智能涂装生产线在港口机械中应用

摘要：本文针对港口机械产品结构件特点设计了自动循环涂装生产线，可替代人的繁重体力劳动，以实现生产的机械化和自动化，更能在环境恶劣的条件下进行室外智能操作以保护人身安全。产品涂装后表面质量提高，废气得到有效治理，生产效率提高近16倍。应用情况表明：生产线工艺流程合理，工件转运方便，设备布置紧凑，实现了绿色智能化生产。

关键词：大型箱形结构件；表面自动抛丸；表面自动涂装

引言

港口机械场桥和岸桥产品结构件主要由大型箱形梁结构件组成，具有体积庞大、难翻转、转运困难特点，一般采用手工表面喷丸、就地简易表面喷涂的作坊式生产模式，产品外观质量难以保证，生产条件和车间环境相对恶劣，环保措施也无法落实[1]。应“中国制造2025”战略部署要求，智能制造和绿色制造被日益应用到港口机械领域，建设优质、高效、环保的涂装生产线成为生产迫切需求。本文介绍一种智能环保涂装生产线以适应场桥产品大型箱形结构件的涂装。

1设计参数指标

港机产品都是长期在海边露天作业，要经受严酷的盐雾环境考验，总体涂装要求以重防腐蚀为主，兼顾装饰；同时要求涂层耐候性好，防腐期限需达到十年。

1.1生产纲领为年产60台场桥，即每月120根箱型梁的喷丸清理和喷底漆、中漆、面漆表面涂装任务。

1.2产品涂层主要技术指标如下：

外观：漆膜平整光滑，无明显弊病 柔韧性：不大于2级

光泽度（60度）：不小于90% 耐水性（25℃，48h）：漆膜无变化

冲击强度/（N.CM）：500 耐盐雾性能（140h）：1级

硬度（摆杆）：不小于0.5 耐候性：使用1a后，漆膜平整，允许有轻微粉化和失光

1.3场桥主要结构件外形尺寸：（6-25m）长×（1.3-2.0m）宽×（2.4-3.2m）高，产品最大重量约：20T，生产线的设计必须统筹考虑工件转运、喷具选型、施工等问题。

1.4涂层配套体系要求如下：

环氧富锌底漆——涂装1道——涂装膜厚70微米

环氧中间漆 ——涂装1道——涂装膜厚120微米

聚氨酯面漆 ——涂装1道——涂装膜厚60微米 总膜厚：250微米

2设计原则

2.1抛丸清理：对箱梁外表面进行自动抛丸清理，确保外表面清洁度分别达到Sa2.5级。采用旋风除尘器和滤筒式除尘器二级除尘方式，处理达到国家标准后高空排放。

2.2喷漆：采用干式自动喷漆室，对工件外表面进行喷漆作业，要求保证工件10年的耐腐蚀能力。喷漆室设计在充分保证漆膜质量外，还要求漆雾净化效率可达到95%以上。

2.3烘干：采用直通式燃油加热热风循环烘干室。同时考虑生产组织灵活性，拟采用通过式烘干室，工件通过平板车循环进出。

2.4采用三喷三烘工艺（3C3B），为提高表面涂装质量和生产效率，采用低温（80-100℃）烘干型双组分涂料，底漆采用环氧富锌底漆，中间漆采用环氧中间漆，面漆采用聚氨酯面漆。

2.5考虑与生产批量相适应和生产的灵活性以及尽可能降低生产设备的投资，提高设备利用率，全部采用间歇式工作方式，设备为直线式布置，工件输送采用前后双平板车+地面板链牵引输送方式[1]。

2.6重视涂装生产中“三废”治理和排放，针对不同特性的废气、废渣、废水都有相应处理措施，符合排放标准[2]。

3工艺流程平面布置

自动喷丸室——检查预涂段——干式循环自动喷漆室——循环烘干室（流平段——風幕——喷漆烘干段——风幕）

由于工件尺寸较大，按工艺流程顺序布置将使设备占地大，设备投资加大，本项目采用了往复式循环进给方式：工件由承重平板小车通过地面板链输送，按喷丸—预涂—喷底漆—流平—烘干—返回至喷漆室，喷中间漆—流平—烘干—返回至喷漆室，喷面漆—流平—烘干，循环作业至合格。该方式生产线布置紧凑，车间面积使用合理，烘干设备的能力得到最大限度利用，减少了设备投资，又可节省热源。

4主要设备选型简介

本生产线主要由如下几个部分组成：循环式自动喷丸室、干式循环自动喷漆室、烘干室、地面板链输送系统、电控系统及有机废气净化系统（二次净化）。

4.1抛丸室

抛丸室主要由室体、抛丸器、弹丸循环系统、刮扫装置、除尘系统、电气系统等组成[1]。

室体系焊接钢结构，由钢板和槽钢焊接组成。分前后辅助室体和中间的主抛射区主室体。主抛射区室体内采用高铬耐磨护板，前后辅助室体各设5道高性能的耐磨橡胶板做防护帘。每道防护帘门由三部分组成，即纵向部分；左、右部分。每部分采用铰链连接，使其可以打开。

室体共安装了12台抛丸器，分别安装在室体的左右上下。由于钢材清理范围较大，抛丸器的布置位置、角度和调试时的流量调整都经过严格的控制，可以对工件实现最佳清理。

为节约能源，抛丸器采用分组控制，可根据不同工件灵活采用抛丸器。同时为节能和提高抛丸机使用寿命，设有工件光栅识别系统，自动识别工件：若有工件通过时自动启动抛丸机，若无工件自动停止抛丸机工作。

4.2喷漆室

总体说明：喷漆室由室体、自动喷漆机构、照明装置、地面格栅、送风装置、漆雾处理系统、排风净化系统、电控装置及报警装置等组成。

喷涂工艺：富锌底漆+ 中层漆+ 面漆，全部为自动混气喷涂；通过合理的管路布局，使清洗过程中能够实现管路回流，满足快速换色，最大限度减少对清洗换色时间和对喷房的污染；自动喷涂采用往复机方式喷涂，使用同一套喷涂系统依次喷涂；底漆、中层漆和面漆共用1个喷房，自动喷涂系统共用。

4.3烘干室

烘干室由保温室体、四元体燃油加热装置（循环过滤装置、循环风机、废气焚烧处理及燃油加热换热装置）及内部循环风管、工件进出口风幕等组成。

4.4地面板链输送系统

工件输送系统采取组合平车+板链牵引，由承重小车、轨道、板链驱动装置、尾部拉紧装置等部分组成。输送小车采用1-5m/min变频无级调速，可以根据工件表面不同的复杂情况和工件清理质量的不同要求进行适当调整，以保证工件表面质量的统一[1]。

4.5电控系统

生产线采用PLC集中和分散相结合控制方式。烘干室控制系统能对烘干室提供加热和自动恒温控制。热风循环风机和加热装置具有自动延时联动互锁功能。控温系统采用温控仪自动控制，具有自动检测系统。即如超温、热风循环风机故障时，自动关闭加热装置，同时发出报警。生产线控制按钮具有手动兼自动的功能且设置急停按钮，电控系统有停电记忆功能和相应的软硬件保護及故障识别功能，并发出相应故障信息；系统具有可靠的隔离、抗干扰功能。

4.6有机废气净化系统（二次净化）

经过过滤漆雾颗粒的废气，首先进入预过滤装置（不锈钢丝网+漆雾过滤棉），经粗过滤后的废气进入放置有蜂窝状活性炭的吸附床，为了满足生产线能连续工作，每套有机废气净化系统设置3个吸附床和1个催化燃烧床的配置方式，实际工作中按两用一备的模式运行，以保证系统运行连续[2]。

5生产线应用情况

该生产线投产后，由于前处理彻底，自动化程度提高，与公司原生产模式（纯手动喷丸模式）相比，工作时间由原来的8小时提升到0.5小时，生产效率提升了约16倍，产品涂层附着力、硬度等内在指标和外观质量也有明显改善，同时实现了装配前部件涂装底、面漆一次完成，提高了产品市场竞争力。

该涂装生产线从2011年开始运行以来，证明工艺基本合理、布局紧凑。公司场桥产品在该线进行涂装生产，与原室外就地涂装生产的产品相比，油漆利用率和产品外观质量明显提高，各项涂层指标均达到用户要求[1]。

参考文献

[1]杨学淳；郭武，大型结构件涂装生产线简介《材料保护》- 2006-01-15

[2]严雪峰（导师：胡立嵩），某包装厂印刷有机废气处理工程设计 《武汉工程大学硕士论文》- 2015-10-20

作者简介：曾翔（1965.02），女，汉族，湖南省长沙市人，高级工程师，主要从事机电一体化研究。

（作者单位：广东岭南职业技术学院）