余 博，李柏松，劉序潤(rùn)

（1.中國(guó)汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113；2.濰柴動(dòng)力（濰坊）鑄鍛有限公司，山東 濰坊 261119）

靜電粉末噴涂主要使用在各類電器箱柜、汽車零部件、有色金屬制品的底、面漆的結(jié)合防銹方面，國(guó)內(nèi)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件防銹方面采用此工藝的范例較少。濰柴動(dòng)力（濰坊）鑄鍛有限公司主要生產(chǎn)7L～12L柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋鑄件，其缸體鑄件明細(xì)見表1.鑄造一期缸體鑄件防銹采用水性底漆工藝，存在漆皮、漆泡、積漆等問題，且受季節(jié)溫度制約的質(zhì)量波動(dòng)較大，同時(shí)操作過程中人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，污染嚴(yán)重，鑄造二期項(xiàng)目決定采用靜電噴粉工藝進(jìn)行防銹處理，在項(xiàng)目投產(chǎn)后展開了工藝驗(yàn)證。

表1 缸體鑄件明細(xì)表

1 工藝流程簡(jiǎn)述

缸體鑄件噴粉線工藝流程含上件、吹凈、預(yù)熱、噴粉、固化、強(qiáng)冷、下件各個(gè)環(huán)節(jié)，噴涂采用德國(guó)瓦格納爾全套進(jìn)口設(shè)備，其余設(shè)備國(guó)內(nèi)配套，設(shè)備生產(chǎn)效率為70件/h，各工序主要工藝參數(shù)見表2.

表2 各工序主要工藝參數(shù)表

2 生產(chǎn)過程驗(yàn)證

2.1 吹凈室驗(yàn)證

本工序設(shè)兩名操作者在輥道兩側(cè)對(duì)鑄件進(jìn)行吹掃，通過觀察吹凈后的鑄件表面及內(nèi)腔無砂粒及彈丸等雜質(zhì)，滿足進(jìn)入預(yù)熱烘干工序的要求。

2.2 預(yù)熱、固化溫度驗(yàn)證

預(yù)熱烘干主要是消除鑄件表面的水汽，并使鑄件有一定的溫度，提高粉末附著力。固化促使鑄件表面粉末膠化，在鑄件表面形成漆膜，烘干爐和固化爐采用天然氣加熱。

2.2.1 爐溫設(shè)置

預(yù)熱烘干和固化主要設(shè)置參數(shù)如表3所示。

表3 各區(qū)域溫度設(shè)置

2.2.2 爐溫驗(yàn)證

驗(yàn)證預(yù)熱烘干區(qū)的溫度是針對(duì)此區(qū)域的空氣溫度，設(shè)備自帶熱電偶顯示溫度即為空氣溫度，因此溫度設(shè)置滿足要求。驗(yàn)證固化區(qū)溫度是針對(duì)測(cè)試鑄件的本體溫度，設(shè)置爐溫跟蹤測(cè)試裝置跟隨鑄件通過整個(gè)固化流程而測(cè)定。從驗(yàn)證結(jié)果來看，鑄件表面的溫度與鑄件的厚薄有一定的關(guān)系，普通位置和薄壁位置完全能滿足溫度的需求，但是厚壁位置略有欠缺，140℃以上時(shí)間較短。隨后提高固化爐溫度，使其設(shè)置溫度達(dá)到220℃，表4中所示為提高爐溫后溫度，結(jié)果表明在鑄件不同部位均能達(dá)到規(guī)定要求。

表4 提高爐溫后溫度

2.3 靜電噴粉驗(yàn)證

2.3.1 主要參數(shù)設(shè)置

靜電噴粉主要參數(shù)如表5所示。粉房共設(shè)置6把自動(dòng)噴槍，根據(jù)不同的鑄件形狀、大小、復(fù)雜程度，分別調(diào)節(jié)噴槍的位置、噴粉量、電壓、電流等參數(shù)，最終使鑄件表面漆膜厚度大于80μm，并且盡量使各部位均勻。

表5 靜電噴粉主要參數(shù)設(shè)置

2.3.2 噴粉結(jié)果驗(yàn)證

采用目測(cè)法判斷是否有漏噴區(qū)域，缸體鑄件噴粉后表面粉末附著較為均勻，未發(fā)現(xiàn)有漏噴位置。

2.4 節(jié)拍（傳輸速度）驗(yàn)證

2.4.1 輥道速度設(shè)置

輥道驗(yàn)證主要是考察各輥道速度設(shè)置，表6為各區(qū)域的速度設(shè)置情況。為了在滿足工藝要求條件下，縮短爐窯長(zhǎng)度降低設(shè)備制造成本，預(yù)熱烘干設(shè)置為單排鑄件行走，固化區(qū)為雙排鑄件并行。

表6 各區(qū)域輥道速度設(shè)置

2.4.2 節(jié)拍驗(yàn)證

試生產(chǎn)期間各次噴涂鑄件數(shù)量、用時(shí)情況見表7，產(chǎn)出噴涂鑄件用時(shí)為從第一臺(tái)鑄件烘干完畢下線至最后一臺(tái)下線所用時(shí)間?？梢钥闯?，噴粉線穩(wěn)定工作的情況下，鑄件生產(chǎn)節(jié)拍較為穩(wěn)定，在各區(qū)域內(nèi)運(yùn)行速度穩(wěn)定，單臺(tái)的鑄件噴涂線上運(yùn)行時(shí)間為1h15min左右。

表7 靜電噴粉節(jié)拍及用時(shí)情況

2.5 噴涂鑄件驗(yàn)證

噴涂鑄件經(jīng)過固化、冷卻后，最終下線。如圖1所示，缸體鑄件表面漆膜完整、光滑，未出現(xiàn)漏噴等現(xiàn)象，通過測(cè)量，區(qū)域1內(nèi)的漆膜厚度為60μm～100μm，區(qū)域2為100μm～140μm，鑄件的上半部分漆膜厚度高于底部。調(diào)整噴槍的位置并調(diào)節(jié)噴粉量的大小，將底部噴槍噴粉量調(diào)節(jié)至55%，再次測(cè)量區(qū)域1和區(qū)域2的漆膜厚度為80μm～100μm.

3 加工及裝配驗(yàn)證

3.1 加工過程驗(yàn)證

缸體鑄件在加工過程中未出現(xiàn)粉末底層剝落、脫落及底漆毛邊的現(xiàn)象，與曲軸箱把合后經(jīng)高壓清洗也未出現(xiàn)脫漆現(xiàn)象，經(jīng)過高壓清洗后鑄件底漆附著力測(cè)試試驗(yàn)合格，如圖2所示。

圖1 靜電噴粉后缸體鑄件正面及側(cè)面情況

3.2 裝配過程驗(yàn)證

缸體鑄件裝配過程中未發(fā)生脫漆、剝落等現(xiàn)象。裝配后噴涂面漆后柴油機(jī)底漆與面漆配套性較好，不滲色，不龜裂，無不良反應(yīng)，如圖3所示。

圖2 鑄件加工后、清洗后、清洗后合格試驗(yàn)情況

4 性能試驗(yàn)

4.1 樣板試驗(yàn)

對(duì)噴粉、水性漆樣板進(jìn)行硬度、附著力、柔韌性、沖擊強(qiáng)度、耐堿性、耐鹽霧性、耐機(jī)油試驗(yàn)。兩種底漆樣板表面分別噴涂單組份和雙組份面漆，同樣進(jìn)行上述試驗(yàn)。噴漆樣板理化檢驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果分析見表8、表9，結(jié)果表明靜電噴粉缸體漆膜整體性能與本廠現(xiàn)用的水性底漆相當(dāng)。

圖3 鑄件裝配過程中、裝配后噴涂面漆外觀情況

表8 底漆樣板對(duì)比分析

表9 面漆配套性對(duì)比分析

4.2 鹽霧性試驗(yàn)

如圖4，從鹽霧試驗(yàn)48h的對(duì)比情況看，本次噴涂的粉末底漆不具備底面合一的防銹能力，靜電粉末底漆和水性底漆一樣，在零件的角落處沒有形成有效的保護(hù)膜，造成局部銹蝕。

圖4 靜電噴粉、水性漆噴涂鑄件鹽霧試驗(yàn)48 h 后底漆外觀情況

如圖5，從底漆、底漆噴面漆的樣件對(duì)比看出，噴粉件整體防銹性能優(yōu)于水性底漆。靜電噴粉鑄件底漆與面漆的配套性略優(yōu)于本廠現(xiàn)用的水性油漆，耐鹽霧性能稍好。

圖5 靜電噴粉、水性漆噴涂鑄件鹽霧試驗(yàn)48 h 后面漆外觀情況

4.3 環(huán)保監(jiān)測(cè)

對(duì)靜電粉末涂料做相應(yīng)的環(huán)保性檢測(cè)，未檢出可溶性鉛、可溶性鎘、可溶性汞、可溶性鉻、多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚，表明該工藝完全滿足安全、環(huán)保符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

5 結(jié) 語

通過工藝驗(yàn)證及實(shí)驗(yàn)確定了缸體鑄件靜電粉末噴涂工藝的可行性，隨后便進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，原有水性漆防銹工藝存在的質(zhì)量問題得以解決，后續(xù)的鑄造三期項(xiàng)目中也采用了兩條噴粉線用于缸體防銹，原有水性漆防銹線將改造為靜電噴粉線。

靜電噴粉線實(shí)現(xiàn)了鑄件防銹自動(dòng)化生產(chǎn)，職工勞動(dòng)強(qiáng)度得以顯著降低，并解決了原水性漆污染問題，降低了鑄件防銹成本，由表10可以看出相比水性漆防銹工藝每噸鑄件節(jié)約成本22.79元。

表10 2012年鑄件防銹材料生產(chǎn)成本對(duì)比