汽車涂裝線常用磷化除渣系統

金屬材料表面涂裝前經磷化處理可以顯著提高涂層的附著力和耐腐蝕性，因此在各行業得到了廣泛應用，特別在汽車行業中，磷化膜作為電泳涂漆的底層，得到了幾乎100%的應用。伴隨磷化處理的過程，磷化沉渣的產生不可避免。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量和整車的涂裝質量；對于噴射系統，磷化渣過多，容易造成噴嘴堵塞、管路堵塞，降低換熱系統的傳熱效率，造成整條生產線無法正常運行，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，由此，各種磷化除渣系統（裝置）應運而生。

    近年來，伴隨著我國汽車工業的蓬勃發展，國內已興建了近四十條具有國際先進水平的、現代化的轎車車身涂裝線，更為可喜的是，其中數條高檔轎車涂裝線完全是由中國人自己設計、制造的，代表了國內涂裝線設計水平已經達到了新的高度。筆者作為涂裝專業設計人員，多次參與了各種類型涂裝線的設計工作，對我國涂裝技術的進步感觸頗深，本文將就近幾年中在汽車涂裝線應用較多的幾種磷化渣除渣系統進行介紹，文中也反映了目前汽車涂裝線磷化除渣系統的設備配置水平。

   斜板沉淀槽過濾系統

1、斜板沉淀槽＋紙帶過濾機（系統配置見圖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初步沉淀濃縮，由泵P1輸送至磷化沉淀槽內，通過專設的導液管開口進入磷化沉淀槽底部，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，達到一定厚度后，液面上升，傳感器發出信號，指令氣動閥自動切斷磷化渣供應，鏈板啟動，濾紙前移，磷化渣連同濾紙落入廢料桶，新濾紙自動鋪設到鏈板上，液面下降，傳感器指令鏈板停止運轉，開始下一個工作循環。

    此種配置的磷化除渣系統的特點是設備投資相對較小、操作簡單、占地面積小，如果磷化槽底部設置多個磷化錐，由自動閥控制輪換打開，能進一步提高除渣效率。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過去曾經應于汽車涂裝生產線，由于過去的生產線產量不高，基本能滿足生產要求，但隨著近幾年汽車涂裝生產線自動化程度的提高和產量的不斷加大，此種配置的除渣系統已基本不再使用。

2、沉淀槽＋板框壓濾機（系統配置見圖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，不斷積累，達到一定程度，阻力變大，壓力升高，由壓力傳感器PG控制泵P2停止供液，人工關閉閥門V1，打開壓縮空氣閥門V2，進行脫水吹干，減少濾餅中磷化液的含量。吹干后關閉閥門V2，人工打開板框的壓緊螺栓，清除板框內的磷化渣，洗凈板框后重新裝好、壓緊板框，準備開始下一個工作循環。

    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點，避免了磷化液的無謂浪費。由于目前國產的板框壓濾機多數采用人工操作，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”除渣系統目前在大型的、連續式生產的汽車涂裝線上基本不再使用，一般只使用于小批量的、間歇式生產的汽車涂裝線。

3、沉淀槽＋FK磷化壓濾機（系統配置見圖3）

圖3 沉淀槽＋FK磷化壓濾機

    由圖3可見，此種除渣系統與前兩種相比也是除渣機的變化，FK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”除渣系統一般為進口。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用較多的除渣系統類型，在商用車、轎車涂裝線上都有應用。

但是此套系統也存在一定缺點，FK系列除渣機濾紙不能自動清洗反復使用，只能一卷濾紙用完后人工清洗，再次利用；系統長期工作后，在管道、過濾腔等部位會粘附部分磷化渣，系統不能整體自動酸洗，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，一般只用于產量不很大的汽車涂裝線（年產量少于10萬輛）。

    4、雙沉淀槽＋濃縮靜置槽＋FK壓濾機（系統配置見圖5）

圖5 雙沉淀槽＋濃縮靜置槽＋FK壓濾機

由圖5可知，磷化除渣系統的此種配置是在“沉淀槽＋FK磷化壓濾機”的基礎上的改進，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，排入濃縮靜置槽進一步沉淀濃縮，清液從上部溢流到副槽內由回收泵打回磷化槽。磷化壓濾機從濃縮靜置槽內供液，濃度很高，提高了壓濾機的除渣效率，整套系統的除渣效率很高，一般用于產量較大的轎車涂裝線（年產量為15～20萬輛）。

全量過濾型除渣系統

 1、ALSI全過濾壓濾機（系統配置見圖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，但設備功能比FK系列有很大提高：處理能力大，系列產品中處理能力為20～1500GPM，用戶可根據需要選擇不同處理能力的產品；不需要設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，能保持磷化槽內較低的渣含量；通過程序可以設定濾紙在排完渣后自動回卷，濾紙可自動多次重復使用；管道和過濾腔內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。由于設備整機進口，投資較大，一般用于產量較大的轎車涂裝線（年產量在20萬輛以上）。

    2、逆向（PS）過濾系統（系統配置見圖7）

圖7 逆向（PS）過濾系統

    該裝置是由日本帕卡設計工程公司推出的過濾系統，系統的主要設備有逆向（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，過濾器內部有70個過濾袋，過濾袋安裝方式與傳統的安裝方式相反，裝在金屬支撐網外面，澄清的磷化液透過過濾網袋返回磷化槽，磷化渣則附著在過濾網袋的外表面，經2h的運轉后，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。濾液出口閥關閉，逆洗壓縮空氣閥門自動打開，經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，約3～6min后程序自動返回過濾行程。

    濃縮槽內的漿液被泵P2打入壓濾機進行加壓過濾，然后再通壓縮空氣進行脫水，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，控制程序可根據需要調整，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。由于其單向流動的特點，操作十分簡單，且處理量大，可達到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過濾網袋拆卸較麻煩，多用于大型轎車涂裝線，國內由帕卡公司設計建造的涂裝線上應用較多。

    3、板框壓濾機全過濾系統（系統配置見圖8）

圖8 板框壓濾機全過濾系統

    由圖8可見，此種除渣系統設備配置比較簡單，關鍵設備是板框壓濾機（如圖9所示），一般采用全進口設備。工作時，自動閥AV2、AV3打開，AV1關閉，含渣磷化液由泵P1打入板框壓濾機，進行加壓過濾，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不斷聚積，阻力增大，管道壓力升高，當達到設定壓力時，壓力傳感器PG發出信號，AV1打開、AV2關閉；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關閉，然后AV4關閉、AV5打開，壓濾機內部泄壓；接著開始自動卸渣程序，全自動卸餅裝置發揮作用，保證了磷化渣餅能順利從板框中清除，落入集渣盤，然后自動壓緊板框，開始下一個工作循環。

    由于設備自動化程度很高，設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。

    由于國產的板框壓濾機普遍技術比較落后、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口產品，設備投資較大，一般用于對設備配置要求較高的轎車涂裝線。

  圖9  板框壓濾機

總結

    對比近年國內新建的比較有規模的汽車涂裝線，除渣系統基本是上述幾種類型，基本可以歸結為“斜板沉淀槽＋壓濾機”和“全過濾除渣系統”兩種類型，一般建設方會根據資金狀況、設備產能、設備配置檔次等因素來選擇合適的除渣系統配置。隨著技術的進步可能會有更先進、使用效果更好的除渣系統不斷出現，作為涂裝專業人員必須時刻加以關注。

蘇州舜禹機電科技有限公司   

SuzhouShunYu Machanical & Electronical Technology co.;Ltd 
 鄒先生：Tel:+86（0）512-67370551    Fax:+86（0）512-67370552  Mob:+86(0)13390886006