汽车涂装线前处理除杂质系统

崔德源，王雪，陶禹，郭昂，曲银燕

（中国汽车工业工程有限公司，天津 300000）

引言

车身涂装的主要目的是提高车身的防护性和装饰性，增强车身防腐蚀能力，改善车身外观；另外国内外对环保的要求越来越高，为了更有效地减少汽车制造过程中造成的污染，更好地保护环境，车身涂装致力于各种新工艺、新技术、新材料、新设备的研究与应用，不断提升轿车车身涂装质量[1]。为了增强车身底材钢板与涂层间的附着力，提高车身底材的抗腐蚀能力，在涂漆之前要对白车身进行表面处理。轿车车身材料一般是钢板，车身在进入涂装车间之前，经过贮藏、冲压拉延、焊接、修磨甚至烘烤等处理过程。在这些处理过程中，不可避免地带人大量的防锈油、拉延油等油脂类物质，而在压延和焊装过程中又产生大量的铁粉、铁屑以及残胶等杂物，脱脂工序是清除这些油脂、杂物的重要工序。前处理就是在喷涂油漆之前对尚未着漆的车身进行彻底的清洁，消除面上存在的尘埃、油污等一切杂质。而前三道工序是除渣、除铁屑的主要工序。

近年来，我国汽车行业发展迅速，国内涂装已经达到世界顶级水平，本文根据现有的国内涂装线应用的几种前处理除杂质系统进行介绍，反映了目前汽车涂装线前处理脱脂除杂质的设备配置水平[2]。

1　除渣系统流程

1.1　旋液分离器+磁性过滤器+纸袋过滤机系统（图1）

车身经过喷淋处理后，铁屑、焊缝胶等杂物进入槽体，槽体设计成带锥的迷宫结构，杂质等沉淀在锥斗中，通过锥底的循环泵将沉积的杂质源源不断的抽出，首先进入旋液分离器，旋液分离器利用固体颗粒物自身的重力在离心加速运动下分离出来，从根本上说，较重的物质（平均比重较大的物质）被分离出来，通过底部的排渣口，定时排放到纸袋过滤机中，进行进一步的处理，同时清液继续循环进入磁性分离器，铁性杂质受到插在过滤器中密集排列的高磁感应强度的磁棒的作用，铁性杂质被吸附在磁棒套管壁的表面上，不含铁性杂质的液体则经由输送管道被输送走。经过予先设定好的时间后，磁棒自动升起，过滤器自动进行反冲洗，失去磁棒吸力的铁性杂质落入滤器底部，由排污管道排出。随后，磁棒下落，重新开始过滤。清液回工艺槽，排渣口定时排放至纸袋过滤机。含有浓渣的液体进入纸袋过滤机，需要过滤的液体通过过滤纸，固体颗粒被截留在过滤纸上面，清洁的液体回送到干净的水槽。当滤纸上面的固体颗粒堆积到一定的高度，液体也无法通过滤纸了。滤纸上的液位慢慢升高，此时开动上部的触点开关，启动马达，过滤机走纸，过滤纸随着履带走动，把固体颗粒排到滤渣箱里。

图1　旋液分离器+磁性过滤器+纸袋过滤机系统

此种配置的前处理除渣系统特点设备投资适中，操作简单，占地面积较小，不足之处是滤纸消耗大。是近年来在涂装线上应用较多的除渣系统类型，在商用车、轿车涂装线上都有应用。

1.2　组合过滤器+缓冲槽+常压过滤器系统（图2）

图2　组合过滤器+缓冲槽+常压过滤器系统

此系统采用全通量处理形式，槽体中的含铁屑、焊缝胶和纤维等杂质的液体，通过连通管路全通量通过组合过滤器，组合过滤器分六个区（如图3），首先进入初效过滤区，通过大孔径的滤篮分离出较大颗粒的杂质。其次进入一级磁棒区，在磁棒的吸附作用下，将大颗粒的铁屑和铁粉等吸附。然后进入二级过滤区+二级磁棒区，对较小颗粒的铁屑等杂质进行进一步的分离，最后通过斜板沉淀区将细小颗粒的纤维等杂质除去。清液通过高度差溢流到缓冲槽，由水泵提供动能进行加热循环和喷淋。吸附的杂质由预先设定好的程序，定时在进行排放，设备内部设有反冲洗和压缩空气增压排放等功能，进而提高排放效率和缩短排放时间。

图3　

此种配置的除渣系统特点设备集成度高，全自动程度高，不足之处是占地面积较大，对主槽和缓冲槽的压差要求大，适合中档的涂装生产线。

1.3　HRVC全自动过滤器+纸袋过滤机系统（图4）

图4　HRVC全自动过滤器+纸袋过滤机系统

系统运行过程中，水泵将槽体中的含铁屑、焊缝胶和纤维等杂质的液体抽出，输送到HRVC中，通过多个高强度的过滤元件并联，对各种类型的杂质同时进行过滤和分离，清液回到工艺槽进行循环或者喷淋。随着时间的延长，HRVC浓缩的杂质越来越多，在压差传感器的实时监测下，由程序自动判定进行脉冲震动反吹和清水反冲洗，将分离出来的杂质排到纸袋过滤机中进行进一步处理。

此系统对杂质特性无要求，可以除去磁性分离器系统无法除去的非铁粉类杂质和胶体类杂质，同时可以完全代替后续的袋式过滤器。不足之处是设备投资较大，供货周期长，也存在滤纸等一定的耗材。

1.4　迷宫式槽体+旋液分离器+组合磁辊过滤器系统（图5）

由图5可以看出，工艺槽体本身具备初步分离功能，利用迷宫结构，将较大颗粒的杂质进行拦截和沉降，集中收集到锥底，在程序的控制下，定时将浓渣排放到组合磁辊过滤器中。另外，大部分较为干净的液体由水泵抽出输送到旋液分离器中进行分离，底部定时排渣到组合磁辊过滤器中。组合式分离装置采用永磁材料，产生强磁场，磁性杂质被吸附在大直径不锈钢磁辊上。加之箱体内安装有与滚筒成同心圆的液体导流板，二者的结合使被分离液体中的磁性杂质最大程度的吸附到磁辊上，达到良好的分离效果。缓冲水箱用来存储液体，满足连续性或者间歇性进液要求。经过磁辊之后的液体采用过滤袋过滤掉非磁性杂质，然后清液返回到工艺槽体。

图5　迷宫式槽体+旋液分离器+组合磁辊过滤器系统

此系统简单便捷，对铁屑类物质分离效果好，占地面积小，设备投资小，几乎无耗材的损耗，不足之处是对非铁粉类的杂质去除率不高。非常适合投资相对较小的汽车厂。

1.5　旋液分离器+MHD+ Q-mag+ Q-filter+ Suparator系统（图6）

图6　旋液分离器+MHD+ Q-mag+ Q-filter+ Suparator系统

整个除渣系统由：旋液分离器、Q-filter、Q-mag、MHD组成。液体经过旋液分离器和MHD串联组合进行全通量过滤，浓缩的杂质排放至Q-mag进行进一步分离，细微的铁粉类物质被吸附排出，清液进入终端工序Q-filter，Q-filter分为污水槽和清液槽2部分，污水槽的污水通过筛板1支持的滤材2过滤，清液进入B腔，其中真空发生器产生高达200mbar的真空压提高过滤效率；泵将过滤后的清水输送回工艺槽，当到达最大液位设定值时，滤材通过旋转轮6向前送出（如图7所示）。

图7　Q-filter工作原理

此系统将前处理前三道工序高度集成，可以在多种模式下使用，如生产模式、大循环模式、非生产模式、降级模式、转移模式等。系统灵活性大，除杂质效率高，但设备投资大，占地空间大，适合大规模高端汽车生产线。

2　结语

总结了近年来国内比较有规模的汽车涂装生产线，前处理前三道工序的除渣系统主要分为上述几种基本类型。随着轿车市场竞争日益加剧，质量和成本成为两大备受关注的主题，国家对环保也越来越重视，也促使了节能型、环保型新工艺、新材料、新设备不断投入应用。不同的生产线可以选择不同的组合，进行不断的优化和创新。

[1] 汪业生.涂装前处理工艺设计中的几个问题[J].电镀与环保.2009年06期.

[2] 郑海林.汽车白车身前处理线除渣系统设计[D].南京理工大学.2013年.