客车整车电泳线的规划与筹备

吉学刚 苑立建 苏金忠

受产业政策的引导带动，中国客车在积极嫁接引进国外先进制造技术的同时，受价格优势及经营环境的影响，中国客车工业近年来呈现快速增长的良好态势，保持着全球客车产销的领导地位；但是我国客车产品的防腐水平仍有很大提升空间。由于一直采用手工喷涂溶剂型涂料的传统作业模式，难以确保骨架型钢内腔、贴合面、焊缝等部位的防腐质量，严重影响客车防腐质量的提高。虽然电泳工艺在乘用车领域推行应用多年，并且技术也很成熟、完善，但客车生产一直由于受“经济批量”制约而未得到快速应用。随着产销量及市场覆盖区域的进一步扩大，客车产品防腐需求日益提高。而客车整车电泳项目成为近年来众多客车企业的“亮剑”工程，项目虽然投资多、系统复杂，但对产品制造工艺升级、整车防腐质量的控制提升作用十分明显。

整车电泳工艺技术及电泳线

整车电泳工艺可使车辆基本无防腐死角及盲区，型钢内腔及贴合面涂覆严密；涂膜均匀、连续，耐蚀性优异；可实现自动化，生产效率高；涂料利用率高，水性环保、无火灾隐患。

典型的客车整车电泳线工艺流程有2种。第1种是：预处理→高压水洗→脱脂→水洗1→表调→磷化→水洗2→纯水洗1→CED电泳→超滤→纯水洗2→烘烤→强冷。第2种是：预处理→高压水洗→喷淋预脱脂→脱脂→水洗1→水洗2→表调→磷化→水洗3→水洗4→纯水洗1→CED电泳→超滤1→超滤2→纯水洗2→烘烤→强冷。

第1种流程相对简单，投资及占地规模较小，但存在车体表层清洁不净及槽液污染等问题。如加强槽液维护及适当延长节拍处理时间，可应用于年产能少于1万辆客车的生产线。

为容纳整个车身，客车电泳线的电泳槽容积接近400 m3,槽液消耗更新周期较长；型钢等腔盒式结构及贴合面较多，需设置足够多的流液孔及高泳透率的电泳漆；前处理、电泳工序相对较少，电泳槽的抗污染性好(油污及电解质)；车身材质多样(热/冷轧钢板、电/热镀锌板、铝板等)：因此，车辆的底材适应性要好；生产管理多为粗放式的间歇生产，自动化程度相对较低，施工窗口较宽。

工艺孔的设置

工艺孔按功能可分为流液孔、排气孔、防电磁屏蔽孔，所有工艺孔兼具防电磁屏蔽的功能，而部分防电磁屏蔽孔又承担排气孔的功能。在确保骨架强度的前提下，型钢件需设置足够多的工艺孔。工艺孔的合理设置是确保进入腔/盒式结构内的液体能够及时流出(在1 min内型钢内腔的液体应能完全流出，不产生串槽，确保电泳槽液的稳定性)，并提高电泳漆泳透力、满足内腔涂膜性能的关键因素。

整车横梁或纵梁工艺孔必须设置于型钢的上下表面(见图3)，兼流液、排气、防电磁屏蔽等功能于一体，型钢底部如存在装有封板的结构需将部分工艺孔上下打通，以防存液，如轮罩上封板结构；立梁工艺孔为避开被蒙皮或钣金件覆盖，一般开口朝向设置于与电极布置平行的方向，即型钢的侧面(见图4、5)；对于并焊相连接的型钢立柱其开口方向需置于组合立柱的外侧或朝向车内，以防被堵塞(见图6)；对于斜立梁，由于需考虑受力强度等因素，端部工艺孔需设置于斜梁与平梁成钝角的一侧(见图7)。由于单体型钢制件在加工过程中不便于识别在整车中的焊接状态，工艺孔的布置与分布需在设计图纸中进行明确标志，防止出现工艺孔漏打、错打以及被堵塞现象。

型钢端部中心位置全部设置为半圆形长槽冲孔(尺寸及形状如图8所示)，且由于端部应力比较集中，均单面设孔，非贯通式；设置的原则为确保液体能够及时完全流出，且不被蒙皮或其他钣金件所覆盖，同时焊接时应避开工艺孔周边，以防堵塞。

电泳漆微粒必须在具备临界电场强度的条件下，才能真正实现“泳移”上膜，然而客车车身所广泛采用的骨架型钢相当于封闭的金属导体，对电场有一定的静电屏蔽作用，限制了电泳漆对型钢内壁的附着效果。为确保型钢内腔的漆膜性能(泳透力、膜厚)，必须设置足够大小的防电磁屏蔽孔，以增强电泳漆的上膜效果。防电磁屏蔽孔一般为居于型钢表面中心位置、直径10 mm的圆形冲孔,采用双面贯通式(见图9)。为确保型钢空腔内的电场强度，前后围及两侧骨架位置的单根型钢工艺孔间距≤500 mm，如端部工艺孔间距＞500 mm，则需依据施工方便性增设防电磁屏蔽孔；底架与顶骨架型钢由于距槽体电极较远，电场强度较弱，同时底架部位涂层防腐性能要求较高，工艺孔间距相对较密集，在确保间距≤500 mm的前提下，单根型钢在长度方向的中间位置需至少设1个防电磁屏蔽孔。

整车用材要求

由于电泳漆需超过160 ℃的高温烘烤才能成膜，因此电泳前不能装配玻璃钢、塑料、气撑杆等不耐高温的零部件，如有需要应调整至电泳后装配；但考虑到施工的方便性，前后围蒙皮应尽量选用铁制冲压蒙皮；舱门粘接密封胶宜采用耐高温胶黏剂，防止烘烤过程中产生过度收缩、开裂及粘接强度下降等问题，如厦门金旅在用材方面采用耐高温双组分结构密封胶；焊装用丁基胶带及电泳前用密封胶需验证其耐高温性能，防止高温失效；改善焊装车间蒙皮装配工艺，减少蒙皮焊接预应力，确保电泳烘烤对蒙皮平整度不产生明显影响；不能采用钝化型的镀锌钢板，因为槽液不能完全润湿其表面，会影响漆前处理及电泳效果。

在不影响合车装配的前提下，底盘合车工序中所焊接的部件尽量移至电泳前施工，如必须在后工序装配但对外观颜色无要求的部件可采用悬挂方式置于车内与整车同时进行电泳(图11)，以充分利用电泳线资源，同时涂装完工后再装配的零部件尽量采用“铆接+粘接”或螺纹连接的方式，尽量减少因焊接对漆膜所带来的损伤；全承载车身应全面推行漆后机装工艺，减少带漆件焊接，以提高焊缝部位防腐质量(图12)。

由于客车车体较大、结构复杂，且选用板材(铝板、镀锌板、钢板)及规格种类(厚度不一致)较多，板材表面的升温速率存在一定差异。为避免过烘烤或烘烤不透而影响漆膜性能，电泳车身进入烘干室应采取缓慢升温的方式，不能升温过快，烘烤时间设置(含进出车及升温、保温时间)一般控制在50 min左右。

吊装方式与撬体循环

客车整体电泳可分为带撬入槽和不带撬入槽2种方式。

表1 客车电泳工艺常见施工及质量问题

表2 整车电泳线主要配套设备

不带撬入槽时可参照宇通客车吊装窗立柱与边窗上沿的“T”型交接点位置，但为防止侧窗立柱及侧边窗上沿型钢出现吊装变形问题，其骨架需全部采用厚壁型钢，如有必要需增焊加强角以提高其骨架强度；选用此类方式车体的吊装不易实现自动化，且较重的全承载式车身吊装过程中易出现变形问题。

带撬入槽时，为防止撬体粘附涂装杂物而污染槽液，电泳处理可采用单独撬体而不与其他涂装工序混用，选用此类方式，需增加换撬工位及设备，投资相对较大。另外，撬体需执行大循环，配备专用于冲洗撬体的高压水枪及人员，在高压水洗工位对撬体进行清洁处理，或在涂装施工过程中对撬体进行适当防护，以防止腻子、阻尼胶、发泡等粘附撬体而污染槽液。

整车电泳线硬件配置要求

(1)加料装置。前处理及电泳药液加料采用集中加料，固体采用加料槽，液体直接采用隔膜泵。脱脂按固液2种组分加料，表调为1种固体组分，磷化2种液体组分，电泳2种液体组分。

(2)喷淋装置。脱脂槽在槽液深度为1 500及2 000 mm的侧面位置各设置1根喷淋管，以提高脱脂液对车身的冲刷力，预脱脂喷嘴压力≥0.2 MPa，前处理预脱脂、脱脂、水洗采用冲击力强的V型喷嘴；喷淋管两侧均安装阀门，用以调节两侧喷淋管流量。

(3)槽体及管路材质。表调及其后的槽体(除电泳槽)最好采用不锈钢(SUS304)壁板,磷化采用SUS316壁板，其他可采用Q235碳钢板+玻璃钢内衬；电泳槽内壁需耐2万V的击穿电压。表调前的管路可采用Q235碳钢材质，其他采用不锈钢材料。需加热的槽体加装不低于100 mm厚的岩棉或玻璃丝棉，外包0.6 mm厚的波纹镀锌板；为便于检修维护及确保加升温均匀，脱脂及磷化槽的加热方式应采用热交换器。

(4)表调前各槽安装袋式过滤器，过滤器内置磁棒用以吸附铁粉，脱脂及预脱脂槽安装油水分离装置；预脱脂、脱脂工序设置无耗材的旋液分离器；预脱脂工序由于设置出槽喷淋、雾气较大，需强化抽排风，并且尽量选用低温型脱脂剂及低雾化喷嘴。

(5)磷化槽板式换热器清洗装置加装硝酸用隔膜泵，便于直接从容器内抽取；磷化除渣采用带式连续除渣机效果较好，同时需设有斜板式沉淀槽。

(6)电泳槽底和转角都应设计呈流线型，尽量消除液流死角；电泳转移槽的最底端位置应设置排空阀门及管道，防止管道内积存电泳漆而堵塞管路；电泳槽底部加装辅助裸电极，确保底架部位电场强度，以确保漆膜厚度；电泳线纯水系统配备臭氧发生器、紫外光等杀菌装置；电泳槽区域设置安全防护锁，防止正常工作期间人员进入，发生触电事故；阳极管布置按车体的电泳面积550 m2考虑。

(7)根据各槽液循环量要求需逐一计算各循环泵功率，防止动力配置不足问题。

表3 国内客车制造企业电泳材料配套体系

表4 电泳槽液常用监控项目及需配备的检测仪器

表5 电泳线人员配备情况

客车电泳线人员配置

整车电泳线自动化程度及技术含量相对较高，管线路布置复杂，设备涉及水、电、暖、制冷、污水处理等不同领域，并且槽液及设备运行过程中日常监控项目较多，槽液清洗维护频率也较高，磷化槽至电泳槽间的水洗槽需保持每月清槽1次，并采用体积分数为0.2%的双氧水对槽体、管路等进行杀菌处理。为确保电泳线良好运行，电泳线人员配备可参考表5。

为使电泳漆与电泳设备间达到最佳匹配状态，同时便于电泳线的高效运行与日常维护，保证电泳漆的性能要求，确保电泳线所配置的喷淋循环系统、升保温系统、整流及阳极系统、纯水制备系统、过滤及超滤系统、供排水系统等满足电泳漆工艺要求及技术发展趋势，且不同品种的电泳漆产品，其特性值存在一定差异，生产线建设之初应与材料、设备厂家进行充分的技术沟通与交流，提升设备与材料间的互容性与匹配性，避免在产生问题时而相互推诿扯皮。