客車整車電泳線的規劃與籌備

吉學剛 苑立建 蘇金忠

受產業政策的引導帶動，中國客車在積極嫁接引進國外先進制造技術的同時，受價格優勢及經營環境的影響，中國客車工業近年來呈現快速增長的良好態勢，保持著全球客車產銷的領導地位；但是我國客車產品的防腐水平仍有很大提升空間。由于一直采用手工噴涂溶劑型涂料的傳統作業模式，難以確保骨架型鋼內腔、貼合面、焊縫等部位的防腐質量，嚴重影響客車防腐質量的提高。雖然電泳工藝在乘用車領域推行應用多年，并且技術也很成熟、完善，但客車生產一直由于受“經濟批量”制約而未得到快速應用。隨著產銷量及市場覆蓋區域的進一步擴大，客車產品防腐需求日益提高。而客車整車電泳項目成為近年來眾多客車企業的“亮劍”工程，項目雖然投資多、系統復雜，但對產品制造工藝升級、整車防腐質量的控制提升作用十分明顯。

整車電泳工藝技術及電泳線

整車電泳工藝可使車輛基本無防腐死角及盲區，型鋼內腔及貼合面涂覆嚴密；涂膜均勻、連續，耐蝕性優異；可實現自動化，生產效率高；涂料利用率高，水性環保、無火災隱患。

典型的客車整車電泳線工藝流程有2種。第1種是：預處理→高壓水洗→脫脂→水洗1→表調→磷化→水洗2→純水洗1→CED電泳→超濾→純水洗2→烘烤→強冷。第2種是：預處理→高壓水洗→噴淋預脫脂→脫脂→水洗1→水洗2→表調→磷化→水洗3→水洗4→純水洗1→CED電泳→超濾1→超濾2→純水洗2→烘烤→強冷。

第1種流程相對簡單，投資及占地規模較小，但存在車體表層清潔不凈及槽液污染等問題。如加強槽液維護及適當延長節拍處理時間，可應用于年產能少于1萬輛客車的生產線。

為容納整個車身，客車電泳線的電泳槽容積接近400 m3,槽液消耗更新周期較長；型鋼等腔盒式結構及貼合面較多，需設置足夠多的流液孔及高泳透率的電泳漆；前處理、電泳工序相對較少，電泳槽的抗污染性好(油污及電解質)；車身材質多樣(熱/冷軋鋼板、電/熱鍍鋅板、鋁板等)：因此，車輛的底材適應性要好；生產管理多為粗放式的間歇生產，自動化程度相對較低，施工窗口較寬。

工藝孔的設置

工藝孔按功能可分為流液孔、排氣孔、防電磁屏蔽孔，所有工藝孔兼具防電磁屏蔽的功能，而部分防電磁屏蔽孔又承擔排氣孔的功能。在確保骨架強度的前提下，型鋼件需設置足夠多的工藝孔。工藝孔的合理設置是確保進入腔/盒式結構內的液體能夠及時流出(在1 min內型鋼內腔的液體應能完全流出，不產生串槽，確保電泳槽液的穩定性)，并提高電泳漆泳透力、滿足內腔涂膜性能的關鍵因素。

整車橫梁或縱梁工藝孔必須設置于型鋼的上下表面(見圖3)，兼流液、排氣、防電磁屏蔽等功能于一體，型鋼底部如存在裝有封板的結構需將部分工藝孔上下打通，以防存液，如輪罩上封板結構；立梁工藝孔為避開被蒙皮或鈑金件覆蓋，一般開口朝向設置于與電極布置平行的方向，即型鋼的側面(見圖4、5)；對于并焊相連接的型鋼立柱其開口方向需置于組合立柱的外側或朝向車內，以防被堵塞(見圖6)；對于斜立梁，由于需考慮受力強度等因素，端部工藝孔需設置于斜梁與平梁成鈍角的一側(見圖7)。由于單體型鋼制件在加工過程中不便于識別在整車中的焊接狀態，工藝孔的布置與分布需在設計圖紙中進行明確標志，防止出現工藝孔漏打、錯打以及被堵塞現象。

型鋼端部中心位置全部設置為半圓形長槽沖孔(尺寸及形狀如圖8所示)，且由于端部應力比較集中，均單面設孔，非貫通式；設置的原則為確保液體能夠及時完全流出，且不被蒙皮或其他鈑金件所覆蓋，同時焊接時應避開工藝孔周邊，以防堵塞。

電泳漆微粒必須在具備臨界電場強度的條件下，才能真正實現“泳移”上膜，然而客車車身所廣泛采用的骨架型鋼相當于封閉的金屬導體，對電場有一定的靜電屏蔽作用，限制了電泳漆對型鋼內壁的附著效果。為確保型鋼內腔的漆膜性能(泳透力、膜厚)，必須設置足夠大小的防電磁屏蔽孔，以增強電泳漆的上膜效果。防電磁屏蔽孔一般為居于型鋼表面中心位置、直徑10 mm的圓形沖孔,采用雙面貫通式(見圖9)。為確保型鋼空腔內的電場強度，前后圍及兩側骨架位置的單根型鋼工藝孔間距≤500 mm，如端部工藝孔間距＞500 mm，則需依據施工方便性增設防電磁屏蔽孔；底架與頂骨架型鋼由于距槽體電極較遠，電場強度較弱，同時底架部位涂層防腐性能要求較高，工藝孔間距相對較密集，在確保間距≤500 mm的前提下，單根型鋼在長度方向的中間位置需至少設1個防電磁屏蔽孔。

整車用材要求

由于電泳漆需超過160 ℃的高溫烘烤才能成膜，因此電泳前不能裝配玻璃鋼、塑料、氣撐桿等不耐高溫的零部件，如有需要應調整至電泳后裝配；但考慮到施工的方便性，前后圍蒙皮應盡量選用鐵制沖壓蒙皮；艙門粘接密封膠宜采用耐高溫膠黏劑，防止烘烤過程中產生過度收縮、開裂及粘接強度下降等問題，如廈門金旅在用材方面采用耐高溫雙組分結構密封膠；焊裝用丁基膠帶及電泳前用密封膠需驗證其耐高溫性能，防止高溫失效；改善焊裝車間蒙皮裝配工藝，減少蒙皮焊接預應力，確保電泳烘烤對蒙皮平整度不產生明顯影響；不能采用鈍化型的鍍鋅鋼板，因為槽液不能完全潤濕其表面，會影響漆前處理及電泳效果。

在不影響合車裝配的前提下，底盤合車工序中所焊接的部件盡量移至電泳前施工，如必須在后工序裝配但對外觀顏色無要求的部件可采用懸掛方式置于車內與整車同時進行電泳(圖11)，以充分利用電泳線資源，同時涂裝完工后再裝配的零部件盡量采用“鉚接+粘接”或螺紋連接的方式，盡量減少因焊接對漆膜所帶來的損傷；全承載車身應全面推行漆后機裝工藝，減少帶漆件焊接，以提高焊縫部位防腐質量(圖12)。

由于客車車體較大、結構復雜，且選用板材(鋁板、鍍鋅板、鋼板)及規格種類(厚度不一致)較多，板材表面的升溫速率存在一定差異。為避免過烘烤或烘烤不透而影響漆膜性能，電泳車身進入烘干室應采取緩慢升溫的方式，不能升溫過快，烘烤時間設置(含進出車及升溫、保溫時間)一般控制在50 min左右。

吊裝方式與撬體循環

客車整體電泳可分為帶撬入槽和不帶撬入槽2種方式。

表1 客車電泳工藝常見施工及質量問題

表2 整車電泳線主要配套設備

不帶撬入槽時可參照宇通客車吊裝窗立柱與邊窗上沿的“T”型交接點位置，但為防止側窗立柱及側邊窗上沿型鋼出現吊裝變形問題，其骨架需全部采用厚壁型鋼，如有必要需增焊加強角以提高其骨架強度；選用此類方式車體的吊裝不易實現自動化，且較重的全承載式車身吊裝過程中易出現變形問題。

帶撬入槽時，為防止撬體粘附涂裝雜物而污染槽液，電泳處理可采用單獨撬體而不與其他涂裝工序混用，選用此類方式，需增加換撬工位及設備，投資相對較大。另外，撬體需執行大循環，配備專用于沖洗撬體的高壓水槍及人員，在高壓水洗工位對撬體進行清潔處理，或在涂裝施工過程中對撬體進行適當防護，以防止膩子、阻尼膠、發泡等粘附撬體而污染槽液。

整車電泳線硬件配置要求

(1)加料裝置。前處理及電泳藥液加料采用集中加料，固體采用加料槽，液體直接采用隔膜泵。脫脂按固液2種組分加料，表調為1種固體組分，磷化2種液體組分，電泳2種液體組分。

(2)噴淋裝置。脫脂槽在槽液深度為1 500及2 000 mm的側面位置各設置1根噴淋管，以提高脫脂液對車身的沖刷力，預脫脂噴嘴壓力≥0.2 MPa，前處理預脫脂、脫脂、水洗采用沖擊力強的V型噴嘴；噴淋管兩側均安裝閥門，用以調節兩側噴淋管流量。

(3)槽體及管路材質。表調及其后的槽體(除電泳槽)最好采用不銹鋼(SUS304)壁板,磷化采用SUS316壁板，其他可采用Q235碳鋼板+玻璃鋼內襯；電泳槽內壁需耐2萬V的擊穿電壓。表調前的管路可采用Q235碳鋼材質，其他采用不銹鋼材料。需加熱的槽體加裝不低于100 mm厚的巖棉或玻璃絲棉，外包0.6 mm厚的波紋鍍鋅板；為便于檢修維護及確保加升溫均勻，脫脂及磷化槽的加熱方式應采用熱交換器。

(4)表調前各槽安裝袋式過濾器，過濾器內置磁棒用以吸附鐵粉，脫脂及預脫脂槽安裝油水分離裝置；預脫脂、脫脂工序設置無耗材的旋液分離器；預脫脂工序由于設置出槽噴淋、霧氣較大，需強化抽排風，并且盡量選用低溫型脫脂劑及低霧化噴嘴。

(5)磷化槽板式換熱器清洗裝置加裝硝酸用隔膜泵，便于直接從容器內抽??；磷化除渣采用帶式連續除渣機效果較好，同時需設有斜板式沉淀槽。

(6)電泳槽底和轉角都應設計呈流線型，盡量消除液流死角；電泳轉移槽的最底端位置應設置排空閥門及管道，防止管道內積存電泳漆而堵塞管路；電泳槽底部加裝輔助裸電極，確保底架部位電場強度，以確保漆膜厚度；電泳線純水系統配備臭氧發生器、紫外光等殺菌裝置；電泳槽區域設置安全防護鎖，防止正常工作期間人員進入，發生觸電事故；陽極管布置按車體的電泳面積550 m2考慮。

(7)根據各槽液循環量要求需逐一計算各循環泵功率，防止動力配置不足問題。

表3 國內客車制造企業電泳材料配套體系

表4 電泳槽液常用監控項目及需配備的檢測儀器

表5 電泳線人員配備情況

客車電泳線人員配置

整車電泳線自動化程度及技術含量相對較高，管線路布置復雜，設備涉及水、電、暖、制冷、污水處理等不同領域，并且槽液及設備運行過程中日常監控項目較多，槽液清洗維護頻率也較高，磷化槽至電泳槽間的水洗槽需保持每月清槽1次，并采用體積分數為0.2%的雙氧水對槽體、管路等進行殺菌處理。為確保電泳線良好運行，電泳線人員配備可參考表5。

為使電泳漆與電泳設備間達到最佳匹配狀態，同時便于電泳線的高效運行與日常維護，保證電泳漆的性能要求，確保電泳線所配置的噴淋循環系統、升保溫系統、整流及陽極系統、純水制備系統、過濾及超濾系統、供排水系統等滿足電泳漆工藝要求及技術發展趨勢，且不同品種的電泳漆產品，其特性值存在一定差異，生產線建設之初應與材料、設備廠家進行充分的技術溝通與交流，提升設備與材料間的互容性與匹配性，避免在產生問題時而相互推諉扯皮。