Automobile Technology & Material
一种低温环境下的精准注蜡系统研究
（1.重庆长安汽车股份有限公司，重庆 400023；2.中国核电工程有限公司北京核工程研究设计院，北京100840） 摘要：简要介绍了一套适用于低温环境下喷涂高固含空腔防护蜡的精准注蜡系统。通过
展示实际应用效果，并与注蜡（灌蜡）系统和高压无气喷蜡系统进行对比，凸显其显著的综合优势，该系统可作为降本增效背景下老式系统升级改造的首选。最后针对该系统实际应用中出现的问题进行了分析，并提出了今后研究的方向。
关键词：低温 空腔防护蜡 精准注蜡工艺
中图分类号：U466 文献标识码：B Doi：10.19710/j.cnki.1003-8817.20190274
1 前言
相当长时期内，钢材仍将是汽车车身的主要
[1]，汽车内腔的锈蚀问题需重点解决。空腔防
材质护蜡作为一种有效的增强防腐辅料，被广泛应用于各车型防腐工艺中[2]。注蜡工艺可分为注蜡（灌
3
蜡）、高压无气喷蜡、精准注蜡（空气混合喷蜡）等
种，根据不同的注蜡方式，蜡的选用也有所不同[3]
。目前最为常用的有溶剂型蜡和非溶剂型蜡（包含
[4]。而由于消费者对环
水性蜡和非水性蜡）两种保、气味等需求的提升，溶剂型蜡逐步退出，非溶剂型蜡越来越被广泛应用。为配合非溶剂型蜡进行精准注蜡，采用混合压缩空气的注蜡设备。实践证明，精准注蜡（空气混合喷蜡）工艺具有巨大的防腐、经济、环境等优势。
而非溶剂型空腔防护蜡在低温环境下粘度显
著增大，分散性变差，需要采用特殊的系统保证低温条件下的精准注蜡效果，避免因分散不良造成的蜡膜覆盖不足，整车防腐性能明显下降等情况。基于实践经验，从系统组成及功能简介、横向工艺对比等方面介绍一种适用于低温环境下的精准注蜡系统，以供参考。
2 系统简介2.1 高固含空腔防护蜡
常用空腔防护蜡的有效成分为石蜡，为长链烷烃类非极性溶剂，具有良好的疏水性，起防腐、
固化作用[5]。受本身性质影响，高温条件下蜡体粘
度降低，流动性增强，易出现“流挂”现象，给后续过程增加大量额外清理工作。
为从根本上解决“流挂”问题，同时满足环保、气味等级提升的需求，新的喷涂工艺采用非溶剂型高固含空腔防护蜡。区别于溶剂型防护蜡，非溶剂型高固含空腔防护蜡在低温环境下黏度急剧升高
1），分散困难，甚至影响到上料过程（图2）。而
（图
0℃我国北方地区，冬季环境温度常年低于 ，原料储存间往往不具备有效的保温措施，为此需要一套适应于低温环境下的精准注蜡设备。
2.2 适用于低温环境下的精准注蜡设备
适用于低温环境下的精准注蜡系统的核心为
3），该系统由上精准注蜡（空气混合喷蜡）设备（图料储存系统，循环输送系统、保温系统、流体控制系统以及喷涂系统等组成。考虑到安全和操作性，注蜡间需为封闭空间，操作人员配备劳保设备，注蜡间送排风需畅通。
精准注蜡（喷蜡）系统的工艺流程比较简单，从储存罐里输送出的蜡，通过主管加热和支管伴
30℃
热保持蜡温度高于 ，流量控制模块控制来蜡与压缩空气流量，在注蜡枪内混合后通过特制喷头喷入车体内腔。主管加热和支管伴热装置作为整个工艺的核心，负责保证喷注过程中终端出口25℃ 3 000 mpa·s）。蜡的温度＞ （或粘度小于
2.3 精准注蜡喷嘴
为达成预定的喷注效果，针对不同角度的工
4）。枪头型号
艺孔，需要设计专用的注蜡枪头（图
1、2 3
主要喷注车体立面的工艺孔，型号 注蜡孔主要喷涂车体平面的工艺孔。注蜡效果可借助内窥镜查看，并根据实际情况调整枪头伸入腔体内的深度和角度。冬季注蜡前，排空支管和枪头内的冷蜡，同时排净喷头附近管路中的空气。蜡的出口温度高于
25℃ 5 MPA
为宜，出口压力不高于 为宜，空气压力约
1 MPA，可达成厚度为150 μm 5）。
需 的均匀蜡膜（图喷蜡前需保证腔体内板表面清洁，无油污、杂质、锈迹等。
2.4 注（喷）蜡量
喷蜡枪每枪的注（喷）蜡量可根据不同部位的需求，通过调节流体控制单元，改变空腔蜡流量得以实现。为满足注蜡部位的注蜡量需求，同时避免注蜡过多造成夏季高温期间流挂现象，需在工艺设计过程中考虑不同季节的需求，设计合适的注蜡量。
3 工艺优势分析3.1精准注蜡（混合压缩空气注蜡）工艺与注蜡（灌蜡）工艺对比
注蜡（灌蜡）工艺得到的蜡膜完整无盲区，钣金缝隙覆盖完全，防腐效果最佳，因此受到大型主机厂的青睐。然而，随着实践的不断深入，特别是近年来降本增效、节能减排压力增大，对精致工艺的要求日渐提高，注蜡（灌蜡）工艺的不足之处逐
1），精准注蜡（混合压缩空气注蜡）工艺渐凸显（表作为一项精致工艺的实践案例，弥补了灌蜡工艺的诸多不足。
6），精准注蜡（混
相比于注蜡（灌蜡）工艺（图7）流程更为简单，一次
合压缩空气注蜡）工艺（图性设备投入小，一次投入可多车型通用，也可以较低价格在原有注蜡工位基础上改造添加精准注蜡设备，同时，由于无需预先加热车体，无需滴蜡（沥蜡）、回收，整套设备占地面积小，能耗低。
精准注蜡（混合压缩空气注蜡）工艺可实现精准注蜡量控制，实现“多需多注，少需少注”，无需腔体内表面全部布满蜡膜，只需在关重部位（如钣金缝隙、易积水部位、湿区常沾水区域等）喷涂适
8），在保证防腐效果的基础上，大大量防锈蜡（图增加了辅料的利用率。精准注蜡工艺用时较短，可灵活调整以满足不同生产节拍，据统计，灌蜡工艺单车空腔蜡用量1kg约为 ，而使用精准注蜡设备单车用量仅需
0.15～0.3 kg，现有实践记录显示，精准注蜡最高可65 JPH
满足 生产节拍。精准注蜡设备喷注后，车体相应部位仅需喷注作业人员注蜡结束后简单擦拭，擦掉溅落在车体外表面的余蜡，而注（灌）蜡工艺需设置专门的擦拭工位，车体经人工擦拭达标后送入下一个工序。
3.2 精准注蜡（混合压缩空气注蜡）工艺与高压无气喷蜡工艺对比
高压无气喷蜡工艺无需压缩空气参与，设备简单，操作易行，得到国内传统主机厂的推崇。然而，高压无气喷蜡工艺多采用溶剂型空腔防护蜡（无压缩空气参与，无法实现对非溶剂型空腔防护
蜡的有效分散），气味大，VOC
过高，难以达到越来越高的环保要求。同时，高压无气喷蜡工艺缺少流量控制单元，单枪注蜡量和腔体注蜡效果把控困难，过量注蜡、流挂、局部缺蜡、无蜡等现象频
2），且注蜡后成膜效果较差，采用精准注蜡
现，（表工艺可从根本上解决上述难题。另外，辅料实际耗量记录显示，高压无气喷蜡工艺单车辅料定额高于精准注蜡工艺。
4 存在的问题及待研究方向
目前国内应用精准注蜡（混合压缩空气注蜡）工艺的主机厂较少，该工艺的应用尚处于较为早期
3）。的阶段，诸多问题有待进一步研究和验证（表
a.多层腔体注蜡，单层腔体注蜡已有较多实践参考，而针对多层腔体结构，特别是具有窄小腔体的多层复杂结构，可开发专用枪头或喷枪，达到一次喷涂，多层腔体分散均匀；
b.高效的保温伴热，在现有的管路上布设伴热袋等辅助保温系统是当前常用的伴热方法，该方法简单、直接、有效，但需额外的设备资金投入，且伴热袋能耗高，延伸范围有限，实际使用过程中可考虑采用加热压缩气体或带有瞬时加热功能喷枪等方法；
c.流体混合、分散 改善注蜡枪体内腔结构，促进蜡和压缩空气有效混合，开发高分散性枪头，使蜡雾微粒更加均匀分散；
d.结构设计与工艺匹配 在车体设计阶段优化腔体内部结构，规避喷注过程中因钣金遮挡造成喷涂盲区。
5 结束语
精准注蜡（混合压缩空气注蜡）工艺以其效果稳定可靠、过程容易控制，投资少、能耗低、单车耗量少等优势，在防腐要求渐高，而节能减排、降本降耗压力陡增的背景下，具有空前的应用潜力，随着该工艺的不断推广和深入研究，上述优势将更为显著。同时，车体内腔喷涂空腔防护蜡作为一种重要的补充防腐措施，大大延缓了金属的氧化损失，有效提高了金属资源利用率。
参考文献：
[1] Hans-joachim Streitberger, Karl-friedrich D¨ossel. Auto⁃ motive Paints and Coatings [M]. 2nd, WILEY- VCH, 2008: 26.
[2] 王晓宁. 汽车防腐蜡在汽车制造中的应用[J].
现代涂装, 2014, 17 (5): 40-42.
[3] 徐华乐, 谢文妮, 徐斌, 等. HNSAE15186
浅谈内腔防锈蜡工艺在汽车涂装的应用[J].
第十二届河南省汽车工程科技学术研讨会, 2009, 31 (6): 293-295.
[4] 王景芸, 于万喜. 新型汽车防锈蜡的研制及性能研究[J]. 化学与黏合, 2009, 31 (6): 30-33.
[5] 周磊, 王云飞, 云华. 汽车空腔防锈蜡喷涂工艺[J].
电镀与涂饰, 2013, 32 (5): 71-73.