第2 階段的過(guò)氯乙烯、環(huán)氧酯、改性醇酸等底漆和丙烯酸類(lèi)、醇酸類(lèi)等面漆，第3 階段發(fā)展為環(huán)氧類(lèi)、聚氨酯類(lèi)等底漆和改性醇酸、聚氨酯等面漆，到第4 階段，發(fā)展為厚膜型環(huán)氧類(lèi)、聚氨酯類(lèi)、富鋅類(lèi)等底漆，環(huán)氧類(lèi)中涂漆和高固體分丙烯酸聚氨酯面漆[6]。實(shí)際上，現(xiàn)階段處于第4 階段與第5 階段之間，環(huán)氧底漆和聚氨酯面漆是工程機(jī)械涂料的主流，水性涂料、粉末涂料正在擴(kuò)大應(yīng)用范圍。芳香族聚氨酯面漆在耐候性上還存在問(wèn)題，如一些使用芳香族聚氨酯面漆的廠(chǎng)家其工程機(jī)械在出廠(chǎng)后一兩年就發(fā)生明顯的褪色、失光現(xiàn)象，而耐候性好的脂肪族聚氨酯面漆價(jià)格較高，會(huì)加大生產(chǎn)成本。

3.1.2 噴涂工具及工藝

工程機(jī)械的涂裝經(jīng)歷了輥涂、刷涂等低效和涂裝質(zhì)量差的施工年代。進(jìn)入空氣噴涂時(shí)代后，工程機(jī)械涂裝生產(chǎn)效率大大提高，涂裝外觀(guān)質(zhì)量發(fā)生根本性的變化，不僅滿(mǎn)足了不斷擴(kuò)大的生產(chǎn)規(guī)模，還滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)整機(jī)不斷提高的外觀(guān)質(zhì)量的要求。伴隨著空氣噴涂的普及和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，工程機(jī)械噴漆從車(chē)間或大棚作業(yè)逐步進(jìn)入專(zhuān)業(yè)的噴漆室或噴漆線(xiàn)作業(yè)，尤其是2000年以后，國(guó)內(nèi)工程機(jī)械噴漆線(xiàn)數(shù)量劇增。在通過(guò)空調(diào)送風(fēng)的噴漆室內(nèi)，空氣清潔度高，空氣噴槍?xiě){借其優(yōu)異的霧化效果，使工程機(jī)械漆膜光澤達(dá)到80%以上。

但是，空氣噴涂也有其缺點(diǎn)，就是涂料的利用率很低，噴出的涂料一般只有30%～50%在工件上成膜，其余的都成了對(duì)環(huán)境有害的廢漆渣。高壓無(wú)氣噴涂的出現(xiàn)，克服了空氣噴涂的缺陷。較高的涂料黏度、一次噴涂厚度的增加，使得高壓無(wú)氣噴涂的生產(chǎn)效率較空氣噴涂大大提高[7]。高壓無(wú)氣噴涂很快在工程機(jī)械行業(yè)推廣，使生產(chǎn)效率又邁上一個(gè)新臺(tái)階。但是，高壓無(wú)氣噴涂?jī)H用在底漆上，這是因?yàn)楦邏簾o(wú)氣噴涂的霧化效果不如空氣噴涂，噴面漆外觀(guān)效果差。因此，一種介于空氣噴涂和高壓無(wú)氣噴涂之間的工藝——混氣噴涂出現(xiàn)了。混氣噴涂效率比空氣噴涂高，但比無(wú)氣噴涂低；霧化效果不如空氣噴涂，但優(yōu)于高壓無(wú)氣噴涂?；鞖鈬娡吭诠こ虣C(jī)械廣泛應(yīng)用，不僅用于底漆噴涂，而且用于對(duì)漆膜外觀(guān)質(zhì)量要求不是很高的零件的面漆噴涂。

靜電噴涂在國(guó)外的應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)30年，但進(jìn)入國(guó)內(nèi)時(shí)間不長(zhǎng)，工程機(jī)械在2000年以后也開(kāi)始關(guān)注，并已經(jīng)有企業(yè)在應(yīng)用[8]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在靜電場(chǎng)的作用下，空氣輔助靜電噴涂的涂料利用率可達(dá)到60%以上[9]，幾乎較空氣噴涂翻了一倍，對(duì)降低涂裝材料成本和減少?gòu)U漆渣的產(chǎn)生都具有十分積極的意義。隨著靜電噴槍的推廣，相信未來(lái)幾年靜電噴涂會(huì)在工程機(jī)械行業(yè)擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

3.1.3 供漆系統(tǒng)的完善

空氣噴涂工藝中，噴槍通過(guò)其附屬的漆罐提供涂料。由于漆罐連接在噴槍上，因此不能過(guò)大，否則會(huì)增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度，難以靈活操作。另外，由于漆罐不大，涂料很快用完，每次噴完就需要卸下漆罐加入涂料，因此生產(chǎn)效率很低。對(duì)于大規(guī)模的定工位涂裝生產(chǎn)，這種供漆方式顯然不合適。為此，大型的工程機(jī)械企業(yè)采用了泵送的供漆方式，通過(guò)隔膜泵及軟管將大桶內(nèi)調(diào)好的涂料送到噴槍?zhuān)瑢?shí)現(xiàn)不間斷的噴涂作業(yè)。在一個(gè)廠(chǎng)區(qū)內(nèi)有多個(gè)噴漆線(xiàn)的企業(yè)，還采用了先進(jìn)的集中供漆系統(tǒng)，在一個(gè)點(diǎn)調(diào)配涂料，多個(gè)點(diǎn)供送[10]。由于工程機(jī)械所采用的涂料多是雙組分涂料，在使用前需調(diào)配，但調(diào)配后的涂料如果不及時(shí)使用，就會(huì)“過(guò)期”而浪費(fèi)。為此，設(shè)備廠(chǎng)家推出了雙組分噴槍?zhuān)瑢⑼苛瞎懿迦氲酱娣挪煌M分的桶內(nèi)，噴涂時(shí)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的調(diào)配比例從桶內(nèi)汲取原漆、固化劑和稀釋劑，并在輸送系統(tǒng)中混合后送入噴槍?zhuān)辉傩枰斯ふ{(diào)配涂料，可解決手工混合的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率，并減少物料浪費(fèi)。

3.2 電泳涂料及施工

電泳涂裝在我國(guó)汽車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用已有20 多年的歷史，但在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用只有10年左右。由于在工程機(jī)械涂裝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有電泳涂裝的相關(guān)條文，因此電泳涂裝在工程機(jī)械行業(yè)的推廣緩慢。筆者曾在有關(guān)場(chǎng)合建議盡快將電泳涂裝納入工程機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但到現(xiàn)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有出臺(tái)。從工業(yè)和信息化部網(wǎng)站查詢(xún)顯示，該標(biāo)準(zhǔn)復(fù)審結(jié)論為修訂。顯然，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)嚴(yán)重滯后。在工程機(jī)械涂裝相關(guān)的文獻(xiàn)中，筆者最早提到了電泳涂裝，并介紹了其在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用[11]。此后，工程機(jī)械行業(yè)開(kāi)始關(guān)注電泳涂裝，并在薄板件涂裝中應(yīng)用[12-14]。

目前，電泳涂裝在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用主要是駕駛室、機(jī)罩等覆蓋件上。由于電泳涂裝不存在死角，使得工件整體防銹性能大大改善，因此越來(lái)越受到企業(yè)的關(guān)注。影響電泳涂裝在工程機(jī)械推廣的因素有2 個(gè)方面：一是工件尺寸大，需要足夠大的電泳槽；二是質(zhì)量大，需要承重能力大的輸送設(shè)備。無(wú)論是大尺寸的電泳槽還是大承載的輸送設(shè)備，都意味著大的資金投入，而且工程機(jī)械生產(chǎn)規(guī)模與汽車(chē)相比較小，使用電泳涂裝的固定成本會(huì)較高。

但是，電泳涂料是一種水性涂料，生產(chǎn)中幾乎不排放有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境幾乎無(wú)污染，涂料的利用率高。因此，電泳涂裝是工程機(jī)械涂裝發(fā)展的重要方向。至于生產(chǎn)規(guī)模及固定成本問(wèn)題，筆者認(rèn)為可以通過(guò)企業(yè)乃至園區(qū)的統(tǒng)一規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化的涂裝車(chē)間或企業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)來(lái)降低固定成本。

3.3 粉末涂料及施工

粉末涂裝在工程機(jī)械行業(yè)的研究應(yīng)用是在2000年之后。筆者曾撰文介紹粉末涂裝在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用[11]，并對(duì)工程機(jī)械用粉末涂料的選擇和施工進(jìn)行了探討。從2009年開(kāi)始，粉末涂裝在工程機(jī)械行業(yè)的研究應(yīng)用獲得快速發(fā)展。王春英等對(duì)粉末涂料在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，分析了工程機(jī)械行業(yè)應(yīng)用及推廣粉末涂料中待解決的工藝問(wèn)題[14]；李連成等從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上分析了粉末涂裝工藝在工程機(jī)械中應(yīng)用的可行性[15]；王坤發(fā)等則對(duì)薄板件、結(jié)構(gòu)件、小件等的粉末涂裝工藝進(jìn)行了可行性分析，總結(jié)了粉末涂料在工程機(jī)械不同零部件上應(yīng)用的特點(diǎn)[16]。

粉末涂裝作為零排放的涂裝工藝，對(duì)環(huán)境保護(hù)的意義不言而喻。由于粉末涂裝涂層優(yōu)異的防銹保護(hù)性能，粉末涂裝日益受到關(guān)注。而且，粉末涂裝的成本甚至比溶劑型涂料涂裝還低[14-16](這還局限在板材較薄的工件上)。實(shí)際上，工程機(jī)械采用粉末涂裝面臨的問(wèn)題就是中厚板的加熱問(wèn)題。由于粉末涂裝烘干溫度在180°C 以上，而工程機(jī)械大多數(shù)為中厚板，因此，其加熱時(shí)間長(zhǎng)，帶走和消耗的熱量、能源較多。要想擴(kuò)大粉末涂裝在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用有2 個(gè)途徑：一是開(kāi)發(fā)較低烘烤溫度的粉末涂料，二是采用只加熱表面的烘干加熱方式，比如輻射加熱。因此，需要涂料、涂裝設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)一起努力。

盡管目前電泳涂裝、粉末涂裝在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用還很有限，只是局限在一些薄板件上。但是，隨著電泳涂料、粉末涂料及其干燥技術(shù)的發(fā)展，電泳涂裝、粉末涂裝在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用會(huì)不斷擴(kuò)大。

4 工程機(jī)械涂裝創(chuàng)新工藝

4.1 拋丸–噴漆一體化工藝

無(wú)論是噴砂還是拋丸，過(guò)去工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件涂裝前處理與噴漆都是分開(kāi)的，工件拋丸后需下線(xiàn)，然后通過(guò)叉車(chē)、行車(chē)等搬運(yùn)到噴漆線(xiàn)，再通過(guò)平車(chē)上噴漆線(xiàn)。筆者所在企業(yè)在對(duì)新的涂裝工藝進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，一改拋丸、噴漆各自成線(xiàn)的方式，通過(guò)空中懸掛輸送將拋丸、噴漆串聯(lián)成一條線(xiàn)，拋丸后的工件無(wú)需下線(xiàn)，直接進(jìn)入噴漆室，減少了拋丸、噴漆之間的上、下線(xiàn)操作及工件的搬運(yùn)，節(jié)省了人力資源，提高了生產(chǎn)效率[17]。之后，筆者對(duì)吊具進(jìn)行了改進(jìn)，消除了殘余彈丸及其對(duì)噴漆的影響[18]。最近幾年，大多數(shù)工程機(jī)械企業(yè)的結(jié)構(gòu)件涂裝都采用了這種拋丸–噴漆一體化涂裝生產(chǎn)線(xiàn)。

4.2 零部件面漆化工藝

零部件面漆化指的是在整車(chē)裝配之前，將零部件進(jìn)行底漆、面漆噴涂，并使其外觀(guān)質(zhì)量達(dá)到整機(jī)外觀(guān)質(zhì)量要求。噴涂面漆的零部件裝配成整車(chē)后不再進(jìn)行涂裝，直接進(jìn)入下道工序，也稱(chēng)之為一次性涂裝、先涂后裝或整機(jī)不面漆工藝[19]。筆者曾對(duì)工程機(jī)械面漆化的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，從設(shè)備、工藝、協(xié)作件、質(zhì)量控制、人員、物流、管理等多個(gè)方面提出了工程機(jī)械實(shí)施面漆化的具體應(yīng)對(duì)措施[20]。零部件面漆化已引起行業(yè)的關(guān)注。程鳳宏也對(duì)工程機(jī)械零部件面漆化的實(shí)施進(jìn)行了論述[21]；易海瑞則對(duì)零部件面漆化的涂裝工藝、運(yùn)輸器具、物流配送、裝配調(diào)試、涂裝質(zhì)量控制等進(jìn)行了討論和實(shí)踐，指出零部件面漆化是完全可行的[22]。目前，幾乎所有的工程機(jī)械都采用了零部件面漆化或局部的零部件面漆化工藝，它已成為工程機(jī)械涂裝工藝的一種發(fā)展趨勢(shì)[23-25]。

由于工程機(jī)械整機(jī)尺寸龐大，包括清洗、水跡烘干、膩?zhàn)庸瓮?、打磨、噴漆、漆膜烘干、?qiáng)冷等工序在內(nèi)的一條整機(jī)噴漆線(xiàn)造價(jià)很高，加上輸送設(shè)備、環(huán)保設(shè)備等投資，少則幾百萬(wàn)，多則過(guò)千萬(wàn)。零部件面漆化的推廣，從零部件底漆到整機(jī)面漆之間的清洗、打磨工序的取消，節(jié)省了水資源和人力資源。同時(shí)，整機(jī)噴漆線(xiàn)被簡(jiǎn)化，如包括清洗、水跡烘干、膩?zhàn)庸瓮?、打磨、噴漆、漆膜烘干、?qiáng)冷等工序的取消(增加了補(bǔ)漆室，用于裝配過(guò)程磕碰的修補(bǔ))，節(jié)省了企業(yè)廠(chǎng)房面積及資金。

4.3 先刮膩?zhàn)雍髧娖峁に?/h3>

底漆與基材結(jié)合力強(qiáng)，因此傳統(tǒng)涂裝中都是先噴底漆再刮補(bǔ)膩?zhàn)?、噴面漆[26]。筆者結(jié)合工程機(jī)械涂裝實(shí)踐，對(duì)先刮涂膩?zhàn)雍髧娡康灼岬墓に囘M(jìn)行了探討，分析了該工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及其可行性[27]。對(duì)傳統(tǒng)涂裝工藝而言，先刮膩?zhàn)雍髧姷灼峁に囀穷嵏残缘?。但?duì)工程機(jī)械涂裝來(lái)說(shuō)，先刮膩?zhàn)雍笊蠂娖峋€(xiàn)，可以使零部件一次上線(xiàn)完成底漆、面漆涂裝，可大大提高涂裝生產(chǎn)效率。但是，該工藝目前還存在一定爭(zhēng)議，焦點(diǎn)在于膩?zhàn)邮欠衽c基材之間擁有足夠的結(jié)合力。一旦涂層與被涂工件底材之間結(jié)合力不強(qiáng)，就會(huì)容易脫落而起不到防銹保護(hù)作用。因此，不能為便于生產(chǎn)和提高涂裝生產(chǎn)效率而不顧涂裝質(zhì)量。涂料與涂裝施工的技術(shù)歷來(lái)都是相互促進(jìn)發(fā)展的，即新涂料的出現(xiàn)推動(dòng)施工工藝、技術(shù)的發(fā)展，而施工工藝、技術(shù)的發(fā)展又推動(dòng)涂料的發(fā)展。因此，可以通過(guò)開(kāi)發(fā)與金屬基材有較好結(jié)合力的膩?zhàn)樱瑥亩茝V先刮膩?zhàn)雍髧姷灼峁に嘯27]。

4.4 底面合一涂料涂裝工藝

傳統(tǒng)的工程機(jī)械涂裝都是先噴涂以防銹功能為主的底漆，再?lài)娡恳匝b飾功能為主的面漆。而在汽車(chē)行業(yè)，底面合一的水性涂料已經(jīng)廣泛應(yīng)用[28]，那么對(duì)工程機(jī)械而言，是不是所有零部件都必須采用傳統(tǒng)的先底漆后面漆的工藝？能不能有這樣一類(lèi)底面合一的涂料，它不僅具有底漆的防護(hù)功能，還具有面漆的裝飾功能？雖然現(xiàn)在對(duì)工程機(jī)械外觀(guān)質(zhì)量要求越來(lái)越高，但并不是所有的表面都要求具有同樣的外觀(guān)質(zhì)量。在某些部位，零件本身是鑄造或鍛造的，如果都按照鈑金件的外觀(guān)要求，必須進(jìn)行大量的膩?zhàn)邮┕ぜ按蚰?。?shí)際上，工程機(jī)械整機(jī)外觀(guān)在不同的部位分為不同的等級(jí)，某些部位對(duì)外觀(guān)質(zhì)量要求低甚至沒(méi)有要求。2011年，筆者結(jié)合實(shí)踐對(duì)底面合一涂料及其使用進(jìn)行了系統(tǒng)地探討，分析了底面合一涂料及其應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)：涂裝流程從原有的“前處理─底漆─膩?zhàn)萤っ嫫帷保?jiǎn)化為“前處理─底面合一涂料”或“前處理─膩?zhàn)萤さ酌婧弦煌苛稀?，?jiǎn)化了工藝，縮短了涂裝生產(chǎn)周期，降低了人工及能源消耗[29]。劉琦等也介紹了底面合一涂料在挖掘機(jī)上的應(yīng)用[30]；關(guān)慶生等介紹了底面合一油漆在隨車(chē)起重機(jī)上的應(yīng)用，并在車(chē)間工藝規(guī)劃時(shí)就按照底面合一涂料工藝進(jìn)行了規(guī)劃[31]；許廣元對(duì)應(yīng)用于工程機(jī)械涂裝的涂層體系與涂料列出了13 種方案，其中兩個(gè)方案是采用底面合一涂料，且在裝載機(jī)車(chē)橋、挖掘機(jī)動(dòng)臂、鏟斗等得到成熟應(yīng)用[13]。

目前，底面合一涂料在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用還僅限于一些對(duì)外觀(guān)質(zhì)量等級(jí)要求不是很高的零部件，如挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿、挖斗，裝載機(jī)動(dòng)臂、鏟斗等。對(duì)于像機(jī)罩、駕駛室等外觀(guān)質(zhì)量要求較高的零部件，采用底面合一涂料涂裝還不能充分滿(mǎn)足要求。但是，隨著零部件面漆化工藝的推廣應(yīng)用，底面合一涂料在光澤、耐候性等方面性能的不斷提高以及先刮膩?zhàn)雍髧娖峁に嚨耐茝V，底面合一涂料在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)將會(huì)越發(fā)明顯，其應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。

5 涂裝質(zhì)量管理

質(zhì)量管理是工程機(jī)械涂裝的重要組成部分。涂裝質(zhì)量管理一方面依靠相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一方面依賴(lài)于必要的檢驗(yàn)手段。在標(biāo)準(zhǔn)方面，工程機(jī)械行業(yè)的涂裝標(biāo)準(zhǔn)還是1991年發(fā)布的推薦性標(biāo)準(zhǔn)，電泳、粉末涂裝的相關(guān)要求從里面都找不到，一些涂裝質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有量化，在生產(chǎn)實(shí)際中可操作性差。為了使涂裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)更符合工程機(jī)械產(chǎn)品的要求，企業(yè)對(duì)涂裝外觀(guān)質(zhì)量進(jìn)行了質(zhì)量分級(jí)，見(jiàn)表1。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)主要的工程機(jī)械企業(yè)在學(xué)習(xí)汽車(chē)行業(yè)涂裝質(zhì)量管理的基礎(chǔ)上，制定了適應(yīng)現(xiàn)有涂裝技術(shù)的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)性能指標(biāo)進(jìn)行了量化[32-38]，如表2。

在檢測(cè)手段方面，采用了漆膜測(cè)厚儀、光澤儀、色差計(jì)等無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，對(duì)涂層的厚度、光澤、顏色進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)相關(guān)應(yīng)用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，推動(dòng)了工程機(jī)械涂裝質(zhì)量管控技術(shù)的提高。

但是，無(wú)論是在質(zhì)量管理還是在涂裝質(zhì)量上，工程機(jī)械涂裝與汽車(chē)涂裝都還存在較大的差距。工程機(jī)械涂裝需要盡快進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以評(píng)定不同涂層體系的防腐蝕及抗老化能力，并盡快出臺(tái)新的行業(yè)涂裝標(biāo)準(zhǔn)，采用先進(jìn)的涂層檢測(cè)儀器及管理軟件，完善質(zhì)量管理體系。當(dāng)然，質(zhì)量不是檢測(cè)出來(lái)的，而是制造出來(lái)的，工程機(jī)械涂裝在設(shè)備、工藝、現(xiàn)場(chǎng)管理上都有待提高，才能保證涂裝質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

21 世紀(jì)以來(lái)，工程機(jī)械發(fā)展迅速，從事涂裝的技術(shù)人員增加，專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平也不斷提高，企業(yè)對(duì)涂裝工藝設(shè)備、涂裝檢驗(yàn)儀器的投入不斷加大，一些工程機(jī)械企業(yè)成立了專(zhuān)門(mén)的涂裝工藝研究所，加快了工程機(jī)械涂裝工藝技術(shù)的進(jìn)步，助推了工程機(jī)械涂裝質(zhì)量的提高。目前，工程機(jī)械涂裝具有以下特點(diǎn)：

(1)在保持防銹保護(hù)功能的同時(shí)，更加突出裝飾功能及標(biāo)識(shí)功能，更加注重視覺(jué)效果。

(2)在前處理方法上，中厚板結(jié)構(gòu)件廣泛采用高效、勞動(dòng)強(qiáng)度低的自動(dòng)拋丸工藝，薄板件基本上都采用了磷化工藝，前處理質(zhì)量更好，漆膜綜合性能得到提高。

(3)在傳統(tǒng)溶劑型涂料的施工上，逐步向著生產(chǎn)效率高、涂料利用率高的混氣噴涂、靜電噴涂等工藝發(fā)展。電泳涂裝、粉末涂裝是進(jìn)入21 世紀(jì)后工程機(jī)械涂裝的應(yīng)用亮點(diǎn)，但是其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大還依賴(lài)涂料及其干燥技術(shù)的發(fā)展，比如粉末涂料烘干溫度的降低。

表2 涂裝外觀(guān)質(zhì)量的量化Table 2 Quantification for coating appearance quality

(4)在引入電泳涂料、粉末涂料等新材料新工藝的同時(shí)，針對(duì)工程機(jī)械涂裝的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的溶劑型涂料及其涂裝工藝上進(jìn)行創(chuàng)新，底面合一涂料、零部件面漆化工藝等使涂裝生產(chǎn)效率、質(zhì)量得到提升。

(5)涂裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高促使涂裝設(shè)備、工藝的改善，涂裝設(shè)備、工藝的改善又反過(guò)來(lái)促使工程機(jī)械涂裝質(zhì)量的提高。工程機(jī)械涂裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)更加切合實(shí)際并更加具有可操作性，各種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器的應(yīng)用使各種量化指標(biāo)得到控制。

在經(jīng)歷了質(zhì)量提高、生產(chǎn)效率提高后，工程機(jī)械涂裝應(yīng)順應(yīng)綠色發(fā)展的時(shí)代要求，更多地研究和應(yīng)用低碳環(huán)保、節(jié)能降耗涂料及施工工藝，逐步降低溶劑型涂料的使用比例，更多地采用電泳涂料、粉末涂料等環(huán)保性能較好的涂料與工藝。當(dāng)然，工程機(jī)械涂裝與汽車(chē)涂裝相比，無(wú)論從工藝設(shè)備方面還是涂裝質(zhì)量方面依然存在較大的差距，仍然需要加大技術(shù)的投入。

[1]董琪,鐘廈,洪叢華.對(duì)工程機(jī)械產(chǎn)品外觀(guān)造型設(shè)計(jì)的研究與剖析(二)[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理,2005,18 (9):66-70.

[2]鹿世敏.刷涂磷化液新工藝在工程機(jī)械結(jié)構(gòu)防銹中的應(yīng)用[J].機(jī)械制造,2002,40 (3):39.

[3]張瑞,王春英,孫世超.結(jié)構(gòu)件涂裝中的屏蔽措施[J].電鍍與涂飾,2007,26 (10):52-53,56.

[4]張曉成.工程機(jī)械薄板件涂裝前處理工藝[J].工程機(jī)械,1998 (5):30,43.

[5]王會(huì)華,哈向軍.工程機(jī)械薄板件酸洗磷化工藝[J].工程機(jī)械,2001 (3):40-42.

[6]于少堂.工程機(jī)械用涂料與涂裝發(fā)展方向[J].上海涂料,2010,48 (2):37-41.

[7]劉媛媛,王萌,姜立勇,等.高壓無(wú)氣噴涂在工程機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2013,16 (7):52-53,56.

[8]李東.淺談工程機(jī)械涂裝應(yīng)用混氣靜電噴涂的優(yōu)勢(shì)[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2012,15 (9):35-36.

[9]孫道興,周曉東,劉香蘭.靜電噴涂技術(shù)在溶劑型涂料中的應(yīng)用[J].涂料工業(yè),2004,34 (6):24-26.

[10]潘迎江.工程機(jī)械涂裝生產(chǎn)線(xiàn)集中供漆系統(tǒng)[J].涂料工業(yè),2005,35 (3):32-35.

[11]張瑞,王春英,孫世超.工程機(jī)械涂裝新技術(shù)[J].建筑機(jī)械,2006 (23):63-65,69.

[12]張瑞.工程機(jī)械駕駛室新材料與新工藝的應(yīng)用[J].工程機(jī)械,2012,43 (4):58-63.

[13]許廣元.工程機(jī)械涂裝方案的選擇與比較[J].廣州化工,2013,41 (11):61-62,96.

[14]王春英,張瑞,姜立勇.工程機(jī)械粉末涂裝應(yīng)用的探討[J].建筑機(jī)械化,2011,32 (7):73-75.

[15]李連成,江麗,周樹(shù)軍.工程機(jī)械粉末涂裝工藝的可行性分析[J].上海涂料,2012,50 (6):13-16.

[16]王坤發(fā),顧廣新,王帥,等.粉末涂料在工程機(jī)械的應(yīng)用[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2013,16 (5):23-25,52.

[17]張瑞,王玉寬,李虎,等.涂裝車(chē)間工藝、物流及輸送設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2007,10 (5):35-37.

[18]張瑞,楊季龍.結(jié)構(gòu)件涂裝線(xiàn)吊具的改進(jìn)[J].電鍍與涂飾,2008,27 (6):54-55.

[19]董軍,尹衛(wèi)紅.工程機(jī)械涂裝發(fā)展趨勢(shì)探討[J].建筑機(jī)械化,2009,30 (6):31-33.

[20]張瑞,王春英.工程機(jī)械零部件面漆化措施[J].電鍍與精飾,2006,28 (3):35-37.

[21]程鳳宏.工程機(jī)械零部件面漆化實(shí)施論述[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2013,16 (1):51-53.

[22]易海瑞.整機(jī)免噴涂工藝與質(zhì)量控制[J].現(xiàn)代涂料與涂裝.2013,16 (7):39-42,60.

[23]張瑞,王春英,李軍,等.涂裝技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].電鍍與涂飾,2007,26 (8):29-32.

[24]彭學(xué)龍.涂裝技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2009,12 (10):29-30,42.

[25]張瑞.淺說(shuō)工程機(jī)械涂裝發(fā)展趨勢(shì)[J].建筑機(jī)械化,2010,31 (7):47-49.

[26]黃奏美.國(guó)內(nèi)工程機(jī)械涂裝工藝和設(shè)備概況及其發(fā)展[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2005 (12):61-63.

[27]張瑞,王春英.先刮膩?zhàn)雍笸康灼嵬垦b工藝的探討[J].電鍍與精飾,2011,33 (12):29-32.

[28]趙樹(shù)東.環(huán)氧底面合一油漆的開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用[J].機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝,2004 (5):13-15.

[29]張瑞,王春英,李德明,等.底面合一涂料及其應(yīng)用探討[J].上海涂料,2011,49 (9):25-27.

[30]劉琦,忤小軍.底面合一油漆在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2013,16 (4):57-58.

[31]關(guān)慶生,金濤,楊學(xué)淳.隨車(chē)起重機(jī)結(jié)構(gòu)件涂裝生產(chǎn)線(xiàn)簡(jiǎn)介[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2012,15 (10):47-49.

[32]齊祥安,賀卓,劉合文.工程機(jī)械產(chǎn)品用涂料與涂層體系的測(cè)試和選擇[J].中國(guó)涂料,2013,28 (4):13-18,34.

[33]廖海波,張應(yīng)軍,孫俊義,等.工程機(jī)械駕駛室涂裝顆粒分析與控制[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2012,15 (8):52-55.

[34]賀卓,齊祥安.工程機(jī)械使用階段的表面腐蝕(老化)狀態(tài)分析及判定[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2012,15 (11):31-36.

[35]張華麗.工程機(jī)械用涂料及其質(zhì)量評(píng)定[J].上海涂料,2010,48 (10):32-35.

[36]張陽(yáng),程鳳宏.工程機(jī)械涂裝品質(zhì)管理[J].工程機(jī)械,2007,38 (7):40-45.

[37]張瑞,王春英,孟祥忠,等.淺談工程機(jī)械涂裝質(zhì)量控制[J].建筑機(jī)械,2007 (5):99-101.

[38]王萌,劉坤,姜立勇.面漆漆膜顏色色差控制探討[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2013,16 (5):17-19.