自行车车架涂装工艺设计

自行车车架涂装工艺 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 沈阳理工大学 涂装工艺课程设计说明书 学院: 环境与化学工程学院 专业: 应用化学 班级: 10831 学号: 1008030111 学生姓名: 陈绍诚 导师姓名: 赵春英 完成日期: 2013年6月25日 课程设计任务书 目录 第一节:工艺 流程图 破产流程图 免费下载数据库流程图下载数据库流程图下载研究框架流程图下载流程图下载word -------------------------------------------------2 第二节:工艺设计说明----------------------------------------------2 一、前处理--------------------------------------------------------------------2 二、涂装-----------------------------------------------------------------------5 第三节:设备选用----------------------------------------------------6 第四节:废液处理----------------------------------------------------7 一、设备 二、废液处理 第五节:设计评述及工艺汇总-------------------------------------8 【参考文献】 前言 自行车是由人力脚踏驱动的、有两个车轮的陆地交通车辆，俗称自由 车、脚踏车或单车(在日本称为“自転车”;在中国大陆、台湾通常称其为“自行车”或“脚踏车”;在港澳则通常称其为 “单车”)。自行车无噪音、无污染、重量轻、结构简单、物美价廉、使用和维修方便，既能作为代步和运载货物的工具，又能用于体育锻炼，因而为人们所广泛使用。自行车发展到现在在使用功能上说变化已很少了，现在自行车的主要发展在于车架的造型行变化，表面的处理如烤漆、商标的变化使其外观更美。自行车车架作为整个自行车的骨架，最大程度地决定、影响了骑行姿势的正确性和舒适性。车架一般是由热轧钢板经冲压成型、铆接或焊接组装而成,由于车架系车下部件,使用条件苛刻,要求有较好的耐腐蚀涂装保护,其主要涂装工艺有喷漆、浸漆和阴(阳)极电泳涂装。以一条自行车车架涂装生产线为例,论述了以碳钢为基材的涂装生产线，并设计合理的涂装前处理工艺以及涂装工艺和后处理工艺。详细介绍了各个工序的工艺配方及工艺条件，简单绘制了工艺流程示意图。 设计思路:首先确定车架基材(碳钢)，根据基材选择前处理工艺。前处理过后是涂漆，一般先涂底漆，再涂中间漆，最后涂面漆，为了提高防护性和装饰性，在涂面漆后进行罩光。涂漆过程中的涂装方法选择操作方便，效果达标的方法。根据基材选择合适的底漆以及配套性的中间漆和面漆，整个工艺过程所使用的溶液以及漆料应该是价格实惠，无毒无害无污染。 与阳极电泳涂装法相比，它具有如下优点:被涂物不发生阳极溶解，使涂膜与底材的附着力和防腐蚀性能均有所提高;漆基中含有防止底材腐蚀的基团(如含氮基团)，耐腐蚀性和泳透力均高于阳极电泳涂料，因而使被涂物的内腔和焊缝泳涂得更好。所以涂底漆选用阴极电泳。由于基材是 碳钢，选用的涂料是环氧树脂阴极电泳涂料，它具有抗腐蚀性能及机械性能优异、泳透力高、漆膜外观优良等特点，尤其防腐性能优越，产品调配、使用、管理方便，安全性好，对环境污染小，具有良好的施工和贮存稳定性。 对于中间层，采用涂装效率高，涂膜质量好的无空气喷涂。所用涂料是881-Z01环氧云铁中间漆，由环氧树脂、片状云母氧化铁、助剂、改性固化剂等组成的双组份涂料，具有优异的抗渗透屏蔽性能，良好的耐水、耐海水性能，耐化学品性能优异，漆膜坚韧，耐冲击。主要用于底漆和面漆之间，主要作用是增加涂层厚度，降低造价，提高涂层的抗渗透性能。 面漆采用可喷范围广，生产效率高，适用性强的空气喷涂。由于前道漆采用环氧云铁中间漆，为了与其配套，所用面漆使用丙烯酸聚氨酯面漆，是一种防护涂料，良好的耐水性，漆膜坚韧，光泽好，具有优异的装饰性能。 罩光可选用聚氨酯清漆，其漆膜丰满光亮，坚硬耐磨，附着力强，并且具有耐湿，耐潮，适用于木器，家俱及金属制品表面作保护之用 设计方案:对于碳钢基材，前处理工序主要包括除油、除锈，中和，表调，磷化;涂装工序主要包括涂底漆(阴极电泳涂装)，涂中间漆(无空气喷涂)，涂面漆(空气喷涂)，罩光(空气喷涂) - 1 - 第一节 工艺流程图 第二节 工艺设计说明 一、前处理 1 、化学除油 化学除油是利用热碱溶液对油脂的皂化和乳化作用，将零件表面油污除去的过程。 碱性 - 2 - 溶液包括两部分:一部分是碱性物质，如氢氧化钠、碳酸钠等;另一部分是硅酸钠、乳化剂等表面活性物质。碱性物质的皂化作用除去可皂化油，表面活性剂的乳化作用除去不可皂化油。化学除油具有工艺简单、操作容易、成本低廉、除油液无毒、不易燃等特点。 NaOH 60,80g/L 温度 80 ,90? Na2CO3 20,60g/L 时间 2,10min Na3PO4 15,30g/L pH 12,14 Na2SiO4 5,10g/L 2、热水洗 流动热水 温度 ,80? 时间 20,30s pH 8,9 3、冷水洗 流动冷水 温度 常温 时间 20,30s PH 7 4、电解除油 电化学除油除了具有化学除油的皂化与乳化作用外，还具有电化学作用。在电解条件下，电极的极化作用降低了油与溶液的界面张力，溶液对零件表面的润湿性增加，使油膜与金属间的黏附力降低，使油污易于剥离并分散到溶液中乳化而除去。在电化学除油时，不论是制件作为阳极还是阴极，其表面上都有大量气体析出。当零件为阴极时(阴极除油)，其表面进行的是还原反应，析出氢气;零件为阳极时(阳极除油)，其表面进行的是氧化反应，析出氧气。电解时金属与溶液界面所释放的氧气或氢气在溶液中起乳化作用。因为小气泡很容易吸附在油膜表面，随着气泡的增多和长大，这些气泡将油膜撕裂成小油滴并带到液面上，同时对溶液起到搅拌作用，加速了零件表面油污的脱除速度。由于阳极除油不彻底，而阴极除油彻底但容易使碳钢件产生氢脆，所以一般情况下采用阴阳极联合除油。 NaOH 10,20g/L 温度 60,80? Na2CO3 50,60g/L 电流密度 5,10A/dm2 Na3PO4 50,60g/L 时间 阴极1min 阳极15s 5、酸洗 利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物的方法称为酸洗。是清洁金属表面的一种方法。氧化皮、铁锈等铁的氧化物(Fe3O4，Fe2O3，FeO等)与酸溶液发生化学反应，形成盐类溶于酸溶液中而被除去。 HCl 20,,80, 温度 50?,80? 时间 1min 6、冷水洗 流动蒸馏水 温度 常温 时间 1min PH 4,5 7、 中和 相当量的酸和碱互相作用生成盐和水。所生成的物质失去酸和渐的性质。这种反应是所 - 3 - 有的酸和碱的特征。中和反应是化学反应中复分解反应的一种，是指酸和碱互相交换组分，生成盐和水的反应，在中和的过程中，酸里的氢离子和碱中的氢氧根离子会结合成水。中和反应的过程会释放热量，属于放热反应，其中酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热叫做中和热。该工序的中和是为了除去酸洗中的盐酸。 Na2CO3 10,20g/L 温度 40,50? 时间 1min PH 9,11 8、水洗 流动蒸馏水 温度 常温 时间 1min 9、表调 简单的讲:表调是为磷化而作准备的。通常是用弱碱性的胶体磷酸钛盐溶液对钢铁表面进行处理，其活化过程可简述为，磷酸钛盐在水溶液中形成胶体乳液，正常情况下，带负电荷的胶体钛粒子(其粒径为100,1000nm)吸附在工件表面上，形成无数个活性点(Ti盐)为磷化晶体生长提供晶核，磷化时首先在表面活性点上形成磷酸盐晶核，然后晶体继续生长生成磷化膜。 多聚磷酸钠 3g/L 温度 55,65? K2TiF6?H2O 1g/L 时间 30,90s NaH2PO4 1g/L pH 4,5 方式 沉浸 10、水洗 流动蒸馏水 温度 常温 时间 1min 11、磷化 磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是:给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀;用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力;在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。 磷化处理工艺应用于工业己有90多年的历史，大致可以分为三个时期:奠定磷化技术基础 时期、磷化技术迅速发展时期和广泛应用时期。磷化按磷化液成分分类可分为锌系磷化、锌钙系磷化、铁系磷化、锰系磷化、复合磷化。该工艺过程中选用锌系磷化。 Zn(H2PO4)2 40g/L 温度 60,70? Zn(NO3)2 120g/L 时间 3,7min 总酸度 80,85点 pH 2,3 游离酸度 6,6.5点 方式 沉浸 12、热水洗 流动热水 温度 ,70? 时间 1min 13、冷水洗×2 流动蒸馏水 温度 常温 - 4 - 时间 1min 二、涂装 1、阴极电泳(底漆) 阴极电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，以被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型(带正电荷) 它是将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽中作为阳极，在槽中另设置与其相对应的阳极，在两极间通直流电，在被涂物上析出均 一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。与传统的溶剂型涂料和其它浸涂、喷涂水性烘烤漆相比，环氧树脂阴极电泳涂料具有一定的优越性:涂底漆工序可实现完全自动化，适用于大流水生产;可得到均一的膜厚;泳透性好，提高了工件内腔的防腐蚀性，尤其是阴极电泳涂膜的耐腐蚀性;涂料利用率高;安全性比较高，是低公害涂料;涂膜的外观好，烘干时有较好的展平性。 环氧树脂 1.0 温度 常温 二乙醇胺 1.2 时间 1,3min 甲苯二异氰酸酯 1.0 pH 6.0 异辛醇 1.1 2、二级冲洗 二级冲洗是对电泳涂层做两次冲洗。在次系统中，超滤透过液仅供给最后一级(第二级)冲洗水槽。第一级冲洗用水是由第二级冲洗之后的水来补充的。二级冲洗可减少对超滤液的需要量，涂层的冲洗质量也较好。 3、冷水洗 流动蒸馏水 温度 常温 时间 1min 4、烘干 5、无空气喷涂(中间漆) 无气喷涂是利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增压泵将液体状的涂料增压，然后经高压软管输送至无气喷枪，最后在无气喷嘴处释放液压、瞬时雾化后喷向被涂物表面，形成涂膜层。由于涂料里不含有空气，所以被称为无 空气喷涂，简称无气喷涂。 881-Z01环氧树脂 52.0, 黏度 0.22,0.24Pa?s 铝粉浆 10.0, 压力 ,11.77MPa 催干剂 2.2, 二甲苯 6.8, 云铁 13.0, 氧化铁红 1.0, 偏硼酸钡 12.0, 氧化锌 4.0, 6、烘干 7、空气喷涂(面漆) 空气喷涂是目前油漆涂装施工中采用得较广泛的一种涂饰工艺。空气喷涂是利用压缩空气的气流，流过喷枪喷嘴孔形成负压，负压使漆料从吸管吸入，经喷嘴喷出，形成漆雾，漆 - 5 - 雾喷身到被涂饰零部件表面上形成均匀的漆膜。空气喷涂可以产生均匀的漆，涂层细腻光滑;对于零部件的较隐蔽部件(如缝隙、凹凸)，也可均匀地喷涂。用于各种材质、形状大小不 同的工件涂装，如机械、化工、船舶、车辆、电器、仪器仪表、玩具、纸张、钟表、乐器等。 羟基丙烯酸树脂 55.0, 黏度 0.35,0.46Pa?s 钛白粉 25.0, 压力 0.4MPa 填料 6.5, 流平剂 2.0, 分散剂 3.5, 干燥剂 1.5, 防沉剂 2.0, 混合溶剂 4.5, 8、烘干 9、罩光 为了保护漆层(或贴花)、提高面漆层的光泽及装饰性，面漆层最后涂一道清漆的工序。 原料固化剂 97.75, 无水溶剂 2.25, 羟基醇酸树脂 84.8, 催化剂 0.54, 流平剂 0.45, 溶剂 14.2, 10、烘干 第三节 设备选用 1、前处理工艺过程中，采用全浸式处理，利用天车将工件吊浸于药液池中，通过物理及化学方式，完成对工件表面的处理。适合于表面复杂，生锈严重的工件脱脂、皮膜槽设置气管，对处理液进行搅拌视工件的具体情况，可在药液槽内设加热装置，提高处理效率设置简单 2、所用的化学除油水槽，酸洗水槽，中和水槽，表调水槽，热水水洗槽，冷水水洗槽均为PP材质的水槽;电解除油水槽采用铁板制水槽。 3、加热系统采用不锈钢板式换热器，槽液加热到工艺温度所需时间 最长为4h。 4、烘干设备:烘干设备包括电泳、中涂、面漆烘干室，采用π型结构。 烘干室保温层厚度为150?，内皮材料为渗铝钢板，外皮材料为镀锌波纹板。保温材料采用 3密度为120kg,m的矿物棉。 5、磷化设备:由于自行车车架的体积比较小，所以采用喷淋磷化设备即喷淋式清洗机。 通道式前处理设备:结构包括贮液槽、泵、喷射系统通风系统及包覆喷射系统的壳体。 贮液槽:作用是贮存和净化槽液，保证槽液的正常工作循环 设备壳体:是连接各部件的主体。 喷射系统:完成工件喷淋的主要工作部分，包括喷管、喷嘴、水泵。 加热装置:基本与侵渍设备相同。 通风装置:喷射式前处理设备的通风装置作用第一是在设备进出口设置抽风，以防止喷淋区的槽液蒸汽扩散至车间内;第二是在表面调整和磷化工序送风，在磷化后抽风，以抑制 磷化酸雾的不良影响。 6、电泳涂装设备:除车架全浸入的电泳槽外，还要有一套设备系统来保障。主要由漆液搅拌设置、直流电源、导电机构、冲洗设备、烘烤设备、挂具。电泳槽采用圆弧形状，电泳槽 - 6 - 体用6.5mm厚碳钢制作，6mm厚的环氧玻璃钢做衬里，保证衬里的绝缘性能;泵循环搅拌;恒压直流电源;滚轮导电机构;烘烤设备采用红 外线烘炉;挂具采用铜制材料。 7、无空气喷涂设备:无空气喷枪。 8、空气喷涂设备:压送式喷枪。 第四节 废液处理 一、设备 混凝反应法处理涂装废水装置，一般应包括废水贮槽、前处理槽、原水贮槽、反应沉淀槽、反应气浮槽、清水槽，若干废水贮槽分别管道连接置有COD在线控制仪的前处理槽。前处理槽由破乳区、PH调节区、混凝区组成，前处理槽出水管管道依次顺序连接原水贮槽、反应沉淀槽、反应气浮槽和清水槽，装置中各槽均线路接通工控机，通过加设置有COD在线控制仪的前处理槽，将各种废水预先动态混合，调节进行混凝沉淀反应前污水中的COD，确保水质水量稳定，提高处理效率。 二、废液处理 1、磷化喷涂废水的处理 综合废水经格栅拦截杂物后自流至隔油调节池中，浮油被拦截后，废水溢流至混合反应池中(也可以通过水泵将调节池中废水泵人中和反应池中)，中和反应池中的废水在空气搅拌下投加石灰等药剂，将PH调节8.5-9之间(由于随着PH的升高，Zn(OH)2又有部分呈锌酸盐而溶解)，主要的反应有: OH- +H+?H2O 3Ca2++2PO43-?Ca3(PO4)2? Ca2++HPO42-?CaHPO4? 3Zn2++ 2PO43-?Zn3(PO4)2? Zn2++ 2OH-?Zn(OH)2? 然后加入适量的PAC和PAM。经过板框压滤机压滤后压滤水至中间水池，在正常情况下压滤出水可以满足纳管要求，为确保处理出水稳定达标排放以及部分回用于生产，在本方案中对压滤出水进行砂滤及活性炭过滤处理，对废水中的污染物进一步进行去除。 经过板框压滤机脱水后的污泥外运(属于危险固废)。 2、电泳涂装废水处理方法有混凝法，生物处理法，膜分离法等。 (1)混凝法 混凝法是在废水中加入无机混凝剂或高分子混凝剂，破坏其溶液的沉降稳定性，使其凝集，析出，生成凝集块，而进行废水处理的方法。 (2)生化处理法 生化处理法，是利用微生物的生命活动，即生物化学作用，进行氧化分解电泳废水中的有害物质的一种处理法(生特处理法能够去除废水中溶解的胶体有机物质(电泳废水中主要是溶 解性有机物)，处理效率高，成本较低，净化后的水质可达到排入 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 (3)膜分离法 膜分离法，是借助外来压力，利用外来压力，利用半透过膜，实现溶剂分离的过程，膜分离法包括超滤法，反渗透法和电渗析法三种，而用在处理电泳涂装废水的膜分离法，多为 超滤和反渗透法两种。 3、喷涂废水处理工艺 (1)物理处理法。有分离法、过滤法、离心分离法等。喷涂污水的物理处理法，主要是用于去除悬浮物、胶状物等物质;而采用蒸发结晶和高磁分离法，主要是用于去除胶状物、悬 - 7 - 浮物和可溶性盐类以及各种金属离子。若投加磁铁粉和凝聚剂，还能去除其他非金属杂质。 (2)化学处理法。有中和法、凝聚法、氧化还原法等。 (3)物理化学法。用此法处理污水有离子交换、电渗析、反渗透、气浮分离、汽提、吹脱、吸附、萃取等方法。物理化学法主要用于分离污水中的溶解物质，回收有用的物质成分，使污水得到深度处理。 (4)生物处理法:也称生化法，是利用微生物群的新陈代谢过程，使污水中的复杂有机物氧化分解成二氧化碳、甲烷和水。生物法的种类很多，按生物法的基本类型可分为四大类，即自然氧化法、生物滤池氧化法、活性污泥法、厌氧发酵法。 第五节 设计评述 这次工艺设计针对自行车车架(铬钼钢)涂装而设计的，涉及有涂装前处理工艺、涂装工艺和后处理工艺。设计中选择的涂料在当前的涂料品种中性能较为优良，涂装工艺方法和操作方法也较为适宜。设计中对自行车车架(铬钼钢)涂装过程中的废液处理也有提及，方便参考。此外还设计配套的工艺配方及工艺条件和环保工艺设计，以确保工艺的正常运行和对环境、操作者的保护。设计过程中感谢有老师的指导和同组同学的帮助，使得设计很顺利。设计过程中，以教材为基础，参阅了大量的文献，搜索不少的参考资料，可以说整个设计过程是艰苦的，但整个设计过程也是收 获良多。我本意是希望这个设计尽善尽美的，但由于自身知识的不完善和设计时间的仓促，漏洞、错误之处在所难免。在以后的设计中一定会多加注意，尽量使设计更完善。 涂装各工艺配方及工艺条件 - 8 - 电镀各工艺配方及工艺条件 - 9 - 参考文献 【1】李小丽.阴极电泳涂料的研究进展.广州化工.2008，36(3):17,18. 【2】周莹莹.二乙醇胺改性水性环氧树脂的制备研究.涂料工艺. 2011,14(1):48,50. 【3】艾宝英.高固体丙烯酸聚氨酯涂料的开发与应用.涂料与应用. 20090,10(2):11,14. 【4】王治富.硅烷表面处理材料在车架涂装线上的应用.2012,4:25-31. 【5】程宣端.涂装前处理自动补水系统设计.会议论文2012. 【6】张天鹏.车架电泳前处理常见问题及解决方法.电镀与涂装 2008,27(7):50,59. 【7】姜盖汕.浅谈车架涂装生产线工艺设计.现代涂装.2012.15(7):38,43. 【8】唐辉宇.涂装前处理工艺的选择.涂料工业.2005，35(11):41-43 【9】王殊.自行车车架材料以及镁合金的应用.材料导报.2006,20 (8):87,93. 【10】吴涛.国内外车架涂装工艺的发展现状.汽车工艺与材料. 17. 2004(1):15, 【11】安茂忠.电镀理论与技术.电化学系列丛书.2004,8(1):56,7 【12】赵春英，管秀荣，谭勇，文松林.涂装工艺学.2012.9:93,172. - 10 - 成 绩 评 定 表 - 11 - - 12 -