干冰清洗在汽车外饰涂装中的应用

目前，涂装之前的汽车外饰件表面污渍是通过水洗前处理的方式来进行清洗。近几年，艾森曼已经和世界知名汽车零部件制造商合作将干冰清洗代替水洗前处理应用到汽车外饰件的涂装中，此项技术的实施使得涂装车间在节能减排和降低运行成本方面取得了一定进步。

干冰清洗的原理及分类

干冰清洗是通过高速的干冰颗粒喷射到工件表面，使污染物快速冷却变脆易被去除，此时干冰体积瞬间膨胀600～800倍使污染物冲击破碎，从而将工件冲洗干净。干冰清洗的原理如图1所示。

目前，市面上干冰清洗系统主要包括两大类：液态干冰雪花清洗系统以及固态干冰清洗系统。

1.液态干冰雪花清洗系统

液态干冰系统主要由液态CO2罐、增压系统、干冰清洗控制柜、清洗喷嘴和机器人组成。储罐一般以租赁的模式向气体公司租赁，储罐含远程监控装置，气体公司会远程监控CO2液位，当槽液过低时将通过液体槽车为客户补充液态CO2。液体CO2通过增压系统输送到液态CO2雪花清洗控制柜中，再经过特殊喷嘴以50～300 m/s的速度射出来，此时液态CO2会冷凝成雪花状的干冰微晶体(粒径约为10～200 μm)，当干冰微晶体被压缩空气带到被清洗外饰件表面时，会产生微爆炸从而起到清洗效果。喷嘴一般固定在工业机器人上以此实现自动化清洗。液态干冰清洗流程如图2所示。

液态干冰雪花清洗系统从储罐到喷嘴的整个过程都是液态输送，只是在喷射到工件表面时形成雪花状态的干冰微晶体，因此整个系统运行灵活、喷射均匀流畅。根据生产节拍启停喷嘴，当没有感应到工件通过时，可以停止喷射，节约间歇过程的CO2消耗。由于液态干冰雪花清洗系统喷射出来的干冰微晶体粒径只有10～200 μm，所以不会对工件造成损伤，只是把工件表面污渍清洗干净。液态干冰清洗室如图3所示。

2.固态干冰清洗系统

固态干冰系统主要由液态CO2储罐、干冰制造机、干冰清洗机、清洗喷嘴和机器人组成。槽液运输和控制方式与液态干冰雪花清洗系统相同，区别在于它没有增压系统，而是直接将液态储罐内的液态CO2通过干冰制造机制造成直径为1～3 mm的干冰颗粒，再将干冰颗粒送入干冰清洗机内。在压缩空气的驱动下，干冰颗粒通过喷嘴冲击到被清洗物体表面，从而起到清洗效果。固态干冰清洗流程如图4所示。

从干冰制造机到喷嘴的过程中，固态干冰清洗系统输送的是干冰颗粒。细小的干冰颗粒长时间堆积在管路中容易粘结，造成喷射时干冰吐出不连续，但可以通过连续生产和研磨干冰粒径的方法得到改善。固态干冰清洗的清洗能力强，还可应用于治具和模具清洗。固态干冰清洗室如图5所示。

水洗前处理和干冰前处理的对比

水洗前处理工艺主要由脱脂、水洗、吹水、烘干炉和冷却组成(见图6)。而干冰前处理不需要这些工艺，仅由一间干冰清洗室代替，流程如图7所示。

水洗前处理的运行成本主要由循环水泵、风机、脱脂槽加热、烘干炉加热、烘干炉后冷却、纯水设备和废水处理设备的能耗及化学药剂耗量构成。干冰前处理的运行成本是由干冰清洗系统、机器人、空压机的电耗量和干冰耗量构成。水洗前处理和干冰前处理之间的能耗对比如图8所示，其中不包含水洗前处理的药剂耗量和干冰前处理的干冰耗量。干冰前处理的液态干冰耗量约为1 kg/保险杠，水和化学药剂耗量则可以100%节约。

结语

多年来艾森曼以创建“绿色涂装车间”为宗旨，而干冰清洗正是一种绿色环保的清洗技术，它的系统运行灵活，可以实现自动化清洗，设备占地面积小、运行成本低而且不产生废水。艾森曼作为表面涂装技术领域新技术的开拓者之一，也是最早将干冰清洗整套解决方案应用到汽车外饰件表面涂装领域中的先驱者之一。