涂装前处理工艺流程(喷涂前处理工艺水洗管道结垢改善方案探究)
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涂装前处理工艺流程(喷涂前处理工艺水洗管道结垢改善方案探究)
空调钣金件表面涂装主要采用静电粉末喷涂工艺，其基本原理为：通过电场感应，粉末和零件分别附上正负电荷，通过粉枪喷射，粉末均匀吸附在零件被喷涂表面，经固化炉加热，粉末熔融流平，固化后在零件表面形成致密的涂装层。喷涂工艺流程为：半成品→零件前处理→静电粉末喷涂→固化→冷却→成品，具体工艺流程如图1所示。
图1 喷涂工艺流程图
问题的提出
为保障喷涂质量，零件喷涂前处理工艺有严格要求，前处理工艺路线一般为：预脱脂→脱脂→水洗1→水洗2→陶化→水洗3→烘干，其中水洗1水管结垢问题一直是涂装行业的难题。在喷涂车间的现场生产过程中，水洗1中出现水管结垢，导致水管堵塞、电机故障的问题如图2、图3所示。水管结垢问题不仅减小了管道横截面径流量，影响喷涂出水量及水洗效果，更严重的是会造成喷淋管道系统堵塞，并且喷淋泵也时常出现轴承结垢卡死、需要停线维修的局面。
图2 管道结垢
图3 喷淋泵结垢
原因分析
经过现场实地调查和对水槽水质化验，结果发现该槽内水质成分中金属离子浓度和PH值比当地自来水中的同类型物质有不同程度的增大，水质化验结果见表1。针对这种困扰公司多年的顽疾问题，成立污水处理改善工作攻关小组，并且经过讨论一致决定必须想方设法将水洗1水槽自来水循环体系中的金属离子浓度降低。
表1 水洗1水槽水质与自来水对比分析
经分析，该现象是由于除油脱脂后零件表面会残留一些脱脂碱液及一些其他金属离子，被水洗循环后带入到水洗1水槽中。而碳酸根离子和部分金属离子发生化学反应，生成难溶于水的碳酸锌、碳酸钙和碳酸镁，这些难溶性物质在出水管道表面沉积聚合，形成水垢。
经现场调研发现，水洗1水槽中水循环系统有巨大漏洞。原先水槽水循环方案为：经水洗后含各类离子的污水循环到水槽中再次利用，为了补充因水分蒸发和被钣金件带出的水总量损失，水槽内部侧面接有自来水入水口，用于补充新鲜自来水。根据以往的污水处理经验，入水口的自来水出水量必须大于水槽损失量才能形成槽体水量溢流。溢流出的水溶液带出部分污染物，其中就包括部分的金属离子和悬浮油性物质。
但是就管道结垢原理，综合考虑金属离子与水溶液的比重，并且结合槽体不同水位水体质量检测报告综合分析，得出结论：在原先污水循环到槽体的过程中，大量的金属离子下沉到槽体底部，并且由放置于槽体底部的喷淋提升泵进行循环喷淋配水至各喷淋管道和喷淋头，由于所吸取的水体含有大量的金属离子，进而与碳酸根离子发生化学反应生产沉淀物沉积于管道内壁和喷淋泵内部，从而造成设备使用故障。
改善方案
为解决水垢问题，项目攻关组经过讨论一致确定改善方案为：将原水处理系统中位于底部位置的喷淋泵移至槽体水位中部附近，该位置水中金属离子浓度略小于底部。
将槽体底部的排水口部分打开，将底部沉积的金属离子浓度大的污水排出，用于降低水槽整体金属离子浓度。该方案要求排水口流量小于入水口流量，该项措施保持水槽仍然留有一定的溢流量用于清理漂浮于水表面的油脂性悬浮物。最后在水槽侧边加装水位报警感应器，当水位低于某一位置时，将会发出警报用于提醒现场人员调整开口大小。
改善方案实行后，喷涂前水洗1过程中管道堵塞、喷淋泵失效等问题得到有效改善，水槽改善前后水洗管道如图4所示。把改善后同位置取样的水质检测结果与改善前进行对照，发现钙离子浓度有明显降低，其中PH值、锌离子、镁离子浓度都有不同程度的降低，对比结果见表2。
图4 水洗1水槽改善前后水洗管道
表2 改善前后水洗1水槽水质对比分析
结 束 语
该改善方案适用于涂装行业喷涂线体水洗1过程中管道结垢问题改善，运用离子比重沉积原理，使用较少成本实现了水槽离子浓度的大幅度降低，喷涂线体的故障率得以有效降低，生产效率相应提高。该方案已全部推广到我司所有喷涂线体当中，对于整个涂装行业也具有一定的借鉴意义。
刘先贵
作者简介
工程师，主要从事钣金制品工艺及设备研发改善工作，曾参与公司内钣金高效自动化铆接研究、智慧化工厂仓储改革拉动式生产等大型项目。
——摘自《钣金与制作》2022年第5期
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