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ABSTRACT Along with the development of the car coating technology and the requirements of environmental protection, and gradually improve domestic car coating line already pay more and more attention to environmental protection energy-saving coating new materials and new technology application. Design car coating line, and the working principle of coating equipment and parameters to match; At the same time, in order to pursue the painting line of high the lean and high flexibility, equipment selection should be used as much as possible through strengthening the domestic equipment, equipment maintenance to improve the whole production line to start the rate, so as to reduce the production line the construction cost; To fully understand and forecast the development of the new models, the new painting line should be able to meet the many varieties of production line, make the subsequent models on the production line production line transformation possible time. Now, according to the requirements of the design task, design with an annual output of 70000 cars of ordinary car electrophoresis painting workshop, choose the typical cathodic electrophoretic coating process. Process selected, according to the technology and years of production program requirements, design and calculation of the process. Process design including process flow, the process used to determine the technological standard, etc. Selection and calculation of the treatment process to the size and number of slot, the choice of the main equipment needed workshop. Finally the design of content of regeneration.Keywords: electrophoresis painting；coating process；electrophoresis groove；workshop design；electrophoresis equipments摘要 ABSTRACTII1绪论12电泳涂装22.1电泳涂装的发展概况22.2什么是电泳涂装22.2.1电泳涂装的定义22.2.2电化学反应的过程32.3设计前提32.3.1生产能力、车身尺寸和输送方式32.3.2车身涂层质量要求42.4工艺流程42.4.1工艺流程说明42.4.2电泳涂装工艺参数控制123电泳涂装设备设计与应用15 3.1电泳槽的设计与计算153.2电泳槽液循环系统与过滤装置173.3对流烘干室193.3.1对流烘干室的特点193.3.2对流烘干室的构成193.3.3对流烘干设备的计算204结论23参考文献 24致谢 251绪论电泳涂装实际上是漆的电镀（或电镀油漆），即将五金工件浸泡在漆液之中，通过电流（电场力的作用）使漆附着在工件之上。电泳涂装的最大特点是能使工件的每一个点、面、孔都能均匀地上漆。众所周知，对一些小型或多孔、多空隙的工件，诸如锁匙扣、眼镜框、弹簧等，喷漆、喷粉往往是比较难处理的：喷在工件上的少，喷飞的多，喷涂质量也不尽如人意，而电泳涂装却能恰到好处的解决这一顽疾，由于采用沉浸作业方式，可同时进行大批量涂着处理，真正做到表里如一、无孔不入，充分显示其优越的适应性能。在汽车生产中，由于轿车产量大，质量要求高，并都采取大批量的流水线生产方式，因此汽车的电泳涂漆都在现代化的涂装车间中进行。涂装车间是工厂组织设计的行政机构，它管理(包含)若干涂装工场。涂装工场是涂装作业场所，它可由若干条涂装线组成，涂装所用的设备和装置可称为涂装设备或涂装装置。借助于涂装设备进行日常的涂装操作，从物流角度看被涂物按工序流水作业，而称为涂装线。涂装车间设计得好坏，不仅影响产品的质量，而且也直接影响工厂的经济效益。现代化的涂装车间除了要具有工艺水平高、自动化程度高的涂装设备以确保涂层质量和产量外，还要有完善的环保和消防设施；资源、能源利用合理；物流通畅；涂装成本低；方便生产管理；对不同的涂装材料及不同的涂装对象有一定的适应能力。由此可见涂装车间设计是一项复杂得多专业综合性技术上作。现代的涂装工艺和装备虽已相当标准化，但要真正地掌握不容易，更不用说各装置的详细设计必须要有工科知识和经验。搞好涂装车间工艺设计的法宝是工艺和专门的技术诀窍，而绝不是简单的硬件布置和复制，而要使所有设备及其单独部件必须最佳地相互兼容适应。2电泳涂装2.1电泳涂装的发展概况 阴极电泳涂装最先在美国应用。早在20世纪60年代中期联邦德国BASF公司和美国PPG公司首先进行了阳离子型树脂的合成(即阴极电泳的研究)。1971年美国的PPG公司开始应用第一代阴极电泳漆。先在菲利普公司的电冰箱、洗衣机以及干燥机等耐腐蚀性能要求高的家用电器上作底漆。1976年6月美国通用汽车公司将汽车部件采用PPG公司第二代阴极电泳漆(CED-3002)获得成功。1977年开始正式用阴极电泳漆为底漆来涂装汽车车身。1978年美国通用汽车公司和福特汽车公司基本上把原来使用的65条阳极电泳涂装生产线改用新的阴极电泳涂装生产线。1977年日本和英国由美国PPG公司引进技术以后，他们的汽车涂装从19781979年也向阴极电泳涂装转化。到1978年底初步统计，世界上约有120条阴极电泳涂装线，其中美国有70条以上，日本有20条，欧洲有10条。到20世纪80年代初期几乎所有的汽车电泳线都由阴极电泳取代了阳极电泳涂装。基于浸漆涂装法存在多种缺点(涂膜上、下部不均，缝隙间的“溶落”现象，涂膜的耐腐蚀性差等)，现今几乎已被电泳涂装法取代。电泳涂装设备是在浸渍涂装设备的基础上，增加直流电源、UF、后清洗、过滤等装置及功能发展而成的。12.2 什么是电泳涂装2.2.1电泳涂装定义 带正电荷的电极称为阳极，带负电荷的电极成为阴极，水溶液中含有的带电粒子称为离子，离子是带电荷的原子和分子，阴离子带负电荷，阳离子带正电荷，如果大家都明白异性相吸的道理，问题就简单了，阴极带负电：所以它排斥负电荷而吸引正电荷。溶液中带正电荷的离子称为阳离子， 带负电荷的离子称为阴离子。这样，根据异性相吸的原理，阳离子（带正电荷）与阴极（带负电荷）相互吸引，由于阴极位置相对固定，故此阳离子便移向阴极，这种运动称为迁移。带负电荷的离子把带正电的树脂分子存在于阴极系统的溶液中。树脂的溶解性取决于阴，阳离子的电平衡。电泳漆沉积在阴极上时，此工艺称为阴极电泳，带正电荷的漆称为阳离子型电泳漆。跟电镀工艺相似，比如汽车保险杠度铬，电泳，电镀这两种工艺都是通过利用电流产生沉积。不同之处在于，电镀时沉积金属离子，电泳时沉积有机树脂分子。阴极电泳涂装是一种将被涂件浸入水稀释的涂料中，进行类似电镀上漆的涂漆工艺，通过在涂料中通直流电， 在阴极电泳涂装体系中， 被涂件作为阴极（带负电）。 油漆固体份带正电荷， 因此被吸引到阴极。2.2.2电化学反应的过程漆膜的电沉积过程同时包含有电解，电泳，电沉积，电渗等过程。电解是靠通电使导电液体分解。水电解生成氢气和氧气是大家最熟悉的电解例子。电解通常同时在一个或两个电极上析出气体。在电泳涂装过程中这种气体的析出却是不利的。它对后面将要讨论的重要特性“泳透力”有影响。由于气体析出与电流成正比，因此要避免在沉积过程中突然的电流波动，并且要将槽液电导率限制在特定的范围之内。这种电导的限制只是对油漆电导率的控制， 并不考虑由于磷化液的带入或去离子水质量差所导致的杂离子污染杂质离子物所产生的电导率作用。电泳是在一电势电压作用下，导电介质中胶体离子的移动过程。例如，发生在电泳涂装过程中电泳的是颜料粒子及胶体树脂粒子的运动(移动)，在这电势的作用下，这些粒子靠电泳过程移向阴极。电沉积就是油漆粒子沉积在一个电极上。带正电的粒子将聚积在阴极上，带负电的粒子会在阳极上聚集。由于这些带负电的粒子（称离子）使带正电的树脂保持在溶液中，它们有时被叫做平衡离子。涂料的漆基一般为阳离子型，沉积只发生在阴极上，它是一个不可逆过程。在阳极上不形成涂膜。电沉积的第一步是水的电化学分解（电解）。如果漆液PH值呈中性， 在阴极上最初的反应是产生氢气和氢氧根离子（OH-）,这个反应导致在阴极面上形成一高碱性边界层。当阳离子树脂（树脂及颜料）与氢氧根离子反应，变为不溶于水时，这就产生了沉积后的涂膜。但如果碱性边界层达不到大约12的临界PH值，将得不到不溶于水的涂膜。电渗是要讨论的最后一个过程，当涂料固体份在阴极上沉积之后，此涂膜为半渗透性。水份从阴极附近通过沉积过程排斥出来，引起涂膜脱水，这种涂膜已具有抗物理变形性。由于沉积涂膜的不溶于水性，允许用水清洗电泳板洗掉电泳带出的漆液。当被涂工件从电泳槽中出来时，在其表面上附着一层未沉积的槽液，为了获得外观良好的电泳漆膜，必须将带出的槽液洗掉。总之， 当加电压于装有导电溶液槽中的两个电极时，就产生溶液的电解和带电粒子的电泳，在阴极上发生聚积或沉积。这个过程一直持续到整个阴极表面被连续，均匀的涂膜所覆盖。22.3设计前提 2.3.1生产能力、车身尺寸和输送方式被涂物尺寸(长宽高)：2500mm2000mm1610mm最大挂件质量500kg/件最大挂件表面积60m2/件生产纲领：7万台/年净生产能力：200台/d，工作时间：23 h/d输送方式：前处理、电泳线采用悬挂输送机，悬挂输送机速度1.35m/min；车底喷涂采用反向滑橇；中涂、面漆喷涂线及其他部分采用滑橇输送系统。 2.3.2车身涂层质量要求满足中、高级轿车的涂层质量要求。电泳底漆、中涂漆和面漆的涂膜厚度的要求不一样，电泳漆：外表面18um，内部空腔11um；中涂：外表面3040um，内表而1520um；面漆：金属底色漆1220um或素色漆2025um，清漆3550um。2.4 工艺流程 手工清理准备工件上线热水喷洗预脱脂喷洗脱脂液浸洗（带喷）水浸洗（带喷）水喷洗表面调整喷浸磷化浸处理（带喷）水浸洗水喷洗纯水浸洗纯水喷洗阴极电泳浸处理槽上喷洗超滤水喷洗超滤水浸洗（带喷）纯水浸洗（带喷）纯水喷洗纯水淋洗沥水下线转挂电泳漆烘干强冷表2.1 工 艺 流 程 一 览 表3 工序 工序内容温度 时间S节距 m线速m/min工位长度 m备 注1准备2前处理58154 min/台入口602.1预脱脂喷淋40506060槽间距（沥干）150152.2浸洗除油5560300120出槽喷洗槽间距（沥干）135152.3水浸喷洗常温12060槽间距（沥干）135152.4水浸喷洗常温6060出槽喷洗槽间距（沥干）135152.5浸活化入槽喷洗常温6060槽间距（沥干）135152.6磷化出槽喷洗5560180120槽间距（沥干）135152.7水浸洗及喷淋常温6060槽间距（沥干）135152.8水喷洗常温6060槽间距（沥干）135152.9纯水喷淋洗常温9060槽间距（沥干）13515180度弯道2.10净纯水浸喷淋常温6060槽间距（沥干）18015前处理总计8003电泳58154 min/台3.1电泳上电极3.2阴极电泳263018060含槽上喷淋槽间距（沥干）12015含副槽3.3UF水浸喷淋常温4060返流回3.2槽间距（沥干）150153.4UF水浸洗及喷淋常温30进/出60返流回3.3槽间距（沥干）150153.5纯水浸喷淋常温30进/出60槽间距（沥干）153.6纯水浸喷淋常温6060槽间距（沥干）135153.7滴水（沥干）常温12060出口603.8E/D烘干180190180058300强冷30060电泳总计800 2.4.1 工艺说明 1手工清理，工件上线 进入前处理线的工件表面允许有油脂，但不允许有锈蚀现象，在手工清理工位将对局部油污较严重处进行手工清除，并将工件挂上悬链进入前处理电泳线。 2脱脂 有效的车身车间清洗设备应具有分散并除掉车身上矿物油，润滑剂及冲压拉延油。用高压水及皂液进行良好的预清洗能提高磷化作业效果。清洗也可减少带入电泳槽的或电泳涂膜烘干时发生缩孔的污染物。漆膜烘干时出现缩孔的问题在翻边及焊缝处最明显。本工序为彻底清除工件上油脂而设置的，槽液温度5055；PH1012，处理时间分别为2（4）min，处理槽的槽体为碳钢制作，槽内设置蒸汽加热管组，槽液的温度将由人工设定；仪表自动控温，保持所需的处理温度。每天在脱脂槽中补充适量药剂，脱脂槽液定期更换排放，并冲洗干净后再泵入新鲜的脱脂液，槽体设有保温层以防止热能的无效散失。除油浸槽每小时循环34次。 3水洗 水洗工序中采用工业水对工件进行浸洗和喷淋洗涤，设补加水的手工阀及溢流设施，随生产量的大小人工调节补水量。采用热水洗的工序中槽体将有保温层，以防止热能的无效散失，在槽体内设置有蒸汽加热管道，槽内热水温度为4050，槽体内壁涂刷防腐涂料。（在本设计中，水槽一般不考虑加热。） 4纯水洗本工序采用的喷洗水，是已去除各类杂质离子的纯净水，在常温下对工件进行清洗，用以保持电泳槽液不致污染，并可提高电泳涂层的综合性能，纯水清洗槽由碳钢制成，内壁涂有玻璃钢涂层，以保持槽液不被污染，输送管道采用不锈钢材料制作。供给的纯水电导率，应在520us/cm2 之间。 5表调对工件表面使用钛盐或其它物质进行活化，是该工序之目的，主要作用是增加磷化膜晶体的成核点，提高结晶致密度，减少晶粒尺寸和重量，改善磷化膜的结构。表调工艺的良好，是形成优良磷化膜的重要保证。在水洗液中加入浓度为0.1%0.2%钛盐，在常温下使用，可以促使工件表面得到致密的磷化膜。该槽体由碳钢制成。在入槽前，采用表调液冲洗，可提高活化的能力，喷淋压力为1.01.5Pa；表调浸槽槽液每小时循环2次。槽液的输送采用不锈钢管道。 6磷化磷化技术的开发是为阴极电泳涂装而服务的。磷化材料的特性取决于可否控制晶体的结构。成功的磷化操作完全取决于车身的清洁程度，磷化膜均匀与否以及最终残留的去离子水电导率是否低。其它碎屑颗粒及除掉所有的磷化残渣。磷化膜应完全均匀，无条痕，花纹或染色斑痕。晶粒应小而致密，膜重与磷化方式相称。水洗用循环去离子水的水质要保持在10us/cm以下，而随后的新鲜去离子水洗的水质电导应低于25us/cm。磷化过的车身必须全湿或全干状态进入电泳槽。干湿不均匀可导致电泳膜产生花纹或斑痕。运输链设一个驼峰有助于沥净冲洗水残液。磷化和电泳之间的储存链，转移链及传送链要设封闭隧道，以防止悬浮于空气中的灰尘及油对车身的污染。此封闭隧道要有充分的通风，防止凝结及对产品的再污染。外露的储存链不能沿着磷化设备运行，因为空气中的磷化液雾可引起电泳漆膜产伸缩孔或其它缺陷。去离子水再生槽的布置太靠近未加保护的车身也可引起类似的问题。磷化液雾和去离子水再生仅仅是各种可能污染源的两种。不推荐用压缩空气吹除灰尘。原因是空气所带的污染物对涂层仍有损害的可能性。如使用加热烘设备时，车身温度要冷却到电泳槽液的温度。车身温度高也会增加油漆冷却设备的负荷。工件的磷化采用中温型磷化液，工件进行浸式磷化处理。处理时间 ：3 min工作液的温度 ：5055槽体由碳钢制成内壁涂敷玻璃钢，槽外设绝热层保温。槽液的输送采用不锈钢管道。槽体设外部循环系统及二级加热系统，可最大限度提高热效率，并减少槽液结渣和减少日常的设备维护保养的工作量，二级加热装置中的板式换热器，还设有专用的清洗系统，可保持热交换器及其管路系统的良好工况。 磷化后水洗槽，作为临时储液槽，以供主槽清理时槽液存放用；设备设有连续滤渣设施，可保持槽内溶液含渣量较低。加料装置可在每班定时测定槽液成份后，补加槽液用。 工件出槽时，采用磷化液喷淋，喷淋压力为，1.0 -1.5Pa；表调浸槽每小时循环2次。磷化槽每小时循环3-4次，层流。磷化装置设有温度自动控制装置，保持槽液的工作温度稳定，槽体上部的罩壳通道内，壁涂有1mm厚的玻璃钢涂层，罩壳通道还设有送风及排风装置，以保持工件表面不被污染和保持车间厂房内的空气清洁。 7.前处理温度的控制采用蒸汽和热水加热，周末停工48小时后各槽液体的温度设定如下： 预除油： 12 除油： 28 磷化： 27 在此条件下，各槽槽液温度升至工艺温度所需时间为2小时。4 预除油除油磷化温度506060加热方式蒸汽间接加热蒸汽间接加热蒸汽两级间接加热 8电泳 本工序采用的是阴极电泳，工件处在负电位。 工件电泳时间 ： 3min 工作槽液温度量 ： 2630 电泳工作电压 ： 约150V250V 电泳干漆膜厚度 ： 1822微米电泳槽的两侧设有走步平台以便工作人员对电泳槽体设备进行检查和维修保养。电泳槽是加有防腐、绝缘衬里的钢制槽。通常所采用的绝缘层为胺固化环氧树脂或聚酯 , 绝缘层必须能抗所有化学物质侵蚀 , 并能承受 600V 以上电压。其结构和容积应根据被涂工件的大小和电泳工艺的要求确定 , 副槽的大小为主槽的 1/10 ,设计时应考虑如何减少循环死角。 管道可用不锈钢或 PVC材料,接近电泳槽体的管道采用 PVC 管,管内流速保持在 180m / min 左右,热交换器应使用不锈钢,以保证使用寿命,不允许使用 Zn Cu和Al ,它们会损坏电泳槽漆,镀锌钢板不能用于槽液和原漆接触的表面,聚四氟乙烯可用于所有接触处。电泳槽的槽体用碳钢焊制，内涂58mm厚的绝缘防腐层，该涂层外表面光滑平整，并能通过15,000伏的耐高压试验。电泳槽设有漆液循环系统。槽液维持不间断循环，要求循环次数：16次/小时（增效）。当电泳漆投入槽中以后该系统将不间断的工作，因此为了保证不停机，应对该系统配置“备用电源”。槽内漆液将按一定的方向保持运动，液面的泡沫将被流口流入电泳槽副槽内。电泳槽液100%过滤，过滤精度为25微米。电泳漆槽的冷却系统，是为了保证槽液正常工作温度而设置的，其最大制冷量是以夏季电泳工作时的发热量为设计依据，冷却系统生产出低温水经过板式交换器冷却漆液。该系统包括冷冻机组，冷却水循环系统，冷却塔等。阳极采全套板式电极，内有不锈钢制的阳极并与整流器的阳极相联接，阳极板的外面为电渗析膜，及保护网套，阳极罩内有循环阴极液，对电极板进行冷却及调整电极液的PH值参数。电泳槽所采用的泵均为双机械密封防腐泵，并设有密封冷却系统的水接口及相应的循环系统。电泳调漆及补漆系统，每天由操作人员根据当天的电泳漆消耗量，进行原漆的调制及补加，补漆的操作宜在每个工作班次完成后进行，其设备有搅拌桶，输液泵及相应的管路系统。电泳漆储罐为钢制储罐，内壁涂防腐涂层3mm厚，储罐内设一组搅拌喷咀，该储罐用于电泳槽清理或维修时存放电泳漆液，当电泳槽清理完工毕以后，再由漆泵将电泳漆打回电泳槽中，漆罐用纯水清洗干净以后待下次再用。电泳整流变压器将外电源电压（暂定380伏）变为250伏左右，供给电泳整流器，整流器将提供合适的直流电压给电泳槽，最大额定电流为1200A。电泳槽的入口门设置电气联锁，电泳装置工作时不允许工作人员随便进入，并在工作时设警灯指示。9超滤系统电泳工艺中的超滤工艺是使用超滤膜在压力下来进行电泳槽液中的悬浮固体和水及低分子量的成份的分离的一种分离工艺。当电泳液流经超滤半透膜时，它将高分子量的物质截留，而让水和低分子量的物质透过。这也就是只有在一定分子量以下的物质才能通过超滤膜。超滤法是利用将涂料固体从可溶于水的物质中分离的方法来将电泳槽液中的固体浓缩分离出来的方法。在分离后得到清澈的超滤液。回收的涂料固体可以回到电泳槽，而超滤液则可用于水洗中使用。超滤工艺利用压力差和错流法来产生超滤渗透。一台超滤器就好像一个肾，它的作用就是去除有害物质。它原来是在电泳工艺中用作槽化学的pH控制的。使用它可以从电泳槽中去除过多的增溶剂、带入的污染物和低分子量的树脂，然后装桶或排向废水处理设备。后来，发现超滤液是对出槽的工件作水洗的理想的水洗液。使用超滤器产生超滤液作水洗可以使电泳工艺中通常所使用的水洗工艺采用闭路循环。只有少量的超滤液要流向废物处理设备来除去可溶于水的污染物，因为可溶于水的污染物会使电泳槽的电导升高。超滤液中含有去离子水、可与水混溶的协同溶剂、低分子量的树脂和增溶剂等。超滤液可用于对工件作洗去过量的涂料时的水洗用。超滤液的流速称为通量率。它的单位为加仑/天/平方英尺膜，或称为GFD。通量率这个单位也可以用加仑/分来表示（GPM）。要使通量率足够地高是十分重要的，这样就能保证产生足够的体积的超滤液来满足水洗工艺的需要。当电泳溶液通过超滤器时，它是横穿过超滤膜的。超滤器要有一定的横穿量才能使系统正常工作。超滤器的制造商都会说明所需要的以加仑/分表示的横穿量。来自电泳槽的涂料在超滤器中通过，被浓缩的涂料固体粒子会回到电泳槽。从涂料中分离出来的大约有1槽体积超滤液泵送到末道水洗工序，用来洗去黏附在电泳膜上的乳状膜。用于这步水洗的超滤液是在超滤工艺中分离掉涂料固体后的水并含有可与水混溶的协同溶剂、低分子量的树脂和增溶剂等成份。 10.循环搅拌系统槽液循环搅拌系统有以下三个主要功能:1)保持涂料均匀混合，防止颜料在槽液中析出、沉淀。2)进行过滤，除却槽液中的杂质颗粒及油污物质。3)经过热交换器，控制槽液温度。循环系统的设备包括:泵、管路、过滤器、换热器、阀门温度计、压力表等。循环系统工艺设计的要求:1)使槽液沿单一路线连续运转，且成层流状态，液面运动方向与运输链运动方向相同，实际经验证明:这样可以得到最洁净的车身。2)槽液循环过程中，确保液面流速不应小于0.2m/s；靠近槽底部的槽液流速最低为0.4m/s；槽液在循环管路系统内的流速必须都保持在0.4m/s以上，以防止在管路系统中沉淀。3)槽液的循环量要求为4-6个槽容量/小时，即以此来选择循环泵的流量。 在电泳槽液循环系统中，一般采用卧式及立式端吸式离心泵;分体卧式泵要求采用双机械封闭，因此需增加液封设备，通常采用洁净的超滤液或去离子水。本设计采取的是卧式泵。电泳槽的循环系统要24小时地全年工作。它所提供的搅拌作用可以防止溶液中的涂料固体沉降，它也分离电泳液中某些物质提供过滤作用，在循环中，它将槽液通过热交换器来使溶液冷却。循环系统由位于泵的堰箱中的水泵、过滤介质、袋式或桶式过滤器、用于冷却的热交换器、由PVC或CPVC或不锈钢所组成的管道系统、一系列增强搅拌、减少涂料固体在槽中沉积作用的喷射器等组成。循环系统使槽液搅拌以使涂料均匀并防止涂料中固体成分沉降。在大多数的系统中，循环系统被设计成使用一系列的喷射器将槽液沿着槽底向入口处移动。循环泵则位于出口处，它将槽液的表面层向着槽子出口端的泵井和堰箱运动。这样就使槽液形成头尾间的循环。泵井通常位于槽子出口端的溢流堰箱中。泵井和堰箱控制着槽子的液位、提供了槽液表面的液流、并且有助于防止在槽液的表面形成脏物的积累。 11制纯水设备 该设备将工业水经过离子交换柱处理后去除水中的杂质离子成为去离子水（纯水），出水量将满足工艺的需求，该设备另配备有一个“储水槽”以便存放生产出的纯水。 纯水的电导值 ：5us/cm2 纯水的使用点 ：（1）前处理结束后的浸喷淋。 （2）超滤以后的喷淋。 （3）电泳调漆。 （4）超滤水的制作。 （5）电泳循环泵密封槽。 （6）电泳极板极液槽。该装置还配备有输水管道及供水泵，将纯水送到上述各使用点，槽液的输送采用不锈钢管道；有些小口径管道也可以采用PCV材料制作。根据计算，前处理最大用量约为3.5t/ h，电泳用量大致一样，估计选择一台制水能力为8.t/ h的纯水装置就可以了。 12.涂料备用槽 对于电泳漆的储槽系统的设计也要包括循环，过滤和冷却。前端循环泵可配有阀门，每小时循环2次，这样的备用槽循环足以防止颜料沉淀。带喷射器的喷管配置要确保槽的所有部分都能搅拌到，槽底要倾斜并有最低点的集水槽，以便能将槽完全排空，此集水槽也应配置排向工业废水处的排放口，以排除槽的冲洗水，每次使用之后，要马上用去离子水冲洗备用槽。此槽要用双组分环氧涂层衬里，以防止槽的内表面气相腐蚀。相同的设计适用于超滤液的备用槽。如果设计适当，可以供电泳漆备用槽及管路来达此目的。备用槽的容量与主体槽相同即可。 13.电源 电泳用直流电源,根据电泳涂料施工工艺的要求确定,阴极电泳涂料要求在(0- 400) V电压范围。本设计使用的是250V。电流应根据涂装工艺要求确定,一般每平方米涂装面积约需10A 的电流容量。大型工业用电泳电源,除有足够的电压幅度电流容量外,还应具有自动调压、保护、安全连锁装置。电泳通电方式有两种 ,一种是通电后进槽 ,一种是进槽后通电。两种方式均有缺陷,通电后进槽使漆膜外观不好,进槽后通电系统过于庞大,需要的费用高。进槽后两阶段的通电方式可以高效地利用电源,并获得较高的泳透力。本设计采用的是进槽后通电。 14热交换系统电泳涂装过程中，由于电解反应产生的热量、泵机械搅拌转化的热量、被涂工件带入的热量及施工环境温度的影响，槽液温度变化较大，因此，对电泳槽的温度必须有一个控制装置。 一般情况下，槽液温度控制:冷却用7-10的冷水;加热用40-45的温水。整个调控系统由热交换器、泵、水源(冷、热)循环管路、温水加热器、冷却机组、温度控制器、调节阀等组成。 热交换器一般安装在主循环管上，袋式过滤器之后，其压力要始终超过冷却水的压力，以防槽液污染。 热交换器可使用不锈钢制造的板式或列管式换热器，并应装有排放口及去离子水冲洗连接管路。根据进出口压力读数，定期进行清洗。本设计采用的是板式换热器。 为了便于槽液温度自动调节，通常采用测温元件与冷却水进出电磁阀(气动阀)联锁装置。5 2.4.2电泳涂装工艺参数控制电泳涂漆需要控制的参数包括：槽液固体分、槽液pH值、槽液电导率、槽液温度、电泳电压等。（1）槽液固体分 电泳原漆的固体分一般在40%-60%，阳极电泳漆槽液固体分为10%-15%，阴极槽液固体分为20%。槽液固体分对槽液稳定性、泳透力及涂膜厚度和外观质量等都有一定的影响。槽液固体分低，槽液稳定性差，颜料沉降严重，泳透力亦下降，最终使得漆膜薄而粗糙，并产生针孔，防护性能差。槽液固体分过高，漆膜厚度增加，电渗性能下降，漆膜粗糙、橘皮。另外由于工件带出液浓度高，需要大量超滤液冲洗，使超滤系统的负荷增大，影响其正常工作。因此，电泳槽液固体分必须给予控制，阳极电泳控制在10%-15%之间，而阴极电泳漆严格控制在20%0.5%。（2）槽液pH值 槽液pH值代表着漆液的中和及稳定性。漆液的中和度不够，树脂的水分散性差，漆液易凝集沉降。若中和度太高，槽液电解质浓度大幅度增加，电导值升高，使电解作用过于激烈，电解产生的大量气泡会造成漆膜粗糙。另外，过量的中和剂使得槽液对漆膜的再溶解性增加。一般地阴极电泳漆的pH5.8-6.7，阳极电泳漆的pH7.5-8.5.。对阳极电泳漆来说，pH值的进一步升高还会造成树脂水解而使稳定性变劣；阴极电泳漆pH的进一步降低使设备腐蚀变得更为严重。在pH大于5.8时，可采用不锈钢材料来避免设备腐蚀问题。本设计就是阴极电泳漆，pH为6.2。由于pH值的变化对槽液稳定性和电导率变化的影响很大，因此槽液pH值严格控制在0.1变动范围内。（3）电导 电导跟槽液pH值、固体分、杂离子含量有关。漆前处理时冲洗水中的杂质、电泳时磷化膜溶解、配槽用水纯度低等，都使槽液杂离子浓度增加。因此槽液电导总是处于不断增加的趋势。电导增加使电解作用加剧，工作电压和泳透力下降，漆膜粗糙多孔。阴极电泳漆的电导率一般在1000-2000uS/cm，阳极电泳漆液的电导率则较高。电导率的控制范围一般在300uS/cm.为了减少杂离子进入电解槽，冲洗水和配槽用水的电导率应小于25uS/cm；由pH值引起的电导偏高通过排放阳极（或阴极）液来降低；由槽液杂离子引起的电导偏高则通过排放超滤液来调整。（4）槽液温度 槽液温度升高，树脂胶粒的电泳作用增加，有利于电沉积并提高涂膜厚度。但温度过高使电解作用加剧，涂膜变得粗糙、流挂；另外也使槽液变质加快，稳定性变劣。温度太低时，槽液黏度增大，工件表面气泡不易逸出，也会造成涂膜粗糙。一般阳极电泳漆的温度在2025，阴极电泳漆的温度在2830，而厚膜型阴极电泳漆则在3035之间。由于电泳涂装时，一部分电能转化为如热能，槽液温度总是不断升高，应设置换热系统，将槽液温度控制在1的范围内，防止涂膜质量的不稳定。本设计采用30。（5）电压 电泳涂装时，湿膜的沉积量和溶解量相等时的电压称为临界电压。工件在临界电压以上才能沉积上漆膜。但电压升高到某一值时，湿膜被击穿，产生粗糙、针孔、臃肿等缺陷，此为破坏电压。因此工件电泳涂装的工作电压在临界电压和破环电压之间。除了电泳参数会影响工作电压外，电泳漆本身的特性对工作电压会产生显著差别。例如普通阳极电泳漆的工作电压仅几十伏，而阴极电泳漆的工作电压高达250V左右。电压的升高，使得电流得以增加，用于沉积的电量增加，涂膜变厚；电压升高也使得电场力增加，泳透力也大幅度提高。 表2.2 工作电压与漆膜厚度和泳透力的关系电压/V膜厚/um泳透力/cm1251752252753258.513.016.5303321.625.427.930.532厚膜型阴极电泳漆工作电压对涂膜厚度的影响更为明显。在150V、200V、250V电压下，涂膜厚度分别可达25um、30um及35um。本设计的涂膜厚度为35um。虽然提高固体分或温度等电泳参数能增加涂膜厚度，但也带来一些其他不利影响。因此在实际生产过程中，若要增加涂膜厚度，可在工作电压范围内适当地提高工作电压。同一种电泳漆在不同金属材料表面上的破环电压有较大差别，例如阴极电泳漆在冷轧钢板上的破环电压最高可达350V，而镀锌板却只有270V左右。因此不同金属混合涂装，应在不同的工作电压下进行。电泳时为了避免起始电流过大，一般采取由低电压向高工作电压过度的方式进行电泳涂装。对于连续通过式生成方式，采取带电入槽、两段或三段家电压方式通电，第一段为工作电压范围的低限，后段为工作电压的高限，使电泳过程中电流强度均匀以至均匀地全部覆盖上涂膜。带电入槽时工件表面不允许挂有水珠，否则漆膜表面会产生水斑印迹；另外在线速度2m/min时，会在漆面产生条纹。间歇式生成方式采取浸入后通电，故不会产生上述病症，一般于前15-30s施加低工作电压，然后升至高工作电压提高泳透力。（6）电泳时间 随着电泳的进行，工作表面湿膜逐渐增厚，绝缘性增强。一般在2min左右，湿膜已趋于饱和，不再继续增厚，此时在内腔和缝隙内表面，随电泳时间延长，泳透力提高，便于漆膜在内表面沉积，因此电泳时间都在3min左右。（7）极距和极比 工件与电极之间电泳漆液的电阻随着极距增加而增大。由于工件具有一定形状，在极距过近时会产生局部大电流，造成涂膜厚薄不匀；在极距过远时，电流强度过低，沉积效率差。电泳漆膜的极间距离一般在150-800mm之间，对于零部件可取300mm，车身等大部件可取500mm，简单形状的工件极距还可以缩短。极比对阳极电泳漆来说，常取1:1，因为阳极电泳的工作电压低，泳透力差，增大对电极的面积对提高泳透力和改善膜厚均匀性均有好处。阴极电泳时，工件与电极的面积比则取4:1，工件表面电流密度分布均匀并有良好的泳透力。电极面积过大或过小都会使工件表面电流分布不均匀，或泳透力差，或造成异常沉积。（8）电泳漆稳定性 电泳原漆的常温贮存稳定性应不少于1年，或40-60存放在1个月以上。槽液在40-50存放稳定性应在1个月以上，其连续使用的稳定性应在15-20周。槽液的稳定性跟槽液的更新速度也有关系。一般说，对大批量生产，槽液的更新期在1-2个月以内的，只要按槽液固体分及时补加便能保持槽液的良好稳定性；更新期在2-3个月的，也很容易保持稳定生成；更新期在4-6个月的，需对电泳参数全面进行分析测试和调整才能满足生产的正常进行，管理要求高，难度较大；更新期在6个月以上时，槽液稳定性很差，工艺参数很难调整，对于成本高的阴极电泳漆，一般就不再建议采用。本设计的更新期在3个月左右。63电泳涂装设备设计与计算3.1电泳槽的设计与计算 电泳槽是电泳涂装作业的浸槽(或称主槽)，形状有船形和矩形两种。矩形电泳槽适用于垂直升降的间歇式生产，其内部大小取决于被涂物(或装挂吊具）的尺寸。船形电泳槽适用于大量流水连续式生产，其两端的斜坡长度取决于被涂物出入槽的角度；平段的长度根据链速和泳涂时间确定。链速和泳涂时间确定。根据输送被涂物的轨迹。求取必要的最小限度的主槽形状，为保证槽液较好的搅拌状态和最佳的极间距，电泳槽容纳被涂物要留有间隙。对于本课程的设计，由于生产量较大，所以选择船形电泳槽。 在电泳槽的出口端设有溢流槽(也称辅槽)。它的作用是承接电泳槽表面流带入的泡沫和尘埃，并有消除泡沫的功能。主槽与溢流槽之间设一可调堰，以调节槽液位及表面流动状态。槽液到溢流槽的落差最大不许超过150mm一般为50mm以内)，以防起泡。备用槽是供清理、维修电泳槽时，储存电泳槽液之用，故又称转移槽或倾卸槽。其形状取决于安置的场所，可以是长方形，槽车或圆柱形。备用槽的容量应能容纳全部槽液，并留有足够的余量。电泳槽的备用槽应具有足够的强度和刚性，防止装满槽液时变形，一般采用6-10mm厚的低碳钢板双面焊接而成，所有的缝应平滑无砂眼，槽外壁用槽钢加强。1.计算依据(1)采用设备的类型 通过式电泳涂漆设备(2）最大生产率按涂漆面积计算 1080米2/小时按重量计算 8280公斤/小时（3）挂件最大外形尺寸长度（沿悬挂输送机移动方向） 2500mm宽度 2000mm高度 1610mm（4）最大挂件涂漆面积 60米2（5）处理工件的工艺条件 电泳漆液材料 水性阴极电泳底漆 处理电泳时间 3min 槽液工作温度 26-30（6）悬挂输送机速度 1.35米/分2.槽体尺寸的计算（1）主槽长度的计算L=l+2l1+l2-2Rsin式中 L 主槽长度（mm） l 挂件最大长度（mm） l1 悬挂输送机垂直弯曲段的水平投影长度（mm） l2 悬挂输送机所需的水平长度（mm） R 悬挂输送机垂直弯曲段的弯曲半径（mm） 悬挂输送机垂直弯曲段的升角（度）式中取R=3000mm，=40其他各项计算如下：悬挂输送机水平投影长度的计算l1=1.1918h/+0.0.7280Rh/=H2-H1H1=h+h1+h2+h3式中取h1=220，h2=250，h3=1000H1=1610+220+250+1000=3080mmH2=H+h+h0+h3+R(1-cos)式中 h/悬挂输送机的升降高度差（mm） H1挂件在最低位置时的悬挂输送机轨顶标高（mm） h挂件最大高度（mm） h1电泳涂漆设备槽体底座高度（mm） h2最大高度的挂件至槽底的最小距离（mm） h3最大高度的挂件顶部至悬挂输送机轨顶之距离（mm） H2挂件在最高位置时的悬挂输送机轨顶标高（mm） H电泳涂漆设备的主槽高度（mm） h0最大高度的挂件底部至槽沿的最小距离（mm）式中取h0=120H2=2380+1610+120+3000（1-cos40）=4812mmh/=5512-3080=1732mml1=17321.19830000.7280=4259mm悬挂输送机所需的水平长度的计算l2=vt-0.0349R式中v=1350mm/分，t=3min，R=3000mm=arccos(1-h5/R)式中 v悬挂输送机的移动速度（mm/分） t电泳时间（分） h5最大高度的挂件浸没在漆液的最小深度（mm）取h5=150mm，则=arccos(1-150/3000)=18.18，则l2=135030.0349300018.18=2147mm将上面计算数值代入总式，则L=2500250832147-23000sin40=9335mm（2）主槽宽度的计算B=b2(b1+b2+b3+)式中 B主槽高度（mm） b挂件最大宽度（mm） b1挂件至电极间的距离（mm） b2电极至槽内壁间的距离（mm） 槽壁夹套厚度（mm） b3槽外壁至支撑型钢外沿的距离（mm）取b1=250mm，b2=50mm，=250mm，b3=90mm，则B=20002（2505025090）=3280mm（3）主槽高度的计算H=h+h1+h2+h3+h4式中 H主槽高度（mm） h4槽沿至漆面的距离（mm）取h1=200mm，h2=220mm，h3=150mm，h4=200mm，则H=1610200220150200=2380mm3.2电泳槽液循环系统和过滤装置 电泳槽液自配槽后就应连续循环搅拌，因故障停止搅拌时间不应超过2h。循环搅拌的主要功能有以下五点： 保持槽液均匀混合和防止颜料在槽中或被涂物的水平面上沉淀;提高车身内表面的涂装效果；表面洁净化。 槽液循环经过滤器，除去槽液中的颗粒状的尘埃和油污。 保持槽液的温度均匀，通过使用热交换器交换掉由涂装的电能和泵工作的机械能转换成的热量。 及时排除电泳过程中在被涂物表面上产生的气体。借助UF装置采取UF液。电泳涂装生产线的循环配管多而复杂，由泵、阀、管路按各自的功能组合而成。槽液循环系统一般由循环过滤、循环热交换、超滤、三条回路组成。在槽液循环过程中，应确保液面流速不小于0.2m/s，靠近槽底部槽液流速最低0.4m/s,喷时器应安装在距槽底70-80mm处。在连续式生产场合，槽液流向与被涂物(如车身)前进方向一致，液流速度一般要为车身移动速度的2-4倍。槽液在循环管路系统内的流速必须都保持在0.4m/s以上(管中最佳流速2-3m/s)，才能防止管路系统的沉淀。泵。分体卧式泵已成功地用于阴极电泳系统，泵的材质用不锈钢。泵的转速为1450r/min为宜。在线上不设备用槽，而在库中备有备用泵供检修用，消除备用泵管路的涂料沉积。 管路。阴极电泳涂装的管路一般都用不锈钢管，在阴极电泳槽内分布的喷管用PVC管和塑料喷嘴，所以管路布置都要有一定的倾斜度，以允许完全排净，而且排放口要装低点。阀。在电泳系统中闸阀、偏心阀、球阀和蝶阀都可用，其结构、材质及布置对延长使用寿命都很重要。蝶阀用得较多，其阀片及轴只能用不锈钢制造。阀座要用聚四氟乙烯，阀门要尽可能地靠近“T”形结构安装。以使阀面得到冲刷，不形成死角。过滤器。电泳涂装是薄膜涂装（10-20um），因而很容易显现垃圾和颗粒漆膜弊病，必须设置过滤器除去槽液中的垃圾。为确保电泳涂膜的外观质量优良，对槽液过滤流量，最低要求不应小于1次/h（槽容积）。在条件允许的情况下，在槽液的全部循环管路中、电泳后清洗的循环U
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