汽車涂裝線常用磷化除渣系統(tǒng)

金屬材料表面涂裝前經(jīng)磷化處理可以顯著提高涂層的附著力和耐腐蝕性，因此在各行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，特別在汽車行業(yè)中，磷化膜作為電泳涂漆的底層，得到了幾乎100%的應(yīng)用。伴隨磷化處理的過程，磷化沉渣的產(chǎn)生不可避免。過多的磷化渣如果不及時從槽液中清除，不但會污染磷化液，縮短其使用壽命，同時還會附著在車身表面影響磷化膜質(zhì)量和整車的涂裝質(zhì)量；對于噴射系統(tǒng)，磷化渣過多，容易造成噴嘴堵塞、管路堵塞，降低換熱系統(tǒng)的傳熱效率，造成整條生產(chǎn)線無法正常運行，因此，必須采取可行的辦法把槽液中的磷化渣含量控制在一定范圍內(nèi)，由此，各種磷化除渣系統(tǒng)（裝置）應(yīng)運而生。

    近年來，伴隨著我國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)已興建了近四十條具有國際先進(jìn)水平的、現(xiàn)代化的轎車車身涂裝線，更為可喜的是，其中數(shù)條高檔轎車涂裝線完全是由中國人自己設(shè)計、制造的，代表了國內(nèi)涂裝線設(shè)計水平已經(jīng)達(dá)到了新的高度。筆者作為涂裝專業(yè)設(shè)計人員，多次參與了各種類型涂裝線的設(shè)計工作，對我國涂裝技術(shù)的進(jìn)步感觸頗深，本文將就近幾年中在汽車涂裝線應(yīng)用較多的幾種磷化渣除渣系統(tǒng)進(jìn)行介紹，文中也反映了目前汽車涂裝線磷化除渣系統(tǒng)的設(shè)備配置水平。

   斜板沉淀槽過濾系統(tǒng)

1、斜板沉淀槽＋紙帶過濾機（系統(tǒng)配置見圖1）

圖1 斜板沉淀槽＋紙帶過濾機

工作時，磷化渣在磷化槽的錐形槽內(nèi)初步沉淀濃縮，由泵P1輸送至磷化沉淀槽內(nèi)，通過專設(shè)的導(dǎo)液管開口進(jìn)入磷化沉淀槽底部，然后以極低的流速緩慢上升，流過斜板區(qū)域，磷化渣在重力沉降和斜板擋壓雙重作用下，快速沉入錐底，上部形成的清液通過溢流管流回磷化槽。沉淀槽底部的富渣槽液由自動閥控制流至紙帶過濾機的鏈板上，鏈板上放置有濾紙，磷化液通過重力沉降，透過濾紙流至鏈板下部的儲液槽，由回收泵P2輸送回磷化槽；磷化渣由濾紙截留，并在鏈板上不斷增厚，達(dá)到一定厚度后，液面上升，傳感器發(fā)出信號，指令氣動閥自動切斷磷化渣供應(yīng)，鏈板啟動，濾紙前移，磷化渣連同濾紙落入廢料桶，新濾紙自動鋪設(shè)到鏈板上，液面下降，傳感器指令鏈板停止運轉(zhuǎn)，開始下一個工作循環(huán)。

    此種配置的磷化除渣系統(tǒng)的特點是設(shè)備投資相對較小、操作簡單、占地面積小，如果磷化槽底部設(shè)置多個磷化錐，由自動閥控制輪換打開，能進(jìn)一步提高除渣效率。不足之處是濾紙消耗量過大，得到的磷化渣含水量較高，磷化液損失大。此種配置的磷化除渣系統(tǒng)過去曾經(jīng)應(yīng)于汽車涂裝生產(chǎn)線，由于過去的生產(chǎn)線產(chǎn)量不高，基本能滿足生產(chǎn)要求，但隨著近幾年汽車涂裝生產(chǎn)線自動化程度的提高和產(chǎn)量的不斷加大，此種配置的除渣系統(tǒng)已基本不再使用。

2、沉淀槽＋板框壓濾機（系統(tǒng)配置見圖2）

圖2 沉淀槽＋板框壓濾機

    由圖2可見，此種除渣系統(tǒng)的配置與“沉淀槽＋紙帶過濾機”的配置基本相同，只不過紙帶過濾機更換成了板框壓濾機。工作時由泵P2將富渣磷化液打入板框壓濾機，由濾布進(jìn)行過濾，清液由暗管流出返回磷化槽。磷化渣被截留在板框內(nèi)，不斷積累，達(dá)到一定程度，阻力變大，壓力升高，由壓力傳感器PG控制泵P2停止供液，人工關(guān)閉閥門V1，打開壓縮空氣閥門V2，進(jìn)行脫水吹干，減少濾餅中磷化液的含量。吹干后關(guān)閉閥門V2，人工打開板框的壓緊螺栓，清除板框內(nèi)的磷化渣，洗凈板框后重新裝好、壓緊板框，準(zhǔn)備開始下一個工作循環(huán)。

    與紙帶過濾機相比板框壓濾機具有過濾面積大、獲得的磷化渣含水少的優(yōu)點，避免了磷化液的無謂浪費。由于目前國產(chǎn)的板框壓濾機多數(shù)采用人工操作，自動化程度低，雖然也有自動壓緊、自動排渣的自動型板框壓濾機，但是可靠性不高，限制了該除渣系統(tǒng)的大范圍使用。由于自動化程度低，處理能力受到了很大限制，“沉淀槽＋板框壓濾機”除渣系統(tǒng)目前在大型的、連續(xù)式生產(chǎn)的汽車涂裝線上基本不再使用，一般只使用于小批量的、間歇式生產(chǎn)的汽車涂裝線。

3、沉淀槽＋FK磷化壓濾機（系統(tǒng)配置見圖3）

圖3 沉淀槽＋FK磷化壓濾機

    由圖3可見，此種除渣系統(tǒng)與前兩種相比也是除渣機的變化，F(xiàn)K系列壓濾機的基本工作流程如圖4所示。

圖4 FK系列壓濾機的基本工作流程

    “沉淀槽＋FK磷化壓濾機”除渣系統(tǒng)一般為進(jìn)口。FK系列壓濾機是全自動型的壓濾機，加壓過濾、通氣脫水、渣餅排出等全部工作過程采用PLC自動控制，得到含水量很低的渣餅，過濾過程采用過濾時間和壓力限制兩方面控制，整套系統(tǒng)自動化程度高，與磷化沉淀槽配合使用效果很好，是近年在汽車涂裝線上應(yīng)用較多的除渣系統(tǒng)類型，在商用車、轎車涂裝線上都有應(yīng)用。

但是此套系統(tǒng)也存在一定缺點，F(xiàn)K系列除渣機濾紙不能自動清洗反復(fù)使用，只能一卷濾紙用完后人工清洗，再次利用；系統(tǒng)長期工作后，在管道、過濾腔等部位會粘附部分磷化渣，系統(tǒng)不能整體自動酸洗，需要人工拆開清洗，清理比較麻煩；另外受除渣機處理能力限制，一般只用于產(chǎn)量不很大的汽車涂裝線（年產(chǎn)量少于10萬輛）。

    4、雙沉淀槽＋濃縮靜置槽＋FK壓濾機（系統(tǒng)配置見圖5）

圖5 雙沉淀槽＋濃縮靜置槽＋FK壓濾機

由圖5可知，磷化除渣系統(tǒng)的此種配置是在“沉淀槽＋FK磷化壓濾機”的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，目的是為了加大磷化渣的處理量，兩個斜板沉淀槽由自動閥控制輪換排渣，增加沉淀時間，提高磷化渣的濃度，排入濃縮靜置槽進(jìn)一步沉淀濃縮，清液從上部溢流到副槽內(nèi)由回收泵打回磷化槽。磷化壓濾機從濃縮靜置槽內(nèi)供液，濃度很高，提高了壓濾機的除渣效率，整套系統(tǒng)的除渣效率很高，一般用于產(chǎn)量較大的轎車涂裝線（年產(chǎn)量為15～20萬輛）。

全量過濾型除渣系統(tǒng)

 1、ALSI全過濾壓濾機（系統(tǒng)配置見圖6）

圖6 ALSI全過濾壓濾機

    該壓濾機由美國Air and Liquid Systems Inc.制造，基本的除渣原理與FK系列除渣機相同，但設(shè)備功能比FK系列有很大提高：處理能力大，系列產(chǎn)品中處理能力為20～1500GPM，用戶可根據(jù)需要選擇不同處理能力的產(chǎn)品；不需要設(shè)置磷化沉淀槽就可以滿足工藝對除渣能力的要求，磷化液全量過濾，除渣比較徹底，能保持磷化槽內(nèi)較低的渣含量；通過程序可以設(shè)定濾紙在排完渣后自動回卷，濾紙可自動多次重復(fù)使用；管道和過濾腔內(nèi)粘附的磷化渣可以通過酸洗的方式很方便的清除，降低了工人勞動強度。由于設(shè)備整機進(jìn)口，投資較大，一般用于產(chǎn)量較大的轎車涂裝線（年產(chǎn)量在20萬輛以上）。

    2、逆向（PS）過濾系統(tǒng)（系統(tǒng)配置見圖7）

圖7 逆向（PS）過濾系統(tǒng)

    該裝置是由日本帕卡設(shè)計工程公司推出的過濾系統(tǒng)，系統(tǒng)的主要設(shè)備有逆向（PS）過濾器、濃縮槽、壓濾機等。含渣的磷化液由泵P1從PS過濾器底部打入，過濾器內(nèi)部有70個過濾袋，過濾袋安裝方式與傳統(tǒng)的安裝方式相反，裝在金屬支撐網(wǎng)外面，澄清的磷化液透過過濾網(wǎng)袋返回磷化槽，磷化渣則附著在過濾網(wǎng)袋的外表面，經(jīng)2h的運轉(zhuǎn)后，磷化渣附著使得過濾器壓力上升，濾液量開始減少，此時逆洗程序自動開始。濾液出口閥關(guān)閉，逆洗壓縮空氣閥門自動打開，經(jīng)10s后過濾袋表面附著的磷化渣被壓縮空氣吹落，排入濃縮槽內(nèi)，約3～6min后程序自動返回過濾行程。

    濃縮槽內(nèi)的漿液被泵P2打入壓濾機進(jìn)行加壓過濾，然后再通壓縮空氣進(jìn)行脫水，澄清的磷化液透過濾紙返回磷化槽，磷化渣被壓成固體渣餅排出。

    該裝置由電腦自動控制，控制程序可根據(jù)需要調(diào)整，即使磷化液含渣量為100～200ppm時也能有效除渣，是一種全量過濾型磷化除渣系統(tǒng)。由于其單向流動的特點，操作十分簡單，且處理量大，可達(dá)到70m3/h ，與壓濾機配合使用可得到含水量很低的渣餅。不足之處是PS過濾網(wǎng)袋拆卸較麻煩，多用于大型轎車涂裝線，國內(nèi)由帕卡公司設(shè)計建造的涂裝線上應(yīng)用較多。

    3、板框壓濾機全過濾系統(tǒng)（系統(tǒng)配置見圖8）

圖8 板框壓濾機全過濾系統(tǒng)

    由圖8可見，此種除渣系統(tǒng)設(shè)備配置比較簡單，關(guān)鍵設(shè)備是板框壓濾機（如圖9所示），一般采用全進(jìn)口設(shè)備。工作時，自動閥AV2、AV3打開，AV1關(guān)閉，含渣磷化液由泵P1打入板框壓濾機，進(jìn)行加壓過濾，清液透過濾布回流磷化槽；工作一段時間之后磷化渣在過濾腔內(nèi)不斷聚積，阻力增大，管道壓力升高，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時，壓力傳感器PG發(fā)出信號，AV1打開、AV2關(guān)閉；然后自動閥AV4打開，自動開始通壓縮空氣脫水過程，脫水一定時間后，閥AV3關(guān)閉，然后AV4關(guān)閉、AV5打開，壓濾機內(nèi)部泄壓；接著開始自動卸渣程序，全自動卸餅裝置發(fā)揮作用，保證了磷化渣餅?zāi)茼樌麖陌蹇蛑星宄淙爰P，然后自動壓緊板框，開始下一個工作循環(huán)。

    由于設(shè)備自動化程度很高，設(shè)備開機后可以無人值守自動工作，另外壓濾機還可配備濾布自動清洗裝置，降低了工人勞動強度。

    由于國產(chǎn)的板框壓濾機普遍技術(shù)比較落后、自動化程度低、處理量較小、工作可靠性較差，所以用于磷化除渣的全過濾壓濾機基本全部是進(jìn)口產(chǎn)品，設(shè)備投資較大，一般用于對設(shè)備配置要求較高的轎車涂裝線。

  圖9  板框壓濾機

總結(jié)

    對比近年國內(nèi)新建的比較有規(guī)模的汽車涂裝線，除渣系統(tǒng)基本是上述幾種類型，基本可以歸結(jié)為“斜板沉淀槽＋壓濾機”和“全過濾除渣系統(tǒng)”兩種類型，一般建設(shè)方會根據(jù)資金狀況、設(shè)備產(chǎn)能、設(shè)備配置檔次等因素來選擇合適的除渣系統(tǒng)配置。隨著技術(shù)的進(jìn)步可能會有更先進(jìn)、使用效果更好的除渣系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，作為涂裝專業(yè)人員必須時刻加以關(guān)注。

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