工程机械是为城乡建设、铁路、公路、港口码头、农田水利、电力、冶金、矿山、海空基地等各项基本建设工程施工服务的机械;凡是土方工程、石方工程、混凝土工程及各种建筑安装工程在综合机械化施工中,所必需的作业机械设备,通称为工程机械。在我国工程机械主要包括:挖掘机械、铲土运输机械、工程起重机械、路面机械、压实机械、桩工机械、钢筋混凝土机械、凿岩机械、叉车、专用工程机械等10大类。其在其他各国的分类大同小异,如美国称工程机械为建筑机械,日本称为建设机械,俄罗斯则叫建筑与筑路机械。具体常见的工程机械有:液压挖掘机、履带推土机、轮式装载机、压路机、平地机、摊铺机、叉车及汽车起重机等。
众所周知,工程机械是一种户外工作机械,长期暴露在户外大气(包括海洋大气、工业大气、城市大气和乡村大气)和不同水质(海水、河水)等恶劣环境中,每时每刻都在承受不同地域和环境的不同程度腐蚀,从而造成了工程机械的各种“慢性病”和“多发病”。工程机械涂装是工程机械产品制造工艺中的一个重要环节。防锈、防蚀涂装质量是产品全面质量的重要方面之一。产品外观质量不仅反映了产品防护、装饰性能,而且也是构成产品价值的重要因素。
1 涂装工艺
工程机械防锈涂装工艺一般可分为涂装前表面处理工艺和防锈底漆涂装工艺。
1.1 表面处理
表面处理是防锈涂装的重要工序之一。工程机械防锈涂装质量在很大程度上取决于表面处理的方式好坏。
据英国帝国化学公司介绍,涂层寿命受3方面因素制约:表面处理,占60%;涂装施工,占25%;涂料本身质量,占15%。
工程机械行业,不同零部件的表面处理方式。
机械清理可有效去除工件上的铁锈、焊渣、氧化皮,消除焊接应力,增加防锈涂膜与金属基体的结合力,从而大大提高工程机械零部件的防锈质量。机械清理标准要求达到ISO8501—1∶1988的Sa2.5级。表面粗糙度要达到防锈涂层厚度的1/3。喷、抛丸所用钢丸要达到GB6484要求。
薄板冲压件的表面处理称一般用化学表面处理。工艺流程为:
预脱脂→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→中和→冷水洗→表面调整→磷化→冷水洗→热水洗→纯水洗→干燥
上述工艺过程也可根据薄板冲压件的油、锈情况作适当调整,或不用酸洗工序,或不用预脱脂工序。而脱脂和磷化是化学处理工艺中的关键工序,这两道工序直接影响工件化学处理的质量和防锈涂层的质量。有关工艺参数和相关辅助设备也是影响表面处__理质量的不可忽视的因素。
1.2 涂装工艺
由于工程机械范围广、规格多、整机重、零部件大,一般采用喷涂方式进行涂装。喷涂工具有空气喷枪、高压无气喷枪、空气辅助式喷枪及手提式静电喷枪。空气喷枪喷涂效率低(30%左右),高压无气喷枪浪费涂料,两者共同的特点是环境污染较严重,所以已经和正在被空气辅助式喷枪和手提式静电喷枪所取代。如世界第一工程机械公司———美国卡特彼勒(CAT)公司就采用空气辅助式喷枪进行喷涂,对发动机罩等薄板覆盖件则采用手提式静电喷枪。工程机械用涂装设备一般采用较为先进的水旋喷漆室。中小零部件也可采用水帘喷漆室或无泵喷漆室,前者具有先进的性能,后者经济实惠,方便实用。由于工程机械整机和零部件较重,热容量大,因此,其防锈涂层的干燥,一般采用烘烤均匀的热风对流的烘干方式。热源可因地制宜,选用蒸汽、电、轻柴油、天然气和液化石油气等。
2 主要涂装设备
2.1 通过式抛丸室
通过式抛丸室由清理室体、抛丸器、弹丸循环系统、通风除尘系统、底部基础和电气控制系统组成。可根据不同规格的工件进行大小不等的非标设计,也可选用定型设备。
通过式抛丸室适用于工程机械结构件,锻铸件的表面清理、强化,使之获得一定粗糙度的光洁表面,增加涂膜结合力,提高工件防腐蚀效果。当工件进入抛丸室后,由电动机带动的抛丸器离心抛出高速弹丸,强力冲击工件表面的铁锈、氧化皮。工件作匀速运动或若干次自转后即清理干净,表面质量即可达到Sa2～Sa2.5级标准。
2.2 水旋喷漆室
水旋喷漆室又叫液力旋压式喷漆室。该室采用气体层流压抑方式防止漆雾扩散,用液力旋压管过滤漆雾,是目前技术上较完备的喷漆室。
水旋喷漆室由室体、电动门、漆雾过滤装置、空调送风装置和排风装置组成;照明装置安装在室体内两侧,照度在500Lux以上,可分组控制;室内设可燃气体浓度检测、报警装置;漆雾过滤装置由洗涤板、液力旋压器、地下水槽和排气装置组成,漆雾去除率>98%;空调送风装置是使气体形成层流状的主要部件,送入供气室的空气经过过滤,加热后,均匀地由给气顶棚送向室内,使室内风速均匀,无工件时垂直风速可达0.35～0.4m·s-1;排风装置是用风机将室体内的含漆雾气体经液力旋压管过滤,从水槽与洗涤板之间排出。
2.3 热风烘干室
烘干方式为热风循环对流方式,其最大优点为烘烤均匀,尤其适合热容量较大的工程机械零部件。加热热源有蒸汽、电、轻柴油、天然气、液化石油气等。在条件许可情况下,优先选用液化石油气。这是一种清洁高效能源,最大优点是生产运行成本仅为用电成本的35%～40%。
2.4 输送系统
对于工程机械部件(结构件)来说,采用自行电动葫芦是一种行之有效的选择。
自行电动葫芦输送系统由门架立柱、承载轨道、滑导电轨及集电器、载物车、电动葫芦、PC控制的中央控制柜组成。
该系统融合了机械、电子、计算机、自动控制四大技术精髓,集中了仓储、运输、装卸、工艺操作四大物流环节。不仅能按预设程序连续或步进输送工件,尤其方便的是在有人工操作的地方如上、下件处,喷漆室内均可实现自动或手动自由升降。
3 涂料
工程机械涂料应具备以下特征:
① 对水、氧及腐蚀介质的渗透性极小;② 与底材的附着力强而持久;③ 有较好的防锈、装饰性能;④ 具有特殊性能,如绝缘、导电、隔热性等;⑤ 具有适当的涂装配套体系。
随着工业节能和环境保护的需要,在保证上述性能的条件下,涂料还应具有低温快干、环保节能的性能,该类涂料还要尤其适合生产批量不大的工程机械零部件和整机的涂装。
目前国内工程机械采用的涂料一般为环氧酯类底漆,聚氨酯类面漆。前者防锈性能好,后者具有较好的装饰性能。
4 环保及劳动安全卫生
4.1 环境保护
在工程机械涂装设计中,环境保护是一个十分重要的问题。其依据是:
① GB8978—7996《污水综合排放标准》;
② GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》;
③ GB12348—90《工业企业厂噪音标准》;
④ JBJ16—2000《机械工业环境保护设计规范》等。
要坚决执行有关防止污染及其他公害的设计施工,执行与主体工程应同时设计、同时施工、同时使用投产的“三同时”制度。
如在工程机械防锈涂装工程中,定期排放的涂料废水和化学处理排放的酸碱废水,在收集调节后通过专门的废水处理机组处理,在满足国标pH=6～9,SS=70mg/L,COD=100mg·L-1,石油类5mg/L以下才可排放。
此外废气、废渣、噪声等,也要采取一定的措施,治理达标。
4.2 劳动安全卫生
在劳动安全卫生方面,作为依据的国家标准有:
① GBJ16—87(2001年版)《建筑设计防火规范》;
② JBJ18—2000《机械工业职业安全卫生设计规范》;
③ GB6514—1995《涂装作业安全规程·涂漆工艺安全及其通风净化》;
④ GB14443—1993《涂装作业安全规程·涂层烘干室安全技术规定》;
⑤ GB14444—1993《涂装作业安全规程·喷漆室安全技术规定》等。
加强车间劳动安全卫生管理工作,并不断进行安全知识、劳动卫生方面的教育和培训,严格执行国家和企业各项劳动安全和工业卫生规定。
