干冰清洗在汽車外飾涂裝中的應(yīng)用

目前，涂裝之前的汽車外飾件表面污漬是通過(guò)水洗前處理的方式來(lái)進(jìn)行清洗。近幾年，艾森曼已經(jīng)和世界知名汽車零部件制造商合作將干冰清洗代替水洗前處理應(yīng)用到汽車外飾件的涂裝中，此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施使得涂裝車間在節(jié)能減排和降低運(yùn)行成本方面取得了一定進(jìn)步。

干冰清洗的原理及分類

干冰清洗是通過(guò)高速的干冰顆粒噴射到工件表面，使污染物快速冷卻變脆易被去除，此時(shí)干冰體積瞬間膨脹600～800倍使污染物沖擊破碎，從而將工件沖洗干凈。干冰清洗的原理如圖1所示。

目前，市面上干冰清洗系統(tǒng)主要包括兩大類：液態(tài)干冰雪花清洗系統(tǒng)以及固態(tài)干冰清洗系統(tǒng)。

1.液態(tài)干冰雪花清洗系統(tǒng)

液態(tài)干冰系統(tǒng)主要由液態(tài)CO2罐、增壓系統(tǒng)、干冰清洗控制柜、清洗噴嘴和機(jī)器人組成。儲(chǔ)罐一般以租賃的模式向氣體公司租賃，儲(chǔ)罐含遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，氣體公司會(huì)遠(yuǎn)程監(jiān)控CO2液位，當(dāng)槽液過(guò)低時(shí)將通過(guò)液體槽車為客戶補(bǔ)充液態(tài)CO2。液體CO2通過(guò)增壓系統(tǒng)輸送到液態(tài)CO2雪花清洗控制柜中，再經(jīng)過(guò)特殊噴嘴以50～300?m/s的速度射出來(lái)，此時(shí)液態(tài)CO2會(huì)冷凝成雪花狀的干冰微晶體(粒徑約為10～200?μm)，當(dāng)干冰微晶體被壓縮空氣帶到被清洗外飾件表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生微爆炸從而起到清洗效果。噴嘴一般固定在工業(yè)機(jī)器人上以此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化清洗。液態(tài)干冰清洗流程如圖2所示。

液態(tài)干冰雪花清洗系統(tǒng)從儲(chǔ)罐到噴嘴的整個(gè)過(guò)程都是液態(tài)輸送，只是在噴射到工件表面時(shí)形成雪花狀態(tài)的干冰微晶體，因此整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行靈活、噴射均勻流暢。根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍啟停噴嘴，當(dāng)沒(méi)有感應(yīng)到工件通過(guò)時(shí)，可以停止噴射，節(jié)約間歇過(guò)程的CO2消耗。由于液態(tài)干冰雪花清洗系統(tǒng)噴射出來(lái)的干冰微晶體粒徑只有10～200?μm，所以不會(huì)對(duì)工件造成損傷，只是把工件表面污漬清洗干凈。液態(tài)干冰清洗室如圖3所示。

2.固態(tài)干冰清洗系統(tǒng)

固態(tài)干冰系統(tǒng)主要由液態(tài)CO2儲(chǔ)罐、干冰制造機(jī)、干冰清洗機(jī)、清洗噴嘴和機(jī)器人組成。槽液運(yùn)輸和控制方式與液態(tài)干冰雪花清洗系統(tǒng)相同，區(qū)別在于它沒(méi)有增壓系統(tǒng)，而是直接將液態(tài)儲(chǔ)罐內(nèi)的液態(tài)CO2通過(guò)干冰制造機(jī)制造成直徑為1～3?mm的干冰顆粒，再將干冰顆粒送入干冰清洗機(jī)內(nèi)。在壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)下，干冰顆粒通過(guò)噴嘴沖擊到被清洗物體表面，從而起到清洗效果。固態(tài)干冰清洗流程如圖4所示。

從干冰制造機(jī)到噴嘴的過(guò)程中，固態(tài)干冰清洗系統(tǒng)輸送的是干冰顆粒。細(xì)小的干冰顆粒長(zhǎng)時(shí)間堆積在管路中容易粘結(jié)，造成噴射時(shí)干冰吐出不連續(xù)，但可以通過(guò)連續(xù)生產(chǎn)和研磨干冰粒徑的方法得到改善。固態(tài)干冰清洗的清洗能力強(qiáng)，還可應(yīng)用于治具和模具清洗。固態(tài)干冰清洗室如圖5所示。

水洗前處理和干冰前處理的對(duì)比

水洗前處理工藝主要由脫脂、水洗、吹水、烘干爐和冷卻組成(見(jiàn)圖6)。而干冰前處理不需要這些工藝，僅由一間干冰清洗室代替，流程如圖7所示。

水洗前處理的運(yùn)行成本主要由循環(huán)水泵、風(fēng)機(jī)、脫脂槽加熱、烘干爐加熱、烘干爐后冷卻、純水設(shè)備和廢水處理設(shè)備的能耗及化學(xué)藥劑耗量構(gòu)成。干冰前處理的運(yùn)行成本是由干冰清洗系統(tǒng)、機(jī)器人、空壓機(jī)的電耗量和干冰耗量構(gòu)成。水洗前處理和干冰前處理之間的能耗對(duì)比如圖8所示，其中不包含水洗前處理的藥劑耗量和干冰前處理的干冰耗量。干冰前處理的液態(tài)干冰耗量約為1?kg/保險(xiǎn)杠，水和化學(xué)藥劑耗量則可以100%節(jié)約。

結(jié)語(yǔ)

多年來(lái)艾森曼以創(chuàng)建“綠色涂裝車間”為宗旨，而干冰清洗正是一種綠色環(huán)保的清洗技術(shù)，它的系統(tǒng)運(yùn)行靈活，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化清洗，設(shè)備占地面積小、運(yùn)行成本低而且不產(chǎn)生廢水。艾森曼作為表面涂裝技術(shù)領(lǐng)域新技術(shù)的開拓者之一，也是最早將干冰清洗整套解決方案應(yīng)用到汽車外飾件表面涂裝領(lǐng)域中的先驅(qū)者之一。