小批量旋挖鉆機涂裝工藝設計

張瑞*，倪令華，馮賢平，張月富

（山東山推機械有限公司，山東 濟寧 272000）

1 前言

旋挖鉆機是一種用于樁基礎工程現場灌注樁鉆孔施工的樁工機械，也被稱為桶鉆或鉆斗鉆。它配合不同鉆具，適應于干式短螺旋或濕式回轉斗、巖層巖心鉆的成孔作業。這種設備施工安全、質量好、公害低、效率高，目前已成為發達國家鉆孔灌注樁施工的主要成孔設備。國內旋挖鉆機的研制和施工應用始于上世紀初，近幾年發展較快，生產企業一度達20多家。

從國內來看，旋挖鉆機目前的市場需求量并不大，銷量最大的2011年也不超過2 000臺。然而，旋挖鉆機與其他工程機械產品相比，在產品結構上有其自身的特點。因此，在生產旋挖鉆機過程中，其零部件及整機涂裝不能完全采用與其他工程機械相同的設備和生產方案。由于其生產批量不大，不宜投入專門的涂裝生產線，工程機械企業可以用已有的生產其他工程機械的涂裝生產線來對旋挖鉆機進行涂裝生產，但需針對具體零部件及整機結構、外形等制定專門的涂裝方案和工藝。

2 旋挖鉆機零件及整機特點

旋挖鉆機是單臺價值高達數百萬、甚至上千萬元的工程機械重大裝備，結構復雜，由成千上萬的零件裝配而成，而且外形尺寸龐大(見圖1)，桅桿豎起狀態高度H最小15 m左右，絕大多數超過20 m，寬度B一般在5 m左右，長度L在6 ～ 10 m。整機質量最小機型也在50 t以上，大機型超過80 t。在裝配后桅桿平置狀態長度也在20 m左右。

圖1 桅桿豎立狀態的旋挖鉆機及其主要零件示意圖Figure 1 Schematic diagram of rotary drilling rig in backstay upright status and its main parts

旋挖鉆機不僅整機外形龐大，部分零件的外形尺寸也很大。以扭矩為220 kN·m的機型為例，桅桿(中)的長度達到14 000 mm，而機架質量超過5 000 kg，其主要零件、外形尺寸及質量列于表1。扭矩為360 kN·m、460 kN·m的大型旋挖鉆機的外形尺寸和質量還要大。

表1 扭矩為220 kN·m的旋挖鉆機主要零件尺寸及質量Table 1 Sizes and masses of main parts for rotary drilling rig with 220 kN·m torque

3 涂裝難點分析

筆者所在公司已建成其他工程機械的零部件及整機涂裝生產線，其中零部件涂裝采用空中環鏈葫蘆自動輸送，整機采用鏈板線自動輸送。但是，旋挖鉆機一些零件和整機的尺寸、質量超過了已有涂裝生產線的能力范圍。因此，在已有涂裝生產線上實現旋挖鉆機的涂裝存在一定的難度：一是零件或整機能否通過涂裝線各室體，二是輸送線的承載能否承受旋挖鉆機零件或整機的質量。

公司已有零件涂裝線的相關參數見表2。對比表1、2可以看出，220 kN·m旋挖鉆機的機架、配重、桅桿(中)的零件質量超過了零部件涂裝線懸掛輸送的承載量，這些零件采用常規的吊掛方式和自動輸送方式在現有的零部件涂裝線上生產肯定不行：一是超重零件吊不起來，二是超長件會與設備造成干涉碰撞。

已有整機涂裝線相關參數見表3。對比表1、2和3的數據可以看出，旋挖鉆機外形尺寸(長度和高度)都大大超過了整機涂裝線各室體的長度和高度，多數型號旋挖鉆機的整機質量也超出了原來的整機涂裝線的承載范圍，旋挖鉆機整機涂裝線顯然上不了現有的整機產品涂裝線。

表2 已有零件涂裝線主要參數Table 2 Main parameters of the existing coating line

表3 已有整機噴漆線主要參數Table 3 Main parameter of existing whole spraying paint line

4 旋挖鉆機涂裝工藝方案

從旋挖鉆機的整機外形尺寸和質量及現有整機噴漆線室體內部尺寸、輸送承載來看，旋挖鉆機想在現有的整機涂裝線上進行涂裝是不可能的，況且其產量有限，為了旋挖鉆機的整機涂裝再定制一條整機涂裝線顯然是不經濟的。旋挖鉆機整機外形龐大，一些較高的位置難以實施涂裝。為此，旋挖鉆機的涂裝方案采用零部件面漆化原則，即所有裝配零部件噴完底漆、面漆，達到整機面漆涂裝要求后進行裝配，裝配后僅對局部進行找補。

在零件涂裝上，不用考慮新增涂裝設備，而是在已有設備的基礎上針對具體零件制定對策，既要考慮低投入，又要考慮涂裝質量。

4. 1 零件涂裝

4. 1. 1 工藝方案

前處理是影響涂裝質量的關鍵，因此在零件涂裝工藝方案中，前處理是重點考慮的對象。在扭矩為220 kN·m的旋挖鉆機主要零件(見表1)中，除左、右機罩和駕駛室由薄板焊接而成外，其余都是由中厚板焊接而成。因此，除左、右機罩和駕駛室前處理采用磷化，其余零件均采用拋丸進行處理。同時，受現有拋丸、噴漆設備能力的影響，不同類型的零件須采取不同的方案。本文根據工藝流程將零件分為 5類，對超尺寸的零件在工藝及控制上進行特殊處理，見表4。

表4 不同零件類型涂裝工藝流程及處理方法Table 4 Coating process flows and treatment methods for different parts

對于不能直接采用線上已生產的工程機械零部件的吊掛零件，如果采用手工除銹，不僅效率低，而且質量較差，難以滿足工程機械的涂裝防腐蝕要求。為此，可采用兩組葫蘆共同吊掛質量大的零件，如圖 2所示。在整個拋丸、噴漆過程采用全手動控制，可保證前處理質量和噴漆質量。對于長度超過室體長度的工件，采用開門作業，輸送控制采用手動控制。其他工件對應措施見表4備注。

圖2 重件吊掛示意圖Figure 2 Schematic diagram of heavy part hanging

4. 1. 2 注意事項

由于旋挖鉆機部分零部件尺寸、質量超出了原有涂裝生產線的涂裝能力范圍，因此即使制定了可行的方案，在這些零件涂裝時，制定方案的工藝人員也要到現場進行指導，詳細告知現場工人具體的操作，并及時應對可能出現的問題，避免造成涂裝設備的損壞和安全事故。

4. 2 整機補漆

4. 2. 1 工藝方案

盡管采用了零部件面漆化工藝，將工件噴涂底漆、面漆后裝機，但是由于旋挖鉆機零件尺寸和質量大，裝配過程中工件不可避免地會造成磕碰劃傷。因此，整機裝配和整機試驗后必須進行整備和表面補漆。

由于旋挖鉆機補漆不能上整機涂裝線，補漆不得不在空曠的車間內進行。由于僅僅是對磕碰劃傷部位進行補漆，噴漆量非常小，因此溶劑揮發也非常少，只要嚴格管理，基本上不存在安全問題。

為保證補漆質量，將旋挖鉆機桅桿調到平置狀態，然后進行高壓水清洗，去除表面灰塵及裝配過程留下的油污、腳印等，并用壓縮空氣吹干，最后將整機開到補漆車間，對漆膜損傷部位周圍進行屏蔽，再(必要時刮涂膩子)打磨、噴漆、自然晾干。由于補漆時涂層只能晾干，因此，生產周期較長，一臺大型旋挖鉆機的補漆需要2 ～ 5 d(視補漆量大小而定)，若有套色的，周期會更長。

4. 2. 2 注意事項

補漆是在車間內進行，為保證補漆質量并實現安全生產，需要注意以下事項：

(1) 車間內應保證清潔。膩子打磨后應采用壓縮空氣進行吹掃，徹底清理車體表面因打磨產生的粉塵。然后用濕拖布對車間地面進行清掃，避免補漆過程地面粉塵揚起。另外，應避免大風天氣施工，因為需要開窗作業，大風天氣容易帶入浮塵，造成漆膜弊病。在漆膜晾干期間還應避免車間內叉車或其他設備運行，避免產生粉塵或使地面粉塵揚起。

(2) 應自上而下進行作業。旋挖鉆機外形尺寸龐大，即使是桅桿處于平置狀態，從地面或僅從車體兩側都難以實現對車體所有表面進行補漆(噴涂距離過遠)，而不得不踩踏一些表面。因此，補漆時，要采用自上而下的順序，且對踩踏部位要進行保護，不能直接踩踏在漆膜表面。

(3) 非補漆部位漆面屏蔽。噴補較高部位時，會有漆霧飛散，并在重力作用下濺落到車體下部部位，造成干噴或虛噴現象，因此，需對相應部位進行屏蔽。由于是局部噴補，如果周圍不屏蔽，也會造成干噴或虛噴現象，影響原本完好的漆面。

(4) 安全管理。由于采用的是溶劑型涂料，車間內補漆在客觀上存在安全隱患。因此，在作業期間，要加強輔料管理，做到用多少領多少。由于開關、接頭等可能產生電火花并導致溶劑發生爆炸，引起火災，因此，補漆車間不應該有帶電設備運轉。包括車間內起重機，在補漆期間都應關閉供電電源。車間內應保證良好通風狀況，必要時在車間墻壁下部安裝強制排風機，將補漆時車間的溶劑濃度降到最低。

5 結語

旋挖鉆機雖然也屬于工程機械，但是作為一類主機產品，有其自身的特點，其制造工藝和其他大型工程機械產品有相似的地方，但在工藝裝備上有其特定的要求。面對生產批量小的特點，旋挖鉆機的涂裝只能采用已有的設備。因此，在避免投入的同時，要保證前處理和涂裝質量。當然，噴漆室開門作業、在車間內進行補漆都不符合相關安全生產標準。但是，畢竟旋挖鉆機生產量少，只要提前進行策劃，做好各種預案，并在涂裝生產期間加強安全管理，安全事故是可以避免的。在產量達到一定規模且資源等其他條件允許的情況下，還是建議采用專門的涂裝線進行旋挖鉆機的涂裝生產。