干冰清洗在汽車外飾涂裝中的應用

目前，涂裝之前的汽車外飾件表面污漬是通過水洗前處理的方式來進行清洗。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用到汽車外飾件的涂裝中，此項技術(shù)的實施使得涂裝車間在節(jié)能減排和降低運行成本方面取得了一定進步。

干冰清洗的原理及分類

干冰清洗是通過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、清洗噴嘴和機器人組成。儲罐一般以租賃的模式向氣體公司租賃，儲罐含遠程監(jiān)控裝置，氣體公司會遠程監(jiān)控CO2液位，當槽液過低時將通過液體槽車為客戶補充液態(tài)CO2。液體CO2通過增壓系統(tǒng)輸送到液態(tài)CO2雪花清洗控制柜中，再經(jīng)過特殊噴嘴以50～300?m/s的速度射出來，此時液態(tài)CO2會冷凝成雪花狀的干冰微晶體(粒徑約為10～200?μm)，當干冰微晶體被壓縮空氣帶到被清洗外飾件表面時，會產(chǎn)生微爆炸從而起到清洗效果。噴嘴一般固定在工業(yè)機器人上以此實現(xiàn)自動化清洗。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)從儲罐到噴嘴的整個過程都是液態(tài)輸送，只是在噴射到工件表面時形成雪花狀態(tài)的干冰微晶體，因此整個系統(tǒng)運行靈活、噴射均勻流暢。根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍啟停噴嘴，當沒有感應到工件通過時，可以停止噴射，節(jié)約間歇過程的CO2消耗。由于液態(tài)干冰雪花清洗系統(tǒng)噴射出來的干冰微晶體粒徑只有10～200?μm，所以不會對工件造成損傷，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儲罐、干冰制造機、干冰清洗機、清洗噴嘴和機器人組成。槽液運輸和控制方式與液態(tài)干冰雪花清洗系統(tǒng)相同，區(qū)別在于它沒有增壓系統(tǒng)，而是直接將液態(tài)儲罐內(nèi)的液態(tài)CO2通過干冰制造機制造成直徑為1～3?mm的干冰顆粒，再將干冰顆粒送入干冰清洗機內(nèi)。在壓縮空氣的驅(qū)動下，干冰顆粒通過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。

從干冰制造機到噴嘴的過程中，固態(tài)干冰清洗系統(tǒng)輸送的是干冰顆粒。細小的干冰顆粒長時間堆積在管路中容易粘結(jié)，造成噴射時干冰吐出不連續(xù)，但可以通過連續(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，還可應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。

水洗前處理的運行成本主要由循環(huán)水泵、風機、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)備的能耗及化學藥劑耗量構(gòu)成。干冰前處理的運行成本是由干冰清洗系統(tǒng)、機器人、空壓機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/保險杠，水和化學藥劑耗量則可以100%節(jié)約。

結(jié)語

多年來艾森曼以創(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)運行靈活，可以實現(xiàn)自動化清洗，設(shè)備占地面積小、運行成本低而且不產(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用到汽車外飾件表面涂裝領(lǐng)域中的先驅(qū)者之一。