CN116265132B - 工件表面处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件表面处理的方法，包括以下步骤：1)采用表面处理剂对预处理后的工件进行喷涂处理；2)将喷涂处理后的工件转入烘干间进行烘干；并采用表干设备对烘干后的工件进行辅助表干；其中，所述表面处理剂选自水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和水性丙烯酸环氧树脂中的一种；喷涂处理采用喷枪处理，喷枪设置为至少两把，并分别设置于预处理后的工件的上方和下方，且喷涂距离为300～400mm；喷涂压力为0.3～0.55MPa；位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为150～200mm；位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为250～300mm。本发明的方法可以实现工件表干时间不超过6min，且工件下线后叠放不沾板。

Description

工件表面处理的方法

技术领域

本发明涉及一种工件表面处理的方法，尤其涉及一种采用水性表面处理剂对铁路货车板型材工件进行表面处理的方法。

背景技术

铁路货车板、型材等工件原材料的表面处理是铁路货车生产的第一道工序，其表面处理剂使用量仅次于车体涂装表面处理剂用量，目前仍使用有机溶剂型表面处理剂。有机溶剂型表面处理剂中，溶剂为有机溶剂，组成中含有大量苯、甲苯、二甲苯等有害物质，使用中存在易燃易爆、毒性大、且危害环境及职工健康等特点，是一种危险化学品。涂装生产线中，有机废气的VOCs排放浓度值达到500mg/m³。

为了响应对环保的要求，需解决生产过程中表面处理所产生的有机废气治理问题。因此，板、型材等工件原材料表面处理工序的“有机溶剂”改“水”问题成为铁路货车表面处理环节面临的重大课题。

以水为溶剂的表面处理剂，干燥速度慢，导致工件的表干时间长，工件下线后叠放沾板。这些因素制约工件的批量生产。此外，采用以水为溶剂的表面处理剂处理工件，需要确保工件性能不下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工件表面处理的方法，采用水性表面处理剂代替有机溶剂型表面处理剂，能够实现喷涂处理后表干时间不大于6min，以及工件下线后叠放不沾板，满足表面处理工序工件的批量生产要求。此外，本发明所获得的工件的表面附着力不大于1级，表面质量符合要求。本发明的目的是通过如下技术方案实现的。

本发明提供一种工件表面处理的方法，包括以下步骤：

1)采用表面处理剂对预处理后的工件进行喷涂处理；

2)将喷涂处理后的工件转入烘干间进行烘干；并采用表干设备对烘干后的工件进行辅助表干；

其中，所述表面处理剂选自水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和水性丙烯酸环氧树脂中的一种；

其中，喷涂处理采用喷枪处理，喷枪设置为至少两把，并分别设置于预处理后的工件的上方和下方，且喷涂距离为300～400mm；喷涂压力为0.3～0.55MPa，位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为150～200mm；位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为250～300mm。

水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和水性丙烯酸环氧树脂可以采用本领域已知的那些，这里不再赘述。水性表面处理剂以水为溶剂，表面干燥受温度、湿度影响大，施工工艺要求与有机溶剂型表面处理剂不一样。本发明经过大量研究和实验发现，喷涂处理时喷枪的喷嘴型号采用特定的小流量低幅宽的喷嘴，并配合一定的喷涂压力、烘干温度和辅助表干设备，可以实现工件表面表干时间小于6min，且使得下线后的工件叠放不沾板。这样才可以满足工件表面处理日产百吨左右的批量化生产，达到原生产线的日产量目标。

在本发明中，喷涂处理采用喷涂小车，喷涂小车上设置有喷枪，喷枪至少为两把，优选为四把以上。

在本发明中，喷枪为高压无气喷枪，至少两把喷枪分别设置于预处理后的工件的上方和下方。

根据本发明的一个具体实施方式，工件喷涂时采用四把喷枪进行，同一型号的喷嘴为一组。

在本发明中，喷涂压力可以为0.3～0.55MPa，优选为0.3～0.45MPa，更优选为0.3～0.4MPa。

在本发明中，喷涂距离为300～400mm。在某些实施方案中，喷涂距离为300～350mm。在某些具体的实施方案中，喷涂距离为300mm。在另一些具体的实施方案中，喷涂距离为400mm。

位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量可以为1.3～1.5L/min，优选为1.35～1.45L/min。雾幅宽度可以为150～200mm，优选为180～200mm。根据本发明的一个具体实施方式，位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量为1.4L/min，雾幅宽度为200mm。

位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，优选为1.35～1.45L/min。雾幅宽度可以为250～300mm，优选为250～280mm。根据本发明的一个具体实施方式，位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.4L/min，雾幅宽度为250mm。根据本发明的另一个具体实施方式，位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.4L/min，雾幅宽度为300mm。这样有利于工件表面快速表干，工件下线后叠放不沾板。

在本发明中，烘干温度可以为38.8～80℃，优选为40～80℃，更优选为50～80℃。烘干时间小于5min，优选为小于4.6min，更优选为小于4min。所得表面处理后的工件的表面处理剂膜厚度可以为10～20μm，优选为12～19μm。

在本发明中，所述工件包括是铁路货车用板材和型材。

在本发明中，工件表干时间指的是预处理后的工件采用表面处理剂喷涂处理后表干时间，该表干时间小于等于6min。

根据本发明所述的工件表面处理的方法，优选地，所述喷枪为高压无气喷枪；所述喷涂压力为0.3～0.45MPa。这样有利于使得工件表面表干时间小于6min，下线后的工件叠放不沾板。

根据本发明所述的工件表面处理的方法，优选地，位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量为1.35～1.45L/min，雾幅宽度为180～200mm；位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.35～1.45L/min，雾幅宽度为250～280mm。这样有利于使得工件表面获得设定厚度的表面处理剂膜。

根据本发明所述的工件表面处理的方法，优选地，烘干温度为38.8～80℃，烘干时间不少于3min且不超过5min。这样有利于工件快速表干，工件下线后叠放不沾板。

根据本发明所述的工件表面处理的方法，优选地，所述预处理后的工件采用以下步骤进行预处理得到：

将工件的表面进行抛丸除锈，表面清洁度达到GB/T8923-2011中规定的Sa2.5级，除锈达到GB/T8923-2011中规定的St3级要求，表面粗糙度为30～80μm。这样有利于确保所得表面处理剂膜的附着力。

根据本发明所述的工件表面处理的方法，优选地，所述表面处理剂的粘度为20～40s。这样可以实现表面处理剂的均匀喷涂。

在本发明，表面处理剂的粘度可以为20～40s，优选为20～30s，更优选为20～25s。根据本发明优选的一个实施方式，表面处理剂的粘度为20～30s。

本发明的粘度根据GB/T 1723-1993《涂料粘度测定法》采用涂-4粘度计在18℃下测定，粘度单位为秒(s)。

根据本发明所述的工件表面处理的方法，优选地，所述表面处理剂为水性丙烯酸环氧树脂。这样一方面有利于实现工件表面的表干时间小于6min，工件下线后叠放不沾板，另一方面有利于确保表面处理后的工件表面附着力达到合格。

根据本发明所述的工件表面处理的方法，优选地，所述水性丙烯酸环氧树脂以水溶液的形式使用，水溶液中丙烯酸环氧树脂的固含量大于等于45wt％。这样有利于实现均匀喷涂，以及有利于控制喷涂后的表面处理剂膜厚度。

在本发明中，水溶液中丙烯酸环氧树脂的固含量优选为大于等于45wt％且小于90wt％，更优选为大于等于50wt％且小于85wt％。

根据本发明所述的工件表面处理的方法，优选地，喷涂处理时，工件的表面温度不低于5℃。这样有利于实现工件的表面处理，并使得工件表干时间小于6min。

在某些实施方案中，喷涂处理时，工件的表面温度为大于5℃且小于25℃，烘干温度优选为60～80℃。在另一些实施方案中，喷涂处理时，工件的表面温度为25℃以上，烘干温度优选为40～50℃。这样有利于降低生产成本。

在本发明中，表面处理剂的使用温度不低于5℃；相对湿度为70％以下。这样有利于实现快速表干。

根据本发明所述的工件表面处理的方法，优选地，所述方法包括以下具体步骤：

1)将工件进行抛丸除锈，并对工件表面进行吹尘处理，得到预处理后的工件；将预处理后的工件通过传输辊道传送至表面处理间，采用表面处理剂对预处理后的工件进行喷涂处理；

2)将喷涂处理的工件通过传输辊道转入烘干间进行烘干，得到烘干后的工件；并在烘干间出口外的出料辊台的两侧采用表干设备对烘干后的工件进行辅助表干；

其中，喷涂处理采用喷枪处理，喷枪设置为至少两把，并分别设置于预处理后的工件的上方和下方，且喷涂距离为300～400mm；喷涂压力为0.3～0.55MPa，位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为150～200mm；位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为250～300mm；

其中，烘干温度为40～80℃，烘干时间不少于3min且不超过5min；

其中，表干设备为轴流风机；所得表面处理后的工件的表面处理剂膜厚度为10～20μm。这样一方面有利于实现工件表干时间小于6min，下线后叠放不沾板；另一方面有利于实现工件表面处理的批量化生产，提高生产效率，此外，确保处理后的工件的性能满足要求。

在本发明中，轴流风机的设置有利于加快工件表干时间，保证工件下线后叠放不沾板。轴流风机设置为多个，且均匀分布。轴流风机包括可调轴流风机和普通轴流风机。

根据本发明的一个实施方式，在距烘干间出口1～2m处的出料辊台的两侧开始均匀设置多个轴流风机。

根据本发明的一个具体实施方式，在距烘干间出口1～2m处的出料辊台的两侧开始均匀设置6个轴流风机。通过加大工件表面风速流动性，加快表面处理剂膜的表面干燥。

在本发明中，辊道传输速度根据需要进行设定。传输辊道的传输速度的设定既要与表面处理间的喷涂处理效率相适应又要与烘干间的烘干时间相适应。

在某些实施方案，先将工件进行抛丸除锈等预处理，然后将预处理后的工件置于传输辊道上，通过传输辊道传送至表面处理间，采用表面处理剂对预处理后的工件进行喷涂处理；将喷涂处理的工件通过传输辊道转入烘干间进行烘干，通过传输辊道将烘干后的工件传送至出料辊台(出料辊台在烘干间出口外，出料辊台的两侧设置有轴流风机)，经轴流风机继续风干后，工件下线(即离开出料辊台)并叠放。

在另一些实施方案中，先将工件进行抛丸除锈等预处理，然后再将预处理后的工件置于烘干间进行预热；将预热后的工件置于传输辊道上，通过传输辊道传送至表面处理间，采用表面处理剂对预热后的工件进行喷涂处理；将喷涂处理的工件通过传输辊道转入烘干间进行烘干，通过传输辊道将烘干后的工件传送至出料辊台(出料辊台在烘干间出口外，出料辊台的两侧设置有轴流风机)，经轴流风机继续风干后，工件下线(即离开出料辊台)并叠放。

在本发明中，表面处理过程中产生的水性雾采用干式漆雾过滤和活性炭吸附进行处理。这样保证对有机废气(VOCs)充分治理，有机废气浓度和速率符合GB16297《大气污染物综合排放标准》表2中的二级排放标准。在本发明中，所述干式漆雾过滤可以采用过滤棉进行干式过滤。此外，水性表面处理剂的使用可以减少有机废气的排放；在有机废气治理过程中，过滤棉和活性炭只需半年左右更换一次，更换下来的过滤棉、活性炭及使用过程产生的漆渣均按固废物进行处理，处理费用低，且对环境无污染，改善了作业环境。

本发明的方法采用水性表面处理剂代替有机溶剂型表面处理剂，能够实现工件表干时间不大于6min，同时能够实现工件下线后叠放不沾板，满足表面处理工序日产百吨工件的批量生产要求。进一步地，本发明所获得的工件的表面附着力不大于1级，表面质量符合要求。此外，表面处理后的工件焊接后的焊缝力学性能符合产品技术要求；表面处理后的工件与整车车体涂装用表面处理剂配套使用，防腐性能符合产品技术要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

将工件(铁路货车板型材)进行抛丸除锈，并对工件表面进行吹尘处理，得到预处理后的工件；预处理后的工件的清洁度达到GB/T8923.1-2011中规定的Sa2.5级，除锈达到GB/T8923.1-2011中规定的St3级要求，表面粗糙度为30～80μm；

将预处理后的工件在烘干间预热，至工件表面温度为28℃。经传输辊道传送至表面处理间，采用粘度为20s的水性丙烯酸环氧树脂对工件表面进行高压无气喷涂处理。喷涂处理采用四把喷枪同时进行。四把喷枪均匀分布，分别设置于预处理后的工件的上方和下方。喷涂距离为300mm；喷涂压力为0.3MPa；位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量为1.4L/min，雾幅宽度为200mm。位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.4L/min，雾幅宽度为250mm。辊道传输速度为3.25m/min。

将喷涂处理后的工件经传输辊道传送至烘干间，烘干间的温度为40℃，辊道传输速度为3.25m/min，烘干时间为3.48min，得到烘干后的工件，工件基本表干。

轴流风机为六台，六台轴流风机分别设置在距烘干间出口外的出料辊台的两侧，其中，靠近烘干间出口的两台轴流风机与烘干间出口的距离分别约为2m；轴流风机距离出料辊台约0.5m。采用轴流风机对烘干后的工件进一步干燥2.1min。工件表面全部达到表干的时间共计5.58min。下线后工件依次叠放，叠放不沾板。

对比例1

除了以下参数设置不同，其余与实施例1相同：

位于工件上方的喷枪的喷嘴以及位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量均为1.7L/min，雾幅宽度均为300mm。出烘干间后，工件表面出现花纹条状且处于湿膜状态。工件表面全部达到表干的时间共计13min。

下面介绍工件的测试方法。

1)附着力检测：将表面处理后的工件继续自然干燥24h后，对表面处理剂膜进行测量，膜厚度为14～19μm符合工艺要求。按GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》相关要求，采用划格器(1mm)检测表面处理剂膜附着力，检验结果均为1级。

2)焊接后的力学性能测试：

根据ISO15614-1《金属材料焊接程序的规范及鉴定-焊接程序试验-第1部分：钢的电弧焊和气焊以及镍和镍合金的电弧焊》标准要求对表面处理后的工件之间的焊缝进行磁粉和X射线探伤；

按NB/T47013.4对焊缝接头力学性能进行检测，检测结果为Ⅰ级；

根据GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验检测；

根据GB/T232-2010《金属材料弯曲试验方法》弯曲试验检测。

通过性能检测，焊缝质量均符合ISO5817-2014《焊接-钢、镍、钛及其合金熔焊接头(不包括电子束焊接)-缺陷的质量等级》标准B级要求，焊缝内部未发现气孔、夹渣和裂纹等缺陷，满足产品要求。

综上可知，本发明的方法采用水性表面处理剂对工件进行喷涂处理，更绿色环保；而且同时能够实现表面处理后工件表干时间小于6min，并且工件下线后叠放不沾板，可以满足日产百吨工件的批量化生产要求。此外，所得到的表面处理后的工件的附着力检测为1级，满足要求，并且所得的工件在焊接后焊缝的力学性能合格。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (8)

1.一种工件表面处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用表面处理剂对预处理后的工件进行喷涂处理；

2)将喷涂处理后的工件转入烘干间进行烘干；并采用表干设备对烘干后的工件进行辅助表干；

其中，所述表面处理剂为水性丙烯酸环氧树脂；

其中，喷涂处理采用喷枪处理，喷枪设置为至少两把，并分别设置于预处理后的工件的上方和下方，且喷涂距离为300～400mm；喷涂压力为0.3～0.55MPa；位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为150～200mm；位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为250～300mm；

其中，烘干温度为38.8～80℃，烘干时间不少于3min且不超过5min；

其中，所述表干设备为轴流风机；所得表面处理后的工件的表面处理剂膜厚度为10～20μm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷枪为高压无气喷枪；所述喷涂压力为0.3～0.45MPa。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量为1.35～1.45L/min，雾幅宽度为180～200mm；位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.35～1.45L/min，雾幅宽度为250～280mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理后的工件采用以下步骤进行预处理得到：

将工件的表面进行抛丸除锈，表面清洁度达到GB/T8923-2011中规定的Sa2.5级，除锈达GB/T8923-2011中规定的St3级要求，表面粗糙度为30～80μm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理剂的粘度为20～40s，所述粘度根据GB/T1723-1993《涂料粘度测定法》采用涂-4粘度计在18℃下测定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述水性丙烯酸环氧树脂以水溶液的形式使用，水溶液中丙烯酸环氧树脂的固含量大于等于45wt％。

7.根据权利要求2～6任一项所述的方法，其特征在于，喷涂处理时，预处理后的工件的表面温度不低于5℃。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下具体步骤：

1)将工件进行抛丸除锈，并对工件表面进行吹尘处理，得到预处理后的工件；将预处理后的工件通过传输辊道传送至表面处理间，采用表面处理剂对预处理后的工件进行喷涂处理；

2)将喷涂处理的工件通过传输辊道转入烘干间进行烘干，得到烘干后的工件；并在烘干间出口外的出料辊台的两侧采用表干设备对烘干后的工件进行辅助表干；

其中，喷涂处理采用喷枪处理，喷枪设置为至少两把，并分别设置于预处理后的工件的上方和下方，且喷涂距离为300～400mm；喷涂压力为0.3～0.55MPa；位于工件下方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为150～200mm；位于工件上方的喷枪的喷嘴的流量为1.3～1.5L/min，雾幅宽度为250～300mm；

其中，烘干温度为40～80℃，烘干时间不少于3min且不超过5min；

其中，所述表干设备为轴流风机；所得表面处理后的工件的表面处理剂膜厚度为10～20μm。