CN113954350A - 一种轮毂涂装工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种轮毂涂装工艺，包括S1前处理；S2喷底粉；S3吸塑膜预热、底粉流平固化；S4真空吸塑；S5烘烤、底粉流平固化；S6定型冷却；S7切边等步骤。本发明涂装工艺中只需要一次喷底粉、一次烘烤，采用吸塑方式进行处理，降低了传统工艺中巨大能源消耗和烘烤时间成本；减少喷漆对环境污染污染，降低空气净化处理的成本；采用该工艺涂装后涂装面厚薄均匀，且厚度可控，产品表面一致性较好，无流挂，欠喷等其它不良缺陷，对产品涂层提升明显，性能优越。
Description
技术领域
本发明涉及车轮加工生产技术领域，具体涉及一种轮毂涂装工艺。
背景技术
轮毂是汽车上必不可少的部件，其性能好坏直接关系到车辆的运行平稳度和安全性能。为了减少铝合金在空气中氧化、以及轮毂磨损的损耗，所以对涂装后的涂层性能有较高的要求，目前轮毂行业中多采取喷油漆的工艺方式。涂装是汽车轮毂生产的最后一道工序，其目的是提高汽车轮毂的耐腐蚀性和美感。目前，现有技术中车轮涂装多采用喷漆方式，需要经过三涂三烤过程，即喷底粉→烘烤→喷色漆→烘烤→喷罩光漆→烘烤，其能源消耗占生产成本的20%，喷漆对环境影响也十分严重，用于空气和水净化的成本居高不下。由于车轮造型越来越复杂，表面精车工艺的推广，精车后毛刺去除不干净，传统喷漆存在尖角锐角覆盖不完全、厚薄不均等缺陷，导致车轮腐蚀，旧工艺其涂装方法往往较为复杂，步骤繁琐，耗费较大的人力物力。
发明内容
为了解决现有上述技术问题，本申请提供一种轮毂涂装工艺，该工艺减少喷漆和烘烤次数，减少对环境影响降低能耗，涂装后轮毂表面覆盖厚薄均匀、厚度可控，产品表面一致性较好。
为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：
一种轮毂涂装工艺，包括以下步骤：
S1前处理：对铸造好的轮毂前处理；
S2喷底粉：将经过步骤S1处理后的轮毂进行喷底粉处理；
S3预热、流平固化：对吸塑膜和轮毂预热1-10分钟（优选预热3-5分钟），使吸塑膜处于高弹态、同时轮毂上的底粉流平固化；
S4真空吸塑：保持预热温度不变，将预热后的吸塑膜真空吸塑于轮毂上，轮毂上的底粉流平固化持续进行；
S5烘烤、流平固化：对经过步骤S4处理后的轮毂进行烘烤，使吸塑膜自下表面至其厚度的1/5-4/5处变为粘流态，轮毂上的底粉完成流平固化；
S6定型冷却：将步骤S5处理后的轮毂冷却至室温；
S7切边：用刀片沿辐条边缘进行切割，修剪多余的材料（吸塑膜）；
S8质检：对轮毂表面进行检测评价。
作为一种优选方式，所述步骤S1前处理：首先对轮毂进行铸造，然后对铸造好的轮毂依次进行打磨、清洗、表调和锆化处理，最后再次对其进行清洗，在130~160℃烘干，完成前处理。所述吸塑膜可采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚苯乙烯PS、聚碳酸酯PC。
作为一种优选方式，所述步骤S2喷底粉中底粉厚度要求≥60微米。
作为一种优选方式，所述步骤S2喷底粉中底粉粒径30-45微米。
作为一种优选方式，所述步骤S3中吸塑膜厚度40-100微米，优选60-80微米。对吸塑膜和轮毂预热温度在90-180℃，优选100-150℃；预热温度不低于玻璃化温度 （Tg），通常在底粉流平固化温度范围内选择高于玻璃化温度1-20℃，优选高于玻璃化温度3-5℃。
作为一种优选方式，所述的S5烘烤、固化的过程为：将经过步骤S4处理后的轮毂在其（下方）内部使用热源进行烘烤2-5分钟，使吸塑膜自下表面至其厚度的2/5-3/5处变为粘流态；烘烤温度高于吸塑膜的流动温度1-10℃（即：Tf+1~ Tf+10），优选高于吸塑膜的流动温度2-6℃。然后降低热源的烘烤温度至低于流动温度（Tf）、保持在底粉流平固化温度范围内至轮毂上的底粉完成流平固化；通常烘烤温度至低于流动温度（Tf）、保持在底粉流平固化温度范围内25-50分钟。
作为一种优选方式，所述步骤S3、S4和S5为吸塑，使用轮毂吸塑装置进行操作，所述轮毂吸塑装置包括轮毂密封垫板、吸塑膜供应装置、压膜装置和加热箱，压膜装置包括压膜工装和压膜升降装置，压膜工装为与轮毂的外轮缘配合的压夹环，压膜工装与压膜升降装置连接，吸塑膜供应装置包括吸塑膜供料卷和吸塑膜收料卷，吸塑膜供料卷上的吸塑膜从压膜工装和轮毂密封垫板之间穿过缠绕于吸塑膜收料卷上，所述轮毂密封垫板底部连接真空吸管，真空吸管与真空泵连接，加热箱设置在轮毂密封垫板处，压膜工装及轮毂密封垫板均位于加热箱箱体内，加热箱左右两端分别设吸塑膜入口和吸塑膜出口，前后两端分别设有轮毂入口和轮毂出口，加热箱内部上侧设有加热装置，轮毂密封垫板上设有烘烤加热器。
更优地，所述吸塑膜供料卷和吸塑膜收料卷分别安装在送膜气缸13的活塞杆上；所述压膜升降装置包括至少2个压膜升降气缸，压膜升降气缸的活塞杆通过呈L形的连接杆与轮毂压膜工装连接；压夹环的下部外周上设有裁剪刀，裁剪刀向下方倾斜，与水平线H之间的夹角α为1-10°，优选3-5°。裁剪刀外径大于压夹环的外径，裁剪刀下部最低点高于压夹环的下端。
更优地，轮毂密封垫板设置在机架上，在轮毂密封垫板前侧和后侧的机架上设置有传送滚轴。轮毂密封垫板前侧的传送滚轴将待吸塑的轮毂运送至轮毂密封垫板，吸塑后由轮毂密封垫板后侧的传送滚轴将吸塑后的轮毂送至下一工序处。
更优地，所述压膜升降装置包括四个压膜升降气缸，压膜升降气缸的活塞杆通过连接杆与轮毂压膜工装连接。
更优地，所述吸塑膜供料卷和吸塑膜收料卷的两端分别与送膜气缸的轴连接。
更优地，所述吸塑膜供料卷和吸塑膜收料卷的卷轴分别与步进电机的轴连接。
本发明的有益效果是：本发明涂装工艺中只需要一次喷底粉、一次烘烤，采用吸塑方式进行处理，降低了传统工艺中巨大能源消耗和烘烤时间成本；减少喷漆对环境污染污染，降低空气净化处理的成本；采用该工艺涂装后涂装面厚薄均匀，且厚度可控，产品表面一致性较好，无流挂，欠喷等其它不良缺陷，对产品涂层提升明显，性能优越。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中轮毂吸塑装置结构示意图。
图2为本发明中轮毂吸塑装置省略加热箱后示意图。
图3为本发明中压膜工装剖视图。
图4为本发明中刀片处局部放大图。
图5为本发明中轮毂密封垫板与红外加热器、排气孔的结构示意图。
图中：1吸塑膜供应装置，11吸塑膜供料卷，12吸塑膜收料卷，13送膜气缸，14步进电机，2压膜装置，21压膜工装，22压膜升降气缸,23连接杆，24裁剪刀，3轮毂密封垫板，31红外加热器，排气孔33，4轮毂，5吸塑膜，6传送滚轴，7真空泵，8真空吸管，9机架,10加热箱，101吸塑膜入口，102轮毂入口，103加热管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种轮毂涂装工艺，包括以下步骤：
S1前处理：首先对轮毂进行铸造，然后对铸造好的轮毂依次进行打磨、清洗、表调和锆化处理，最后再次对其进行清洗，130~160°C烘干、完成前处理。
S2喷底粉：将经过步骤S1处理后的轮毂进行喷底粉处理，底粉厚度要求≥60um，底粉粒径30-45微米。在此厚度及粒径条件下，真空吸塑后底粉层与吸塑膜可渗透融、结合效果更佳。
S3预热、流平固化：吸塑膜选用加热可熔化的热塑性塑料膜。吸塑膜可采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚苯乙烯PS、聚碳酸酯PC中的任意一种。吸塑膜和轮毂在高于吸塑膜玻璃化温度3-5℃环境中预热2-3分钟，使吸塑膜处于高弹态、同时轮毂上的底粉流平固化开始；通常预热是在100-130°C条件下，根据选用的吸塑膜特性和底粉流平固化温度选择预热温度。通过预热增强吸塑膜的延展性，保证在真空吸塑过程中，吸塑膜能很好与轮毂的可视面（外露的侧面）贴合。吸塑膜厚度40-100微米，优选50-80微米。吸塑膜的厚度根据材质以及轮毂覆膜厚度要求、考虑与底粉层的渗透部分和负压吸塑过程中的延展变薄等因素进行个性化选择。
S4真空吸塑：保持预热温度不变、将预热后的吸塑膜真空吸塑于轮毂上，轮毂上的底粉流平固化持续进行；
S5烘烤、流平固化：对经过步骤S4处理后的轮毂在其（下方）内部使用热源进行烘烤2-5分钟，烘烤温度高于吸塑膜的流动温度2-5℃，使吸塑膜自下表面至其厚度的2/5-3/5处变为粘流态，然后降低热源的烘烤温度至低于吸塑膜的流动温度（Tf）、保持在底粉流平固化温度范围内20-50分钟，轮毂上的底粉完成流平固化。烘烤温度通常选择在120-180℃范围内，通常选择在轮毂下方内部（在近底粉、远离吸塑膜的一侧）进行烘烤，通过烘烤使底粉流平固化过程中与吸塑膜下侧的部分材料相互渗透融合，增强二者之间的连接强度，不易起层分离。
S6定型冷却：将步骤S5处理后的轮毂冷却；
S7切边：用刀片沿辐条（内侧的）边缘进行切割，修剪多余的材料；
S8质检：对轮毂表面进行检测评价。
所述步骤S3、S4和S5使用轮毂吸塑装置进行操作，轮毂吸塑装置的结构如图1和图2所示，包括轮毂密封垫板3、吸塑膜供应装置1、压膜装置2和加热箱10，压膜装置2包括压膜工装和压膜升降装置，压膜工装为与轮毂的外轮缘配合的压夹环21，压膜工装与压膜升降装置连接，压夹环21的内径尺寸与轮毂4的外轮缘外径相匹配，使用时，将轮毂4置于轮毂密封垫板3上、压膜工装下方，压夹环21的内径尺寸与轮毂4外径相匹配。吸塑膜供应装置1包括吸塑膜供料卷11和吸塑膜收料卷12，吸塑膜供料卷11上的吸塑膜5从压膜工装和轮毂4之间穿过缠绕于吸塑膜收料卷12上，所述轮毂密封垫板3底部连接真空吸管8，真空吸管8与真空泵7连接。轮毂密封垫板为耐高温橡胶材料制成的垫板，本发明选用氟橡胶。加热箱10设置在轮毂密封垫板3处，压膜工装及轮毂密封垫板3均位于加热箱10箱体内，加热箱10左右两端分别设吸塑膜入口101和吸塑膜出口，前后两端分别设有轮毂入口102和轮毂出口，加热箱10内部设有烘烤加热管103，轮毂内侧的轮毂密封垫板上设有烘烤用的红外加热器31。工作时，吸塑膜供料卷11上的吸塑膜5从吸塑膜入口101进入加热箱10、在轮毂和加热箱的烘烤加热管间穿过，从吸塑膜出口伸出加热箱10后连接吸塑膜收料卷12，待覆膜的轮毂从轮毂入口102进入加热箱10，结束后从轮毂出口送至下一工序。
利用轮毂吸塑装置可将PET膜或者其材质的吸塑膜吸附于并固定在轮毂4表面。压膜升降装置控制压膜工装的升降，在压膜工装下降过程中下压其下方的吸塑膜5，压夹环21内侧与轮毂的外轮缘外周配合将吸塑膜5夹紧固定、吸塑膜5被压覆在轮毂4表面，通过抽真空为轮毂4覆膜，其覆膜无死角，覆膜均匀，采用不同厚度的吸塑膜即可实现对涂装厚度的调节，适用范围广，操作简单。
本实施例中，轮毂密封垫板3固定设置在机架9上，在轮毂密封垫板3前侧和后侧的机架10上设置有传送滚轴6。轮毂密封垫板3前侧的传送滚轴6将待吸塑的轮毂4运送至轮毂密封垫板3上，吸塑后由轮毂密封垫板3后侧的传送滚轴6将吸塑后的轮毂4送至下一工序处。传送滚轴6结构简单，利用传送滚轴6传送轮毂4，减少了人工，降低人工成本。
本实施例中，所述吸塑膜供料卷11和吸塑膜收料卷12分别安装在送膜气缸13的活塞杆上；四个送膜气缸13分别带动吸塑膜供料卷11、吸塑膜收料卷上下移动。所述压膜升降装置包括四个压膜升降气缸22，压膜升降气缸22的活塞杆通过呈L形的连接杆23与轮毂4压膜工装连接。从图中可以看出，连接杆23由竖直臂和水平臂呈L形连接而成，竖直臂的下端与压夹环21上侧固定，水平臂的前端与竖直臂的上端相连、后端与活塞杆上端部相连；压夹环21的下部外周上设有（呈环形的）裁剪刀24，裁剪刀24向下方倾斜，与水平线H之间的夹角α为1-10°，优选3-5°。裁剪刀24外径大于压夹环21的外径，裁剪刀24下部最低点高于压夹环21的下端，具体结构如图3和图4所示。在压夹环21压覆吸塑膜5的过程中，裁剪刀24与吸塑膜5不接触，吸塑结束后，需要将包覆在轮毂上的吸塑膜与其他部分割开时，压膜工装维持原位不动，送膜气缸13上升，带动压夹环21外侧的吸塑膜上升倾斜、与裁剪刀24外侧的刀刃接触而被切割。结构简单，使用方便，节省人工。采用四个压膜升降气缸22同步带动轮毂4压膜工装升降，整个压膜装置2的稳定性好，吸塑膜5下压后与轮毂4及轮毂4与轮毂密封垫板之间受力均匀、接触可靠，抽真空效果好。
本实施例中，所述轮毂密封垫板3中央设有加热器安装槽，红外加热器31设置在加热器安装槽中央，加热器安装槽内设有排气孔33，排气孔33连接真空吸管8。工作时，轮毂下侧面与加热器安装槽外侧的轮毂密封垫板3密封接触。
本实施例中，所述的吸塑膜供料卷11和吸塑膜收料卷12的卷轴分别与步进电机14的轴连接。由送膜气缸13控制吸塑膜供料卷11和吸塑膜收料卷12的升降，使其与压膜工装相互配合。步进电机14驱动吸塑膜供料卷11和吸塑膜收料卷12的卷轴转动，由吸塑膜供料卷11为轮毂4提供吸塑膜5，压覆后的废料吸塑膜5缠绕在吸塑膜收料卷12上。
轮毂涂装工艺的S3-S5步骤具体操作如下：
传送滚轴6将刚喷完底粉的轮毂4传送到加热箱10内的红外加热器31正上方的轮毂密封垫板3上，轮毂4下侧与轮毂密封垫板3密封接合，轮毂上侧与压夹环相对；开启加热箱10内的烘烤加热管103对吸塑膜5及加热箱内的轮毂等部件进行预热，预热温度可使吸塑膜进入高弹态、轮毂上的底粉开始流平固化；轮毂4及吸塑膜5预热完成后，保持加热箱10内的温度不变、压膜升降装置带动压膜工装的下降，压夹环21与轮毂的外轮缘外周配合将吸塑膜5夹紧固定；然后真空泵7通过真空吸管8抽取轮毂4内部的空气，将吸塑膜5吸附于轮毂4上（即将吸塑膜5吸附于轮毂4的轮辐和轮缘的可视面上），轮毂密封垫板3上的红外加热器31开始工作，对轮毂内侧加热，使吸附于轮毂4上的吸塑膜5与轮毂接触一侧的部分吸塑膜进入粘流态，与处于流平固化过程的底粉紧密粘接、渗透。然后降低热源的烘烤温度至低于吸塑膜的流动温度、保持至底粉流平固化完成，轮毂流平固化过程与吸塑膜的吸塑过程同时进行。流平固化完成后，关闭烘烤加热管103和红外加热器31、冷却轮毂，然后先启动送膜气缸13上升，吸塑膜5被裁剪刀24切割，然后压膜升降气缸升起，通过吸塑膜收料卷12将废料卷走。通过传送滚轴6将轮毂4传送到下一道工序。本发明的轮毂吸塑装置将S3、S4及S三步在一个工位完成，底粉的流平固化与吸塑膜5的吸塑过程同时进行，缩短了加工时间，有效提高了轮毂涂装工艺的效率。
本申请依据下列测试标准对制得的轮毂进行了效果检测，如表1所示。
表1测试项目的检测评价标准及结果：
| 测试项目 | 依据的测试评价标准 | 最低等级要求 | 检测结果 |
| 涂膜附着力 | GMW14829 | 0级 | 合格 |
| 碎石打击试验-室温 | GMW14700-C | ≥8级 | 合格 |
| 碎石打击试验-18℃ | GMW14700-B | ≥8级 | 合格 |
| 672h丝状耐腐蚀性测试 | SAEJ2635 | 没有起泡、脱落，没有明显光泽改变，没有层失效现象，附着力0级 | 合格 |
| 240h CASS测试 | GMW14458 | 没有起泡、脱落，没有明显光泽改变，没有层失效现象，附着力0级 | 合格 |
| 2000h耐氙灯测试 | SAEJ2527 | 没有起泡、脱落，没有明显光泽改变，没有层失效现象，附着力0级 | 合格 |
使用本发明方法涂装后的轮毂其各项指标合格可达到要求。与传统工艺相比，由于是吸塑膜，涂层厚度均匀一致性要比喷漆好，采用不同厚度的吸塑膜即可实现对涂装厚度的调节，适用范围广，操作简单；采用整张膜吸附不存在欠喷等现象，解决传统工艺精车亮面尖角处欠喷、橘皮等缺陷；表面完全包覆，不存在传统工艺的漏电现象，解决了精车亮面电化学腐蚀的问题，提升了耐腐蚀性能；由于少了喷漆和喷罩光漆的两遍烘烤工艺，可节约40%的能源消耗，缩短了加工时间，提升了生产效率，能有效降低生产成本，提升企业竞争力。
Claims (10)
1.一种轮毂涂装工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1前处理：对铸造好的轮毂前处理；
S2喷底粉：将经过步骤S1处理后的轮毂进行喷底粉处理；
S3预热、流平固化：对吸塑膜和轮毂预热1-10分钟，使吸塑膜处于高弹态、同时轮毂上的底粉流平固化；
S4真空吸塑：保持预热温度不变、将预热后的吸塑膜真空吸塑于轮毂上，轮毂上的底粉流平固化持续进行；
S5烘烤、流平固化：对经过步骤S4处理后的轮毂进行烘烤，使吸塑膜自下表面至其厚度的1/5-4/5处变为粘流态，轮毂上的底粉完成流平固化；
S6定型冷却：将步骤S5处理后的轮毂冷却至室温；
S7切边：用刀片沿辐条边缘进行切割，修剪多余的材料。
2.根据权利要求1所述的一种轮毂涂装工艺，其特征在于：所述步骤S1前处理：首先对轮毂进行铸造，然后对铸造好的轮毂依次进行打磨、清洗、表调和锆化处理，最后再次对其进行清洗，在130~160°C烘干，完成前处理。
3.根据权利要求1所述的一种轮毂涂装工艺，其特征在于：所述步骤S2喷底粉中底粉厚度要求≥60um；底粉粒径30-45微米。
4.根据权利要求1所述的一种轮毂涂装工艺，其特征在于：所述步骤S3中吸塑膜厚度60-80微米；对吸塑膜和轮毂预热温度在100-150℃；预热温度不低于玻璃化温度。
5.根据权利要求1所述的一种轮毂涂装工艺，其特征在于：所述的S5烘烤、固化的过程为：将经过步骤S4处理后的轮毂在其内部使用热源进行烘烤2-5分钟，使吸塑膜自下表面至其厚度的2/5-3/5处变为粘流态，然后降低热源的烘烤温度至低于流动温度、保持在底粉流平固化温度范围内25-50分钟，至轮毂上的底粉完成流平固化。
6.根据权利要求1所述的一种轮毂涂装工艺，其特征在于：所述步骤S3、S4和S5使用轮毂吸塑装置进行操作，所述轮毂吸塑装置包括轮毂密封垫板、吸塑膜供应装置、压膜装置和加热箱，压膜装置包括压膜工装和压膜升降装置，压膜工装为与轮毂的外轮缘配合的压夹环，压膜工装与压膜升降装置连接，吸塑膜供应装置包括吸塑膜供料卷和吸塑膜收料卷，吸塑膜供料卷上的吸塑膜从压膜工装和轮毂密封垫板之间穿过缠绕于吸塑膜收料卷上，所述轮毂密封垫板底部连接真空吸管，真空吸管与真空泵连接，加热箱设置在轮毂密封垫板处，压膜工装及轮毂密封垫板均位于加热箱箱体内，加热箱左右两端分别设吸塑膜入口和吸塑膜出口，前后两端分别设有轮毂入口和轮毂出口，加热箱10内部上侧设有加热管，轮毂密封垫板上设有红外加热器。
7.根据权利要求6所述的一种轮毂涂装工艺，其特征在于：所述吸塑膜供料卷和吸塑膜收料卷分别安装在送膜气缸13的活塞杆上；所述压膜升降装置包括至少2个压膜升降气缸，压膜升降气缸的活塞杆通过呈L形的连接杆与轮毂压膜工装连接；压夹环的下部外周上设有裁剪刀，裁剪刀向下方倾斜，与水平线H之间的夹角α为1-10°，裁剪刀外径大于压夹环的外径，裁剪刀下部最低点高于压夹环的下端。
8.根据权利要求6所述的一种轮毂涂装工艺，其特征在于：轮毂密封垫板设置在机架上，在轮毂密封垫板前侧和后侧的机架上设置有传送滚轴。
9.根据权利要求6所述的一种轮毂涂装工艺，其特征在于：所述压膜升降装置包括四个压膜升降气缸，压膜升降气缸的活塞杆通过连接杆与轮毂压膜工装连接。
10.根据权利要求6所述的一种轮毂涂装工艺，其特征在于：所述吸塑膜供料卷和吸塑膜收料卷的两端分别与送膜气缸的轴连接；所述吸塑膜供料卷和吸塑膜收料卷的卷轴分别与步进电机的轴连接。
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