新型商用車(chē)電泳內(nèi)部陽(yáng)極導(dǎo)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

蘇穎磊，陸佳偉，吳 斌，孔 坤

（1.上海市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司 涂裝工程院， 上海 200040；2. 南京依維柯汽車(chē)有限公司，江蘇 南京 211103）

0 前 言

陰極電泳具有工藝成熟，防腐性能好，涂料利用率高，VOCs含量少等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，尤其是在汽車(chē)涂裝行業(yè)，已成為不可或缺的工藝之一。在其原理是通過(guò)陽(yáng)極系統(tǒng)在電泳槽內(nèi)形成電場(chǎng)，使涂料粒子帶正電，工件為陰極，涂料粒子在工件上沉積成膜稱(chēng)為陰極電泳。電泳槽一般會(huì)在兩側(cè)及底部均布陽(yáng)極管，在汽車(chē)電泳工藝中根據(jù)需要會(huì)在電泳槽上方加裝頂部陽(yáng)極。但在被涂工件存在半封閉內(nèi)腔情況下，由于外部陽(yáng)極所產(chǎn)生的電場(chǎng)無(wú)法穿透工件外壁極易產(chǎn)生內(nèi)腔電泳膜厚不足甚至缺膜的情況。為處理此種工藝缺陷，常規(guī)采用人工在電泳工段前在工件內(nèi)腔安裝內(nèi)部陽(yáng)極的方法。由于需要在電泳工段前人工干預(yù)，會(huì)產(chǎn)生操作人員的操作隱患，無(wú)法控制自動(dòng)化流水線節(jié)拍等問(wèn)題。避免安全隱患、簡(jiǎn)化操作流程、提高自動(dòng)化程度、保證內(nèi)部陽(yáng)極運(yùn)行可靠成為了主要改進(jìn)方向。

1 內(nèi)腔電泳要求

商用車(chē)一般分為明窗車(chē)（如圖1）、盲窗車(chē)（如圖2）以及其他特殊變種，明窗車(chē)多為客用，而盲窗車(chē)多為貨運(yùn)，因其四周窗戶區(qū)域均為鋼板封閉，保密性好，目前已被物流公司或改裝公司廣泛使用。

圖1 明窗車(chē)型

圖2 盲窗車(chē)型

明窗車(chē)的后排窗框位置無(wú)封板，電場(chǎng)通過(guò)窗框進(jìn)入內(nèi)部，因此內(nèi)部電泳情況良好，在外板平均膜厚達(dá)到25μm的情況下，內(nèi)板平均膜厚可達(dá)到15μm。盲窗車(chē)除了駕駛室前擋和兩側(cè)前門(mén)外，后窗和后門(mén)均為封板，后箱形成了半封閉內(nèi)腔，如采用常規(guī)的電泳方式，車(chē)身內(nèi)部往往會(huì)出現(xiàn)膜厚過(guò)低（低于5μm）甚至缺膜現(xiàn)象，后箱長(zhǎng)度越長(zhǎng)或高度越高則越發(fā)明顯。另外，由于駕駛室兩側(cè)窗框無(wú)封板，電場(chǎng)會(huì)從駕駛室兩側(cè)窗框進(jìn)入，此處膜厚較車(chē)后部窗框完全遮蔽區(qū)要高，而尾門(mén)在電泳時(shí)處于打開(kāi)狀態(tài)，電場(chǎng)會(huì)從開(kāi)門(mén)縫隙中進(jìn)入，所以在不安裝內(nèi)部陽(yáng)極的情況下，內(nèi)表面形會(huì)出現(xiàn)非常明顯的圓弧形成膜分界線。

目前很多企業(yè)已應(yīng)用內(nèi)部陽(yáng)極系統(tǒng)，而采用不同的輸送系統(tǒng)時(shí)，安裝內(nèi)部陽(yáng)極的區(qū)域、操作方式和接電方式又有所不同，所以內(nèi)部陽(yáng)極系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，安裝陽(yáng)極的區(qū)域是否能夠保證操作的便利性和安全性，避免人員對(duì)車(chē)身內(nèi)部形成二次污染，成為企業(yè)制造部門(mén)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。

2 內(nèi)部陽(yáng)極系統(tǒng)的現(xiàn)狀及對(duì)比

內(nèi)部陽(yáng)極需根據(jù)車(chē)身后箱長(zhǎng)度和內(nèi)板膜厚情況選用合適的長(zhǎng)度和表面積，通過(guò)吊掛工裝懸掛于車(chē)內(nèi)部，可根據(jù)需要確定懸掛前后位置和上下高度。因車(chē)身表面在電泳時(shí)通陰極電，內(nèi)部陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)極電纜引出與陽(yáng)極導(dǎo)電系統(tǒng)通電，所以陽(yáng)極和吊掛工裝之間需通過(guò)安裝絕緣材料與陰極側(cè)實(shí)現(xiàn)絕緣，防止陰極與內(nèi)部陽(yáng)極接通導(dǎo)致短路；同時(shí)需安裝后門(mén)工裝確保車(chē)門(mén)打開(kāi)一定角度，提供盡可能大的外部電場(chǎng)進(jìn)入空間。

圖3 內(nèi)部陽(yáng)極示意圖

商用車(chē)電泳涂裝常用輸送系統(tǒng)分為三類(lèi)：EMS、積放鏈和擺桿鏈，目前通常采用的安裝內(nèi)部陽(yáng)極的方法是：

（1）在前處理前先裝好內(nèi)部陽(yáng)極，陽(yáng)極電纜在內(nèi)部作臨時(shí)固定；完成前處理后，進(jìn)入電泳前，需設(shè)置一個(gè)停止工位，工人進(jìn)入車(chē)身內(nèi)部將陽(yáng)極通電電纜與輸送系統(tǒng)上的陽(yáng)極導(dǎo)電裝置相連，然后放車(chē)進(jìn)入電泳。

目前采用EMS和積放鏈的涂裝車(chē)間較多采用這種方式，在工人進(jìn)入車(chē)身內(nèi)部時(shí)，容易污染內(nèi)部地板表面。

（2）在完成前處理后，進(jìn)入電泳前，進(jìn)行內(nèi)部陽(yáng)極安裝，包括陽(yáng)極吊掛以及與輸送系統(tǒng)上導(dǎo)電裝置的連接一并在此工位完成；目前使用擺桿鏈的涂裝車(chē)間多采用這種方式，人員操作時(shí)間長(zhǎng)，工人還需要在車(chē)身進(jìn)入擺桿鏈之后，在輸送系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行作業(yè)，有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

目前擺桿鏈已成為商用車(chē)前處理電泳涂裝主流的輸送系統(tǒng)，若需要使用內(nèi)部陽(yáng)極，均需面對(duì)人員安全操作風(fēng)險(xiǎn)。為此，通過(guò)對(duì)內(nèi)部陽(yáng)極系統(tǒng)應(yīng)用原理以及輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析和研究，我們開(kāi)發(fā)了一種新型內(nèi)部陽(yáng)極系統(tǒng)，并在國(guó)內(nèi)某企業(yè)內(nèi)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，很好的避免了以上問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可在前處理前先裝好內(nèi)部陽(yáng)極，陽(yáng)極通電電纜直接和橇體陽(yáng)極導(dǎo)電裝置相連；在電泳工序前，無(wú)需人員干預(yù)，可直接進(jìn)行后道工序。下面將針對(duì)擺桿鏈的新型內(nèi)部陽(yáng)極系統(tǒng)的通電方式進(jìn)行介紹。

3 新型內(nèi)部陽(yáng)極導(dǎo)電系統(tǒng)

新型內(nèi)部陽(yáng)極導(dǎo)電系統(tǒng)使用了特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)擺桿和內(nèi)部陽(yáng)極的自動(dòng)上電。整個(gè)系統(tǒng)(如圖4)由電泳擺桿、內(nèi)部陽(yáng)極、導(dǎo)電體、電泳橇體組成，另外還設(shè)置了其他輔助設(shè)備。

圖4 新型內(nèi)部陽(yáng)極系統(tǒng)示意圖

其通過(guò)使用電泳橇體作為中間導(dǎo)電載體，將后擺桿陽(yáng)極電刷與擺桿導(dǎo)電體接通，擺桿導(dǎo)電體與電泳橇體接通，再通過(guò)電泳橇體與內(nèi)部陽(yáng)極的導(dǎo)電鉤接通，實(shí)現(xiàn)整個(gè)陽(yáng)極側(cè)通電。

通過(guò)應(yīng)用新型內(nèi)部陽(yáng)極導(dǎo)電系統(tǒng)之后，無(wú)需額外添加人工工位安裝接電裝置，內(nèi)部陽(yáng)極的拆卸可在電泳后或電泳烘干后完成。另外，擺桿和橇體導(dǎo)電體需要為其安裝自動(dòng)清潔裝置，以確保長(zhǎng)期穩(wěn)定的導(dǎo)電性能。

以下是整個(gè)系統(tǒng)的主要組成部件的詳細(xì)說(shuō)明：

（1）電泳擺桿：包含陰極擺桿、陽(yáng)極擺桿、電刷、電纜和擺桿導(dǎo)電體等組件。

為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部陽(yáng)極系統(tǒng)導(dǎo)電功能，在車(chē)身導(dǎo)電方面對(duì)擺桿做了陰陽(yáng)極分配，由前擺桿接通陰極，后擺桿接通陽(yáng)極。

（2）內(nèi)部陽(yáng)極：包括內(nèi)部陽(yáng)極主體、吊掛工作、導(dǎo)電電纜和導(dǎo)電鉤等組件。

內(nèi)部陽(yáng)極主體根據(jù)車(chē)身后箱長(zhǎng)度，內(nèi)部被涂實(shí)際面積和膜厚進(jìn)行設(shè)計(jì)，陽(yáng)極的造型和吊掛的高度盡量保證至被涂面的距離相等，以保證膜厚均勻性。

內(nèi)部陽(yáng)極的末端與一根導(dǎo)電電纜相連，電纜另一端與導(dǎo)電鉤相連，安裝內(nèi)部陽(yáng)極時(shí)，在完成內(nèi)部吊掛之后，僅需將導(dǎo)電鉤插入橇體的工藝孔即完成所有工作，工作時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)30秒。

（3）導(dǎo)電體：電泳后擺桿和橇體上分別安裝了導(dǎo)電體，分別用于將陽(yáng)極電從擺桿引入，并傳輸至內(nèi)部陽(yáng)極。

（4）電泳橇體：其與車(chē)身連接為陰極，故橇體導(dǎo)電體也需要與橇體絕緣。

（5）輔助設(shè)備：由于擺桿與橇體導(dǎo)電體出槽后表面會(huì)帶有浮漆，長(zhǎng)時(shí)間不清理會(huì)影響導(dǎo)電性能。所以在橇體離開(kāi)電泳擺桿進(jìn)入烘干室前安裝了橇體導(dǎo)電體清理裝置（如圖5）。同理，我們?cè)跀[桿返回段某一位置安裝了類(lèi)似的清理裝置（如圖6）。

圖5 橇體導(dǎo)電體清理裝置

圖6 擺桿導(dǎo)電體清理裝置

4 注意事項(xiàng)

（1）在安裝調(diào)試階段，需要注意的事項(xiàng)：

檢查所有擺桿、橇體和內(nèi)部陽(yáng)極的導(dǎo)電部件是否連接牢固；測(cè)試所有擺桿、橇體、內(nèi)部陽(yáng)極和導(dǎo)電銅牌的陽(yáng)極導(dǎo)電部件與陰極導(dǎo)電部件的絕緣性；測(cè)試所有導(dǎo)電鉤插入橇體尾部工藝孔后的防傾覆功能；測(cè)試所有擺桿導(dǎo)電體的壓緊彈簧是否滑動(dòng)靈活，旋轉(zhuǎn)裝置是否轉(zhuǎn)動(dòng)自如并能夠正常回位；檢查所有擺桿和橇體導(dǎo)電體的貼合度并做記錄和相應(yīng)調(diào)整；調(diào)整所有擺桿電刷的伸出距離滿足圖紙要求；檢查導(dǎo)電銅牌平面度以及相對(duì)中心線位置尺寸；測(cè)試擺桿和橇體導(dǎo)電體清理裝置的功能、擺臂設(shè)定位置和清理時(shí)間。

（2）在正式生產(chǎn)階段，需要定期檢查的事項(xiàng)：

檢查所有擺桿、橇體和內(nèi)部陽(yáng)極上的導(dǎo)電部件是否出現(xiàn)松動(dòng)；檢查所有擺桿導(dǎo)電體的壓緊彈簧是否滑動(dòng)靈活，旋轉(zhuǎn)裝置是否轉(zhuǎn)動(dòng)自如并能夠正常回位，存在問(wèn)題的需拆除清理，清理方法通常采用溶劑浸泡，去處內(nèi)部積漆，情況嚴(yán)重的需更換相應(yīng)零件。檢查所有擺桿電刷的磨損情況；檢查擺桿和橇體導(dǎo)電體清理裝置摩擦盤(pán)的磨損情況；檢查擺桿導(dǎo)電體與電刷連接的電纜是否良好，如果發(fā)現(xiàn)損壞情況需及時(shí)更換，否則內(nèi)部陽(yáng)極回路斷開(kāi)會(huì)使內(nèi)部陽(yáng)極完全失效。

5 結(jié) 論

新型電泳內(nèi)部陽(yáng)極導(dǎo)電系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)接電，實(shí)現(xiàn)了在工件進(jìn)入擺桿輸送鏈前的預(yù)清理人工工位完成工件內(nèi)部陽(yáng)極的安裝，有效解決了工人必須在進(jìn)電泳槽前手工安裝內(nèi)部陽(yáng)極和連接陽(yáng)極電纜的問(wèn)題，避免了安全風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)中的輔助設(shè)備保證了整套系統(tǒng)在在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性，自動(dòng)化的輔助設(shè)備同時(shí)大大降低了運(yùn)行維護(hù)的成本。鑒于目前前處理電泳輸送系統(tǒng)的應(yīng)用趨勢(shì)，以及各企業(yè)對(duì)于人員操作安全意識(shí)的加強(qiáng)，此系統(tǒng)具有廣泛的推廣意義。