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电动叉车配件的防腐技术及其应用

2019-11-02

在20世纪80年代叉车防腐蚀技术在国内并未得到足够的重视。随着叉车市场不断扩大,叉车竞争日益激烈。应用创新的防腐蚀技术,不仅可提高叉车的外观质量,更重要的是还可提高叉车的内在质量,延长叉车的使用寿命,提高叉车档次,甚至可成为带动产品销售的一个增长点。

1引起叉车腐蚀的主要因素

引起叉车腐蚀的主要因素有使用环境因素和其自身结构因素。

叉车可分为内燃叉车和蓄电池电动叉车。大部分内燃叉车应用于港口、码头和工矿场所,使用环境比较恶劣,尤其在港口和化工行业,受亚热带、湿热带、海洋性气候环境及工业废气、粉尘的综合作用,造成叉车零部件腐蚀损坏,腐蚀较严重;而蓄电池叉车大多应用于仓库等室内场所,环境变化小,环境因素引起的腐蚀相对较轻。

叉车内部产生的腐蚀环境如发动机产生的高温和含硫、氯离子等的燃烧废气,蓄电池产生的酸雾、漏液,工作中振动、冲击产生的应力,摩擦、碰撞引起的局部破损等也是引起叉车零部件腐蚀损坏的主要原因。

金属腐蚀的主要机理是原金属转化成金属氧化物,造成结构件或元件生锈、损坏甚至不能修复而报废。而油漆、橡胶、玻璃钢纤维等非金属材料老化,主要是受环境综合作用后,材料高分子结构发生裂解、降解、溶解等物理和化学变化,导致外观和性能下降。可见叉车本身的设计结构、应用的材料、工艺及防护措施直接决定了叉车的耐蚀能力。

2国内叉车耐蚀性及防腐技术的应用状况

国内叉车的防护设计、应用的防腐技术和工艺水平相对偏低。大多数国内叉车油漆层的丰满度、平整度和光泽度及附着力偏低;镀层、转化膜的质量欠佳,尤其是重腐蚀环境(酸雾、高温等)中的零件耐蚀能力差。直接表现在使用一段时间后,出现锈渍,油漆层起泡、剥落、变色、失光,油箱清洁度降低,非金属件变形等。与国外或国内合资制造的品牌叉车相比,国产叉车的造型、使用的材料及工艺直接影响了产品的档次。

目前占居国内叉车市场较大份额、且技术上国内的是合力叉车和杭州叉车。这2个品牌的叉车外观质量近2年有明显提高,所采取的防腐技术和应用现状具有一定的代表性。根据其改进状况及实施效果,我们总结出:提高叉车的防腐性能需从结构设计、制造工艺的各个环节采取综合措施才能取得更好的效果。

2.1从叉车结构设计上避免腐蚀

(1)在叉车整体布置上考虑防止腐蚀介质积聚。尽量避免封闭区域,或保持封闭系统通风和排水良好,如考虑内燃叉车整机的通风、散热。发动机产生的尾气尽量从配重的下部排放或通过净化、降温从配重上部向上排放。对于蓄电池叉车如前移式叉车,可开设通风窗,以保持电动机散热和通风,蓄电池箱底开设漏液孔和安装积液器。

(2)在外形设计上注意防护、避免积存水汽和尘土。国外叉车非常注重造型设计,如Linde、HYSTER、TOYOTA、JUNGHEINRICH等品牌叉车,造型流畅,既体现美感和功能设计,又不易积水和积垢,十分值得借鉴。

(3)注意外露件的保护。电器件与接头布置在内侧,或加防护罩壳。整车外露易腐蚀和易进水的部位设防尘罩。例如,倾斜液压缸、转向液压缸活塞杆外露段设防尘套;车身上多处外露工艺孔或功能孔设防水塞。

(4)零部件设计时考虑其均匀腐蚀,选择一种或几种组合防腐方式。叉车常用的防护方式有涂层、电镀、转化膜和涂防锈油、脂等。不同的工艺,具有不同的耐腐蚀性能。例如杭州H系列叉车,以前许多销、轴、螺栓、支架表面为发黑处理,液压缸缸盖等诸多外露加工面不进行处理,使得叉车还未出厂就已锈蚀。通过完善表面处理要求,提高零件设计的合理性,以及有效规范表面处理工艺,促进了产品外观质量和耐蚀性的提高。

采用涂层防腐,需明确油漆涂层的特性和质量指标。例如,车身结构件涂层强调装饰性和耐蚀性;前后桥等的涂层强调保护性;蓄电池箱的涂层强调耐酸性;排气管等的涂层强调耐热性等。采用金属镀层,须按照GB/T13911―1992《金属镀覆和化学处理表示方法》进行表示。螺纹紧固件参照GB5267―1985《螺纹紧固件电镀层》标准确定镀层要求。一般采用7~10μm的镀锌层,就能获得较好的防护作用。对在重蚀环境下的零件,采用20~25μm的镀锌层。注意金属镀层的后处理及后处理的颜色,以免造成颜色混杂,影响整机外观。

(5)注意避免缝隙腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀开裂。对不可避免的缝隙结构如发动机罩拼焊缝隙用密封胶封闭。异金属连接应尽量选取电位接近的金属,或采取绝缘措施避免电化学腐蚀。

(6)零件的结构要便于防护工艺的实施,必要时开设工艺孔。例如,油箱上开孔的位置要有利于喷枪嘴覆盖全部表面进行喷丸处理。对化学前处理的工件如护顶架要开设工艺孔,防止积液。

(7)考虑选用性能优良的耐腐蚀材料,如镀锌板、彩卷板、复合材料和工程塑料等。玻璃钢具有工艺性好、比强度高、成本低的特点,配合隔热垫可以达到一定的隔热和降低噪声的效果,已应用于叉车发动机罩、蓄电池箱盖和普通护罩等。目前应用的玻璃钢零件普遍是以不饱和聚脂树脂和无碱玻璃纤维为主要原材料,配合钢板加强筋叠压制作而成,可获得良好的外观质量,无焊接造成的焊棱和油漆难以掩饰的点焊疤痕,但耐久性差,易老化,适合试制和小批量产品。对批量大的罩壳类定型零件,选用工程塑料(如ABS工程塑料)取代玻璃钢,可获得更好的装饰性和耐久性。发动机罩受环境影响较大,采用薄钢板或镀锌板配合涂层防护更为合理。叉车将更多地借鉴汽车业新材料的应用。

2.2应用投入少、见效快的防腐新工艺和新材料

(1)改进涂装生产工艺,提高叉车外观质量和耐蚀性

国产叉车的涂装普遍采用可低温烘干的白干型油漆,目前所用面漆正由低固体分溶剂型向高固体分溶剂型及粉末涂料过渡,由丙烯酸工程磁漆过渡到装饰性强、耐蚀性好的聚氨脂或丙烯酸聚氨脂磁漆;底漆和中间层的材料良莠不齐,有些仍在使用醇酸底漆和过氯乙烯铁红底漆及过氯乙烯腻子、二道漆等,而有些已在使用耐蚀性较好的磷化底漆及铁红环氧酯底漆、不饱和聚脂腻子(原子灰)。因大批量生产的需要,叉车涂装已由地摊式改为流水线生产,将装配、调试后再整机面漆的生产工序改为分部油漆,即零部件完整油漆后再装配、调试、精整入库;配置进口的空气辅助式喷枪和高压无气喷枪取代普通的空气喷枪进行喷涂,提高油漆材料的利用率和涂装效率;将漆膜自然干燥改为烘干,提高油漆的附着力和硬度,加快了生产速度。既满足大批量生产的需要,又避免了整机油漆所造成的车身内污染、漆膜不全、附着力和硬度低等弊病。由于油漆原材料的关系,国内与国外同类油漆产品在质量上存在很大差异,杭州叉车厂采用了国际品牌漆,其油漆层的丰满度和光泽度明显优于使用国内同类漆的产品。

(2)改进前处理工艺,提高耐蚀性及涂层的附着力

国内叉车零件的前处理主要是喷丸处理和化学前处理。

目前喷丸处理主要应用于厚板结构件和铸件,如内外门架、车架、配重、液压缸等。其以除锈、除氧化皮为主要目的,材质的表面并没有形成保护膜,零件的耐蚀性取决于表面涂层。喷丸处理后的工件需尽快油漆。就车架而言,其结构有特殊性:内设工作油箱和燃油箱(电瓶叉车仅有工作油箱)。油箱的清洁度问题一直是质量控制的重点。采用喷丸处理,油箱的内表面边角、角落易粘细丸、灰尘,用吸尘器和手工擦拭的方法虽有一定效果,但材质表面仍易返锈,在叉车使用过程中对油的清洁度有很大影响。国外叉车如NISSAN叉车车架焊前板材经过预处理,涂装前处理主要采用化学前处理。

化学前处理主要应用于氧化皮较少的薄板结构件,如发动机罩、仪表架等。薄板零件采用喷丸处理易造成变形;简单的酸洗―水洗―中和―水洗―烘干―(涂装)工艺,涂层并不能得到良好的附着力,且易返锈。目前主要应用较成熟的中温磷化技术:脱脂除油―除锈―水洗―中温磷化―水洗―中温钝化―烘干―(涂装)。经磷化和钝化后处理的零件,表面形成的磷化膜在大气中有较好的耐蚀性,能有效提高涂层的附着力。由于磷化工艺控制相对喷丸处理复杂得多,因此,与的前处理或涂装厂协作生产是一个见效快的好办法。叉车的部分薄板结构件就采用了中温磷化前处理和粉末涂装―喷塑工艺。

3叉车应用防腐技术的发展方向

(1)应用阴极电泳底漆,提高叉车结构件的防腐能力

在目前的各种油漆施工工艺中,阴极电泳底漆防腐能力强,这一点在瑞典腐蚀研究所所做的调查中得到证明。阴极电泳涂装生产可实现全自动化,施工安全、效率高;以水为溶剂,可做到无排放和几乎无污染;漆膜均匀并具有优良的抗蚀性,在磷化处理后电泳,耐盐雾能力可达到800-1200h;漆膜结合力与韧性及硬度指标皆具有优势,此项防腐技术已经在汽车、轻工产品上得到广泛应用并日益成熟。虽然目前在国内叉车行业尚无采用此生产工艺的介绍,但其在国外叉车上早已得到应用,例如NISSAN叉车的发动机罩、护顶架、仪表架等薄板件和轮辋、电瓶支架等小结构件。在国内叉车产品上应用只需对现有工艺进行完善:基材前处理(包括磷化)―清洗―去离子洗―阴极电泳底漆―去离子水洗―清洗―固化―(面漆涂装),在现有的磷化前处理生产线上增设电泳涂装设备就能实现,或利用协作厂的电泳涂装线。阴极电泳漆目前较多采用丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨脂等,与目前叉车所用面漆(丙烯酸或聚氨脂磁漆)具有良好的配套性,组织生产简单。

(2)应用达克罗技术,提高重蚀环境中叉车零件的耐蚀性

达克罗即片状锌基铬酸盐防护涂层,亦称锌铬膜,是当今国际表面处理的高新技术。经达克罗处理的金属制品性能优异:耐蚀性高,一般涂层厚6-8μm就可保证在盐雾试验中480~1 000h不出红锈,是电镀锌的5-7倍;高耐热性(可耐热至300℃),表面被膜即使长时间置于高温条件下也不会被腐蚀,而电镀锌法(有色铬酸盐处理),在100℃左右,表面的铬酸盐被膜就开始变化,抗腐蚀性急剧下降;无氢脆性,适用于高强度受力件。在汽车、摩托车配件、电力、海洋工程等方面已开始大量使用,并获得了极高的评价。国内叉车尚未应用该技术,但从NISSAN叉车的图纸上可以看到其动力系统的一些零件如发动机联接螺栓、油管环箍等,已采用了锌铬膜防护。随着国内达克罗技术的发展,生产成本的降低,相信国内叉车亦有可能对重蚀环境(高温、高腐蚀性环境)中的零件应用锌铬膜防护。

4结束语

提高叉车的耐蚀性和外观质量,着重是提高设计的合理性及应用的防腐工艺和材料。这些综合措施同样适用于其他类型的工程车辆和仓储运输车辆。

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