小批量旋挖钻机涂装工艺设计

张瑞*，倪令华，冯贤平，张月富

（山东山推机械有限公司，山东 济宁 272000）

1 前言

旋挖钻机是一种用于桩基础工程现场灌注桩钻孔施工的桩工机械，也被称为桶钻或钻斗钻。它配合不同钻具，适应于干式短螺旋或湿式回转斗、岩层岩心钻的成孔作业。这种设备施工安全、质量好、公害低、效率高，目前已成为发达国家钻孔灌注桩施工的主要成孔设备。国内旋挖钻机的研制和施工应用始于上世纪初，近几年发展较快，生产企业一度达20多家。

从国内来看，旋挖钻机目前的市场需求量并不大，销量最大的2011年也不超过2 000台。然而，旋挖钻机与其他工程机械产品相比，在产品结构上有其自身的特点。因此，在生产旋挖钻机过程中，其零部件及整机涂装不能完全采用与其他工程机械相同的设备和生产方案。由于其生产批量不大，不宜投入专门的涂装生产线，工程机械企业可以用已有的生产其他工程机械的涂装生产线来对旋挖钻机进行涂装生产，但需针对具体零部件及整机结构、外形等制定专门的涂装方案和工艺。

2 旋挖钻机零件及整机特点

旋挖钻机是单台价值高达数百万、甚至上千万元的工程机械重大装备，结构复杂，由成千上万的零件装配而成，而且外形尺寸庞大(见图1)，桅杆竖起状态高度H最小15 m左右，绝大多数超过20 m，宽度B一般在5 m左右，长度L在6 ～ 10 m。整机质量最小机型也在50 t以上，大机型超过80 t。在装配后桅杆平置状态长度也在20 m左右。

图1 桅杆竖立状态的旋挖钻机及其主要零件示意图Figure 1 Schematic diagram of rotary drilling rig in backstay upright status and its main parts

旋挖钻机不仅整机外形庞大，部分零件的外形尺寸也很大。以扭矩为220 kN·m的机型为例，桅杆(中)的长度达到14 000 mm，而机架质量超过5 000 kg，其主要零件、外形尺寸及质量列于表1。扭矩为360 kN·m、460 kN·m的大型旋挖钻机的外形尺寸和质量还要大。

表1 扭矩为220 kN·m的旋挖钻机主要零件尺寸及质量Table 1 Sizes and masses of main parts for rotary drilling rig with 220 kN·m torque

3 涂装难点分析

笔者所在公司已建成其他工程机械的零部件及整机涂装生产线，其中零部件涂装采用空中环链葫芦自动输送，整机采用链板线自动输送。但是，旋挖钻机一些零件和整机的尺寸、质量超过了已有涂装生产线的能力范围。因此，在已有涂装生产线上实现旋挖钻机的涂装存在一定的难度：一是零件或整机能否通过涂装线各室体，二是输送线的承载能否承受旋挖钻机零件或整机的质量。

公司已有零件涂装线的相关参数见表2。对比表1、2可以看出，220 kN·m旋挖钻机的机架、配重、桅杆(中)的零件质量超过了零部件涂装线悬挂输送的承载量，这些零件采用常规的吊挂方式和自动输送方式在现有的零部件涂装线上生产肯定不行：一是超重零件吊不起来，二是超长件会与设备造成干涉碰撞。

已有整机涂装线相关参数见表3。对比表1、2和3的数据可以看出，旋挖钻机外形尺寸(长度和高度)都大大超过了整机涂装线各室体的长度和高度，多数型号旋挖钻机的整机质量也超出了原来的整机涂装线的承载范围，旋挖钻机整机涂装线显然上不了现有的整机产品涂装线。

表2 已有零件涂装线主要参数Table 2 Main parameters of the existing coating line

表3 已有整机喷漆线主要参数Table 3 Main parameter of existing whole spraying paint line

4 旋挖钻机涂装工艺方案

从旋挖钻机的整机外形尺寸和质量及现有整机喷漆线室体内部尺寸、输送承载来看，旋挖钻机想在现有的整机涂装线上进行涂装是不可能的，况且其产量有限，为了旋挖钻机的整机涂装再定制一条整机涂装线显然是不经济的。旋挖钻机整机外形庞大，一些较高的位置难以实施涂装。为此，旋挖钻机的涂装方案采用零部件面漆化原则，即所有装配零部件喷完底漆、面漆，达到整机面漆涂装要求后进行装配，装配后仅对局部进行找补。

在零件涂装上，不用考虑新增涂装设备，而是在已有设备的基础上针对具体零件制定对策，既要考虑低投入，又要考虑涂装质量。

4. 1 零件涂装

4. 1. 1 工艺方案

前处理是影响涂装质量的关键，因此在零件涂装工艺方案中，前处理是重点考虑的对象。在扭矩为220 kN·m的旋挖钻机主要零件(见表1)中，除左、右机罩和驾驶室由薄板焊接而成外，其余都是由中厚板焊接而成。因此，除左、右机罩和驾驶室前处理采用磷化，其余零件均采用抛丸进行处理。同时，受现有抛丸、喷漆设备能力的影响，不同类型的零件须采取不同的方案。本文根据工艺流程将零件分为 5类，对超尺寸的零件在工艺及控制上进行特殊处理，见表4。

表4 不同零件类型涂装工艺流程及处理方法Table 4 Coating process flows and treatment methods for different parts

对于不能直接采用线上已生产的工程机械零部件的吊挂零件，如果采用手工除锈，不仅效率低，而且质量较差，难以满足工程机械的涂装防腐蚀要求。为此，可采用两组葫芦共同吊挂质量大的零件，如图 2所示。在整个抛丸、喷漆过程采用全手动控制，可保证前处理质量和喷漆质量。对于长度超过室体长度的工件，采用开门作业，输送控制采用手动控制。其他工件对应措施见表4备注。

图2 重件吊挂示意图Figure 2 Schematic diagram of heavy part hanging

4. 1. 2 注意事项

由于旋挖钻机部分零部件尺寸、质量超出了原有涂装生产线的涂装能力范围，因此即使制定了可行的方案，在这些零件涂装时，制定方案的工艺人员也要到现场进行指导，详细告知现场工人具体的操作，并及时应对可能出现的问题，避免造成涂装设备的损坏和安全事故。

4. 2 整机补漆

4. 2. 1 工艺方案

尽管采用了零部件面漆化工艺，将工件喷涂底漆、面漆后装机，但是由于旋挖钻机零件尺寸和质量大，装配过程中工件不可避免地会造成磕碰划伤。因此，整机装配和整机试验后必须进行整备和表面补漆。

由于旋挖钻机补漆不能上整机涂装线，补漆不得不在空旷的车间内进行。由于仅仅是对磕碰划伤部位进行补漆，喷漆量非常小，因此溶剂挥发也非常少，只要严格管理，基本上不存在安全问题。

为保证补漆质量，将旋挖钻机桅杆调到平置状态，然后进行高压水清洗，去除表面灰尘及装配过程留下的油污、脚印等，并用压缩空气吹干，最后将整机开到补漆车间，对漆膜损伤部位周围进行屏蔽，再(必要时刮涂腻子)打磨、喷漆、自然晾干。由于补漆时涂层只能晾干，因此，生产周期较长，一台大型旋挖钻机的补漆需要2 ～ 5 d(视补漆量大小而定)，若有套色的，周期会更长。

4. 2. 2 注意事项

补漆是在车间内进行，为保证补漆质量并实现安全生产，需要注意以下事项：

(1) 车间内应保证清洁。腻子打磨后应采用压缩空气进行吹扫，彻底清理车体表面因打磨产生的粉尘。然后用湿拖布对车间地面进行清扫，避免补漆过程地面粉尘扬起。另外，应避免大风天气施工，因为需要开窗作业，大风天气容易带入浮尘，造成漆膜弊病。在漆膜晾干期间还应避免车间内叉车或其他设备运行，避免产生粉尘或使地面粉尘扬起。

(2) 应自上而下进行作业。旋挖钻机外形尺寸庞大，即使是桅杆处于平置状态，从地面或仅从车体两侧都难以实现对车体所有表面进行补漆(喷涂距离过远)，而不得不踩踏一些表面。因此，补漆时，要采用自上而下的顺序，且对踩踏部位要进行保护，不能直接踩踏在漆膜表面。

(3) 非补漆部位漆面屏蔽。喷补较高部位时，会有漆雾飞散，并在重力作用下溅落到车体下部部位，造成干喷或虚喷现象，因此，需对相应部位进行屏蔽。由于是局部喷补，如果周围不屏蔽，也会造成干喷或虚喷现象，影响原本完好的漆面。

(4) 安全管理。由于采用的是溶剂型涂料，车间内补漆在客观上存在安全隐患。因此，在作业期间，要加强辅料管理，做到用多少领多少。由于开关、接头等可能产生电火花并导致溶剂发生爆炸，引起火灾，因此，补漆车间不应该有带电设备运转。包括车间内起重机，在补漆期间都应关闭供电电源。车间内应保证良好通风状况，必要时在车间墙壁下部安装强制排风机，将补漆时车间的溶剂浓度降到最低。

5 结语

旋挖钻机虽然也属于工程机械，但是作为一类主机产品，有其自身的特点，其制造工艺和其他大型工程机械产品有相似的地方，但在工艺装备上有其特定的要求。面对生产批量小的特点，旋挖钻机的涂装只能采用已有的设备。因此，在避免投入的同时，要保证前处理和涂装质量。当然，喷漆室开门作业、在车间内进行补漆都不符合相关安全生产标准。但是，毕竟旋挖钻机生产量少，只要提前进行策划，做好各种预案，并在涂装生产期间加强安全管理，安全事故是可以避免的。在产量达到一定规模且资源等其他条件允许的情况下，还是建议采用专门的涂装线进行旋挖钻机的涂装生产。