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摘 要：工程机械因其结构复杂，质量大小相差悬殊，制造周期长，使用环境恶劣，使用寿命周期长，给构件的涂装防腐增加了难度。本文从 钢板抛丸机 抛丸、无机硅酸锌车间底漆的选择及涂装、预涂结构件焊缝的处理 3 个方面， 提出了以车间底漆作为永久防护底漆，免除了 2 次抛丸机抛丸 2 次涂底漆工序，提出了高防护性能、低成本的涂装防腐工艺。
关键词：工程机械；抛丸；车间底漆；焊缝处理；锌加涂层

0 引言
随着我国城市化建设步伐的加快，工程机械在近 10年间得到了突飞猛进的发展，行业产值也已由 10 年前的440 亿元人民币，快速攀升到 2012 年的近 5 000 亿元人民币。除了如卡特、小松、现代等国际老牌巨头外，国内也出现了以徐工集团、三*集团、中联重科等为代表的年产值上千亿的工程机械巨头。随着行业的快速发展，工程机械的防腐涂装工艺也有了长足的进步，形成了零部件面漆化涂装+整机精饰，防护能力向船舶涂装看齐，外观质量向客车标准看齐的趋势。
1 钢板预涂工艺
目前，大型工程机械尽管采用零部件面漆化涂装+整机精饰的涂工艺，零部件面漆化率也可以达到 90%左右，有的产品零部件面漆化率接近 100%， 但由于零部件结构复杂，边、角、孔、洞、缝的 抛丸机 抛丸除锈不彻底，涂层不能完全有效覆盖成膜，导致局部防护能力十分薄弱。因此，采用钢板预涂工艺显得十分必要。工程机械钢板预涂主要工艺流程如下：钢板上件→自动抛丸机抛丸→清丸除尘→高压无气自动预涂→烘干固化→切割下料机加焊接→时效消应力→表面清理除油除屑→焊缝处理→焊缝补涂锌加涂层→固化→中涂→面漆→固化。
1.1 预涂底漆的选择
预涂底漆的选择必须符合以下原则：
成膜厚度接近或超过抛丸表面的粗糙度，以提高车间底漆作为永久底漆在制造过程及较终应用中的防护性能。
常规无机硅酸锌作为可焊接车间底漆其标准成膜厚度在 15~25 μm 之间，通常认为膜厚超过 30 μm 可能会影响焊接焊缝力学性能，因此，实际应用中其防锈能力十分有限，进行后续涂装前必须将预涂的车间底漆喷射清理表面达到 Sa 2.5 *，需重新进行底、中、面漆的涂装。如此二次抛丸工艺的制定，主要依据为：船舶涂装为重防护体系，其复合涂层膜厚通常要求 200~300 μm 甚至更高，因此船舶行业用 钢板抛丸机 抛丸粗糙度*般控制在 60~80 μm，即峰谷高度平均值在 60~80 μm 左右，不超过 30 μm 的预涂底漆，使峰顶部位涂层很薄，在工序间周转过程中极易造成大面积的涂层破坏而降低防护性能，造成大面积的点锈，在较终涂装前必须进行二次抛丸清除，并重新涂装底漆。
目前，工程机械用涂料以环氧+聚氨酯配套复合涂层为主。根据试板模拟试验，工程机械用复合涂层体系膜厚在0~120 μm 左右时，其硬度、冲击、附着力、耐中性盐雾以及 960 h 中性盐雾试验后的附着力指标不会有明显的单项的或多项下降，而以上指标性能出现单项或多项的指标明显下降则可以认为涂层失去保护能力。因此，工程机械类结构件抛丸的粗糙度宜控制在 30~40 μm 之间，车间底漆的干膜厚度应该达到 40~50 μm，以增加无机硅酸锌底漆作为永久底漆在制造过程及较终应用中的防护性能。
1.1.2 车间底漆的可切割性影响
常规车间底漆(铁红环氧、环氧富锌、无机硅酸锌等)耐温均不超过 400 ℃， 在切割及焊接过程中对漆膜的损伤范围比较大，给后续的损伤部位涂层清理增加了难度。表1 分别采用市售的铁红环氧车间底漆、环氧富锌底漆、无机硅酸锌车间底漆以及改性耐 800 ℃灼烧的无机硅酸锌车间底漆进行火焰切割试验情况对比

表 1 车间底漆对切割性能的影响*

注：*试板材料 Q235A，板材厚度 20 mm，抛丸粗糙度 45 μm，切割机型号：CG1-30 半自动切割机。
以上切割数据表明，在涂膜厚度基本达到喷丸面粗糙度的情况下，对切割速度的影响均在 10%以内。
1.1.3 车间底漆对焊接性能影响
车间底漆的选择，除了考虑对切割性能的影响外，对焊接性能的影响也是作为预涂底漆的必要条件之*。试验采用对接焊，并且在坡口处测量干膜膜厚度，取 10 个点的平均值，超过 60 μm 的部位采用 1 000 目砂纸均匀打磨至 50 μm 下。

1.2 焊缝的处理
锌加涂料的含锌量高，固化膜内含锌量可以达到 96%以上，因此其电化学防护作用远超普通环氧富锌涂层，对钢铁件的防护性能优异，锌加涂层同时具有优良的柔韧性及抗磨性能，与环氧、聚氨酯等涂料结合力良好，已在很多大型工程建设上得到实际应用，效果良好。工程机械结构件焊缝经过手工除锈达到 St 3.0 后，喷涂 30~40 μm 的锌加涂层，复涂 40~50 μm 的聚氨酯面漆，其防护效果良好，层间附着力正常。
2 结语
经过切割、焊接及复合涂层防护性能对比筛选，我们可以得出以下结论：
(1) 无机硅酸锌车间底漆作为工程机械产品用底漆涂层，突破了膜厚不能超过 30 μm 的传统观念。为了能够达到制造过程及产品永久涂层的较终防护性能，其厚度可以增加到 40~50 μm 而不影响焊接性能。环氧富锌底漆作为车间底漆，达到 50 μm 厚度时严重影响切割焊接性能。
(2) 改良型耐高温无机硅酸锌车间底漆，在切割、焊接时，损伤范围、耐灼伤性能明显优于常规无机硅酸锌底漆，焊接飞溅只需轻轻刮落，飞溅处看不出灼伤痕迹，可以免用防焊接飞溅液，良好的抗灼伤性也为其作为产品复合涂层的防护性能提供了底漆保障。
(3) 锌加涂层作为焊缝处修补涂层，其防护性能良好，为免除二次抛丸处理切割焊缝创造了有利条件。
(4) 与传统二次抛丸另涂底漆工艺相比，节省了大量的能源及材料成本，以国内某工程机械企业涂装线为例：两条结构件涂装线自动抛丸动力功率 860 kW，年时基数3 740 h，年节约能源价值 320 多万元，生产各种履带吊254 台，板预处理面积约为 26.5 万 m2，节约车间底漆18 t，折合人民币 45 万元，节约丸料价值 40 万元，经济效益和社会效益十分可观。
3 存在问题
取消了二次抛丸，对焊缝的应力消除不利，必须合理制定并严格执行焊接工艺，以降低焊缝应力，加强时效处理也有利于应力的消除。