劉修杰，唐維兵

(首鋼貴陽特殊鋼有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550005）

1 前言

表面防腐幾乎涉及國民經(jīng)濟(jì)的各個部門。近幾年來，隨著工業(yè)不斷發(fā)展，我國釬鋼釬具行業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的成績。產(chǎn)品創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新是行業(yè)發(fā)展的突破口；設(shè)備專業(yè)化、自動化是釬鋼釬具行業(yè)走向國際強(qiáng)國的必經(jīng)之路。目前，我國自動化水平和生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高是制約釬鋼釬具行業(yè)的關(guān)鍵性問題，也是我們釬具同仁應(yīng)該正視并為之努力改進(jìn)的重點工作。

我公司釬具產(chǎn)品主要有重型釬、成品釬、球齒釬頭、潛孔鉆具、液壓釬尾、套管等多種規(guī)格及品種。本次研究主要以球齒釬頭產(chǎn)品為例，介紹如何采用涂裝自動化生產(chǎn)線實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。其工藝為：上件→脫脂→清洗→清洗→磷化→清洗→清洗→烘烤→噴涂→固化→下件。

2 涂裝自動化生產(chǎn)線主要組成部分

自動化生產(chǎn)線見圖1。

該生產(chǎn)線主要由主機(jī)、液箱部分、噴淋系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、磷化、噴粉系統(tǒng)、烘烤及固化、電控系統(tǒng)等組成，各功能室有隔離段隔離，獨立工作，互不干擾。

2.1 主機(jī)

主機(jī)為框架結(jié)構(gòu)，其上部為工作通道，形成各功能室及空位過渡區(qū)、隔離區(qū)，工作通道采用雙層結(jié)構(gòu)，各功能段之間設(shè)隔離區(qū)及隔離裝置，避免功能室之間相互串液及干擾。

2.2 液箱

液箱上面板和側(cè)面為各功能部件及各個系統(tǒng)的接合面，液箱設(shè)有液位控制器。在液箱側(cè)面設(shè)置排出口，溫度計量檢測點，液箱采用雙層構(gòu)造，中間為保溫層，外層為保護(hù)板，液箱蓋采用水密封機(jī)構(gòu)，杜絕設(shè)備的跑冒滴漏。加溫箱內(nèi)設(shè)置不銹鋼電加熱管，結(jié)合數(shù)字顯示式溫控儀對液箱進(jìn)行溫度控制，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時自動打開加熱器，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時自動關(guān)閉加熱器，加熱液箱從室溫升到額定溫度不超過2小時。在各液箱槽上設(shè)有進(jìn)排水口及閥門，可以調(diào)節(jié)槽液量和廢水集中回收排污處理。

圖1 自動化生產(chǎn)線

2.3 噴淋系統(tǒng)

本設(shè)備配置各自獨立的噴淋脫脂一道、噴淋水洗二道、噴淋熱水洗二道（見圖2），在整個噴淋系統(tǒng)中采用不滴漏自彌合特種工業(yè)泵供水，豎式安裝于液箱上，方便保養(yǎng)；所有噴嘴為流量壓力阻力小、扣夾式球形可調(diào)式錐形噴嘴，能在平面360°角向120°范圍內(nèi)調(diào)整射流方向。針對工件情況，環(huán)周定點布置在清洗室通道上，使各噴嘴能上、下、左、右、前、后較為全面地對工件沖洗。

2.4 輸送系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由輸送電機(jī)、輸送鏈條、驅(qū)動裝置、重錘張緊裝置、潤滑裝置、軌道溫度伸縮接頭、安裝支架、電氣控制系統(tǒng)等組成。輸送軌道由開槽方鋼管制成，有直軌、水平彎軌、上下坡彎軌、溫度伸縮軌、檢查軌等組成。輸送鏈條為雙鉸結(jié)鏈：由行走輪、導(dǎo)向輪、十字節(jié)通過銷軸相連接而成 （見圖4）。走輪銷軸中間掛上可拆式吊板后，即能懸掛運送物件。

2.5 磷化

磷化槽液采用鋅系高溫磷化，它是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程。所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化為磷化膜，主要是給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕，用于涂裝前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力，化學(xué)反應(yīng)方程式見圖5。磷化槽邊安裝兩臺除渣防腐泵，應(yīng)定期開啟，磷化液在槽體底部抽進(jìn)防腐泵經(jīng)過濾后流回磷化槽內(nèi)，這樣既延長了磷化液的使用壽命，節(jié)約了生產(chǎn)成本，更重要的是保證了磷化工件表面的質(zhì)量。過濾芯需定期清理，必要時更換。

圖2 噴淋系統(tǒng)

圖3 輸送電機(jī)

圖4 輸送軌道

2.6 噴粉系統(tǒng)

圖5 化學(xué)反應(yīng)方程

該系統(tǒng)主要由室體，工件進(jìn)口屏蔽段、工件出口屏蔽段、工件頂部屏蔽段、底架、回收裝置組成，另外配有一臺雙噴槍儀及電子照明燈管，便于噴涂時觀察。噴粉操作在噴粉室內(nèi)完成，粉末涂料經(jīng)過噴槍噴向工件。由于高壓靜電場的作用，帶電粉末異性相吸，吸附到工件表面；采用了濾芯回收系統(tǒng)，含粉末空氣受風(fēng)機(jī)抽吸經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入裝置中，因氣流突然擴(kuò)張，流速驟然降低，一部分粉末由于自重掉入盛粉屜內(nèi)，另一部分粉末由于濾芯的篩濾和靜電等作用，被滯留在濾芯外壁，壓縮空氣通過脈沖控制器進(jìn)行反吹，振打濾芯，使粘附在濾芯上的細(xì)粉脫落，掉入盛粉屜內(nèi)，保證了濾芯氣流的暢通。粉末涂料可重復(fù)使用?？紤]需要更換顏色，濾芯回收柜體為可移動式，換色時，僅需要拔去濾芯電源，松掉與柜體連接的四個木螺絲，松去頂部的快速壓鉗，即可將移動濾芯柜體推走清掃換色，再安裝另一個清潔的回收柜體使用。

2.7 烘烤及固化系統(tǒng)

烘烤和固化通道采用自動調(diào)溫、控溫方式，工作溫度設(shè)定在180-220℃，是由底框架、內(nèi)框架、保溫板、送風(fēng)系統(tǒng)、回風(fēng)系統(tǒng)、加熱頭、循環(huán)風(fēng)機(jī)、電熱管、橋段、排廢氣系統(tǒng)、檢修梯等組成。整個烘道為高架橋式結(jié)構(gòu)，分橋段和固化段兩個區(qū)，橋段為工件進(jìn)出口區(qū)域，工件在橋段通過30°的爬坡（降坡）段使工件被提升（下降），使烘道進(jìn)出口具有較佳的隔熱效果，可減少熱空氣的外逸，熱量被積聚在上部。固化段設(shè)有探頭，設(shè)置上下限控制。加熱頭由電加熱裝置、風(fēng)機(jī)、保溫室體、檢修門、送風(fēng)接管、回風(fēng)接管等組成。它的內(nèi)送風(fēng)系統(tǒng)采用下送風(fēng)，上回風(fēng)結(jié)構(gòu)。風(fēng)管上有高溫過濾器，可過濾灰塵，頂部有排廢氣系統(tǒng)，安裝在橋段的頂部，便于排放廢氣。

2.8 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)主要采用變頻器控制，由控制柜的主令開關(guān)，控制電機(jī)的起動與停止以及各參數(shù)調(diào)整。

3 工作原理

將所需清洗水、脫脂液、磷化液調(diào)試成飽和狀態(tài)，液位調(diào)到溢流口，調(diào)好技術(shù)參數(shù)，啟動電源，待參數(shù)達(dá)到工藝要求后，將釬頭殼體掛在吊具上，隨著鏈條運動，先通過噴淋脫脂0．5-1分鐘。同樣過程，經(jīng)過兩道水洗，浸漬磷化8-10分鐘，再水洗，進(jìn)入烘烤區(qū)，除去釬頭殼體的水分，經(jīng)過噴粉密閉間，噴粉時可根據(jù)釬頭殼體的體積調(diào)節(jié)噴粉量的大小，在出口處設(shè)置補粉氣槍，為防止釬頭表面未噴到粉末補噴。接著進(jìn)入固化區(qū)，在200℃左右溫度下，固化10-15分鐘。出來自然冷卻后下件，裝入料框，完成整個工序。產(chǎn)品噴涂前后效果見圖6、圖7。在這整個過程中依據(jù)殼體油污程度、磷化液的配方及溫度、噴粉厚度等因素，調(diào)節(jié)鏈條運行速度（鏈條速度為可調(diào)）。整機(jī)運轉(zhuǎn)正常后，僅需一人上下料，每班可輕松完成4200只釬頭殼體任務(wù) （φ45以下釬頭會更多）。

圖6 磷化、噴涂前

圖7 磷化、噴涂后

4 技術(shù)要求

（1）脫脂液采用專業(yè)的清洗劑514S，噴淋時間為0.5-1分鐘，溫度為50-65℃，濃度堿度為18-30點；溶液配槽方式是先加容器一半的清水→加熱至50℃→加入10 kg專業(yè)的清洗劑514S攪拌溶解→再加入清水至規(guī)定液位→加熱到60℃。濃度檢測方法是取處理液10mL→滴入5-7滴酚酞→用0．05 mol/L硫酸滴定。最終顏色（紅色→無色），頻次為每班1次。

（2）磷化液采用鋅系高溫磷化，成分為12%磷酸，26%磷酸二氫鋅及4.0%硝酸鋅。浸漬時間為4－5分鐘，溫度為80－90℃，全酸度濃度為36－40點，游離酸度濃度7.2－8.8點，鐵離子含量為0.5～2.5 g/L；溶液配槽方式是先加80%的清水→加熱至60℃→加入320 kg專業(yè)的磷化劑5019攪拌溶解→再加入清水至規(guī)定液位→加熱到90℃。用鐵絲或脫脂后的鐵屑，使溶入約1g/L的鐵離子，分析濃度并調(diào)整。濃度檢測方法是取處理液10 mL、滴入5－7滴酚酞，用0.1 mol/L氫氧化鈉滴定，最終顏色（無色→紅色），游離酸濃度的檢測是取處理液10 mL。滴入3－5滴溴酚藍(lán)，用0.1mol/L氫氧化鈉滴定，最終顏色（黃色→藍(lán)紫色），頻次為每班1次；磷化渣每月清理一次，清理后調(diào)整濃度。

（3）噴好的工件應(yīng)及時按規(guī)定的固化條件烘烤，要求溫度均勻一致，防止烘烤不足或過度。通常烘烤條件為180－220℃，保持15－20分鐘。若工件較大、較厚時，應(yīng)適當(dāng)延長烘烤時間，達(dá)到完全固化。

（4）根據(jù)釬頭殼體大小應(yīng)調(diào)試相應(yīng)的鏈條速度及供粉末氣壓，一般鏈條速度與氣壓分別為0.5m/min、1kg/cm2(均可調(diào))。

（5）清洗水槽的設(shè)置應(yīng)為不間斷溢流方式。

（6）噴涂車間應(yīng)經(jīng)常保持整潔衛(wèi)生，以免影響噴涂產(chǎn)品的質(zhì)量。噴粉周圍嚴(yán)禁煙火。

（7）定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

5 涂裝自動化生產(chǎn)線的特點

（1）生產(chǎn)效率高，適用大批量生產(chǎn)；

（2）自動化程度高，控制性強(qiáng)，出渣方便；（3）勞動強(qiáng)度低，節(jié)約生產(chǎn)成本；

（4）涂膜均勻，附著力強(qiáng)，質(zhì)量穩(wěn)定，減少人為因素；

（5）設(shè)備性能優(yōu)越，節(jié)能省耗，操作維修方便，使用合理；

（6）工作環(huán)境好，污水處理方便，環(huán)保。

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