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《涂装工艺学》以轨道车辆为例紧密围绕涂装工程实践构建内容体系,共9章,涵盖涂料与涂装基础、涂料组成与固化机理、轨道车辆涂料应用及配套体系、涂装前处理、典型涂装工艺、涂装质量检测与控制、涂装装备、智能化涂装以及涂装作业安全与环保等内容。本书行业特点突出,注重将涂料基础理论与车辆制造现场工艺需求结合,贯通了材料组成、成膜机理与前处理、喷涂、烘干、检测、修复、安全环保等实际环节,有助于读者从“材料—工艺—装备—质量—管理”的角度理解轨道车辆涂装这一系统工程,体现了理论性、实践性和前瞻性的统一。
《涂装工艺学》可作为高等学校高分子材料与工程、应用化学、材料科学与工程、车辆工程、化学工程与工艺等专业本、专科学生的教材,也可以作为企业员工的培训教材,还可供科研院所、企业工程技术人员、管理人员等参考。
第1章 绪论1
1.1 涂料的定义和功能 / 1
1.1.1 涂料的定义 / 1
1.1.2 涂料的分类 / 1
1.1.3 涂料的命名 / 2
1.1.4 涂料的型号 / 3
1.2 涂装 / 4
1.2.1 涂装的定义及其三要素 / 4
1.2.2 涂装环境与人员管理 / 5
1.2.3 现场管理方法 / 5
1.3 涂料与涂装的作用、现状及发展 / 6
1.3.1 涂料与涂装的作用 / 6
1.3.2 行业现状与特点 / 7
1.3.3 发展趋势 / 9
第2章 涂料基础11
2.1 涂料的组成 / 11
2.1.1 主要成膜物质 / 11
2.1.2 次要成膜物质 / 11
2.1.3 挥发分(溶剂/水) / 12
2.1.4 助剂(功能性添加剂) / 13
2.1.5 固体分与挥发分的关系 / 13
2.1.6 环保型涂料的特殊组成 / 14
2.2 主要成膜物质的组成、特性及功能 / 14
2.2.1 酚醛树脂 / 16
2.2.2 醇酸树脂 / 17
2.2.3 氨基树脂 / 19
2.2.4 环氧树脂 / 22
2.2.5 丙烯酸树脂 / 24
2.2.6 聚氨酯树脂 / 26
2.2.7 聚酯树脂 / 29
2.2.8 聚脲树脂 / 32
2.3 次要成膜物质的组成、特性及功能 / 34
2.3.1 颜填料的分类及特性 / 34
2.3.2 涂料的色彩设计 / 45
2.4 辅助成膜物质的组成、特性及功能 / 54
2.4.1 溶剂的分类及特性 / 54
2.4.2 助剂的组成及特性 / 58
2.5 涂料的固化机理 / 76
2.5.1 反应型机理 / 76
2.5.2 非反应型机理 / 78
第3章 涂料在轨道车辆上的应用82
3.1 轨道车辆概述 / 82
3.2 轨道车辆涂料要求 / 82
3.2.1 不同车辆类型车体对涂料的要求 / 82
3.2.2 不同车辆部位对涂料的要求 / 86
3.2.3 轨道车辆常用功能性涂料 / 88
3.3 轨道车辆常用涂料品种及配套体系 / 91
3.3.1 轨道车辆用涂料的发展历程 / 91
3.3.2 轨道车辆用各涂层的作用 / 92
3.3.3 轨道车辆用涂料配套体系 / 93
第4章 涂装前处理95
4.1 涂装前处理概述 / 95
4.1.1 前处理的主要内容 / 95
4.1.2 前处理的主要作用 / 96
4.1.3 前处理的选择依据 / 97
4.2 涂装前处理物理方法 / 99
4.2.1 概述 / 99
4.2.2 打磨技术 / 100
4.2.3 喷丸(砂)技术 / 100
4.2.4 抛丸技术 / 101
4.2.5 超声波清洗 / 102
4.2.6 干冰处理技术 / 103
4.2.7 激光清洗 / 103
4.2.8 超临界二氧化碳清洗 / 103
4.3 涂装前处理化学方法 / 104
4.3.1 概述 / 104
4.3.2 乳化剂清洗 / 105
4.3.3 碱液清洗 / 106
4.3.4 有机溶剂清洗 / 109
4.3.5 酸洗除锈 / 109
4.3.6 磷化处理 / 112
4.3.7 硅烷化处理 / 119
4.3.8 陶化处理 / 121
4.4 典型金属表面前处理工艺 / 122
4.4.1 碳钢处理工艺 / 122
4.4.2 不锈钢处理工艺 / 123
4.4.3 铝合金处理工艺 / 124
4.5 典型非金属表面前处理工艺 / 125
4.5.1 纤维增强复合材料表面前处理工艺 / 125
4.5.2 橡胶制品表面前处理工艺 / 127
4.5.3 塑料制品表面前处理工艺 / 129
4.6 旧涂层表面前处理工艺 / 130
4.6.1 旧涂层产生原因与分类 / 130
4.6.2 旧涂层去除方法 / 130
4.6.3 典型旧涂层处理 / 132
第5章 典型涂装工艺133
5.1 轨道车辆涂装工艺定义及特点 / 133
5.2 车体涂装工艺 / 134
5.2.1 涂装通用技术要求 / 134
5.2.2 碳钢车体涂层技术要求 / 134
5.2.3 铝合金、不锈钢车体涂层技术要求 / 136
5.2.4 涂装工艺流程 / 137
5.2.5 涂装工艺方法 / 139
5.3 部件涂装工艺 / 145
5.3.1 构架涂装 / 145
5.3.2 车轴涂装 / 147
5.3.3 内饰件涂装 / 148
5.3.4 门板涂装 / 149
5.3.5 车下部件涂装 / 150
5.3.6 车端部件涂装 / 150
5.4 涂装典型缺陷分析及预防 / 151
5.4.1 涂装过程中产生的涂膜缺陷及预防 / 151
5.4.2 涂装后在使用过程中出现的涂膜缺陷及预防 / 154
5.5 涂层修复 / 157
5.5.1 旧涂层清除工艺 / 157
5.5.2 表面清洁与修复工艺 / 157
第6章 涂装质量检测与控制159
6.1 涂装预处理质量检测 / 159
6.1.1 化学预处理质量检测 / 159
6.1.2 物理预处理质量检测 / 164
6.2 涂装质量检测 / 169
6.2.1 涂装过程质量检测 / 169
6.2.2 涂装原材料与涂层质量综合检测 / 174
6.2.3 实物外观质量检测 / 190
第7章 涂装装备193
7.1 涂装前处理设备 / 193
7.1.1 物理方法前处理设备 / 193
7.1.2 化学方法前处理设备 / 199
7.2 涂装工艺装备 / 201
7.2.1 刷涂类装备 / 202
7.2.2 辊涂类装备 / 203
7.2.3 喷涂类装备 / 204
7.2.4 喷漆室 / 209
7.2.5 烘干与固化设备 / 211
7.2.6 辅助设备 / 213
7.3 涂装质量检测设备 / 214
7.3.1 物理性能检测仪器 / 215
7.3.2 化学性能检测仪器 / 225
7.3.3 施工性能检测仪器 / 232
7.3.4 有害物质检测仪器 / 237
7.3.5 耐老化性能检测仪器 / 243
7.3.6 与专项性能检测相关的质量检测仪器 / 245
第8章 智能化涂装251
8.1 智能化涂装产线的设计理念 / 251
8.1.1 智能涂装产线架构及布局 / 251
8.1.2 自动化涂装系统的设计理念 / 253
8.1.3 智能涂装产线信息系统的设计理念 / 256
8.2 自动化涂装系统 / 257
8.2.1 自动喷丸(砂)系统 / 257
8.2.2 自动喷涂系统 / 258
8.2.3 自动打磨系统 / 259
8.2.4 自动检测系统 / 260
8.2.5 自动输调漆系统 / 261
8.3 信息化与智能化 / 262
8.3.1 制造执行系统 / 262
8.3.2 车间智能控制系统 / 263
8.3.3 智能安防系统 / 265
8.3.4 5G 技术应用 / 266
8.3.5 车身自动识别系统 / 266
8.4 智能化涂装的发展趋势 / 267
8.4.1 深化推广5G 技术应用 / 267
8.4.2 人工智能辅助涂装的未来应用 / 269
8.4.3 工艺模式变革 / 270
第9章 涂装作业安全与环保271
9.1 涂装作业安全 / 271
9.1.1 涂装作业的安全管理 / 271
9.1.2 涂装作业的个人防护 / 280
9.1.3 涂装作业防护用品 / 280
9.2 涂装作业的环境保护 / 284
9.2.1 涂装作业环境污染及其控制原则 / 284
9.2.2 涂装作业的危废处理 / 285
参考文献309
轨道交通装备是我国高端装备制造的重要标志,也是制造强国、交通强国建设的重要支撑。轨道车辆涂装作为车辆制造、检修与运维中的关键工艺环节,既关系到车辆外观品质和品牌形象,也直接影响车体及零部件的防腐蚀性能、耐候性能、运行安全和全生命周期维护成本。随着高速铁路、城际铁路、城市轨道交通和轨道交通装备出口业务的快速发展,车辆产品类型日益丰富,服役环境更加复杂,用户对涂层耐久性、外观一致性、绿色环保性、施工稳定性和智能制造水平提出了更高要求。轨道车辆涂装技术正从传统经验型工艺向系统化、标准化、绿色化、智能化方向加快转型。
涂装工艺是材料科学、化学工程、表面处理技术、先进制造技术和质量控制技术的综合体现。长期以来,轨道车辆涂装领域在生产实践中积累了大量宝贵经验,但相关知识多分散于企业工艺文件、工程案例和岗位培训资料之中,系统反映轨道车辆涂料与涂装特点,兼顾基础理论、工程实践、质量控制和行业发展趋势的教学用书和技术参考书仍较为缺乏。为适应轨道交通装备产业高质量发展需求,服务高校人才培养、企业技术培训和行业技术进步,安徽大学联合中国中车集团有限公司所属主机企业、工艺研究机构、材料供应企业、装备及部件制造单位、工程应用单位等,共同组织编写本书。
本书坚持“育人为本、服务产业、面向工程、突出应用”的编写理念,紧密围绕轨道车辆涂装工程实践构建内容体系。全书共9章,内容涵盖涂料与涂装基础、涂料组成与固化机理、轨道车辆涂料应用及配套体系、涂装前处理、典型涂装工艺、质量检测与控制、涂装装备、智能化涂装以及涂装作业安全与环保等方面。与通用涂料涂装类教材相比,本书更加关注轨道车辆车体尺寸大、结构复杂、基材类型多、涂层体系要求高、服役周期长、质量一致性要求严等行业特点,注重将涂料基础理论与车辆制造现场工艺需求相结合,将材料组成、成膜机理与前处理、喷涂、烘干、检测、修复、安全环保等实际环节相贯通,帮助读者从“材料—工艺—装备—质量—管理”的角度理解轨道车辆涂装这一系统工程,力求体现理论性、实践性和前瞻性的统一。
为使本书内容既体现高校教材的系统性,又融入轨道车辆涂装一线的工程经验和行业需求,编写工作采用产学研用协同模式推进。第1章由安徽大学承担,重点体现涂料与涂装基础理论及行业背景;第2章由安徽大学、株洲飞鹿高新材料技术股份有限公司、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所股份有限公司、常州穗时新材料有限公司、滁州云松新材料科技有限公司等单位共同完成,兼顾涂料组成、材料体系和工程应用;第3章由中车青岛四方机车车辆股份有限公司、中车长春轨道客车股份有限公司、中车株洲电力机车有限公司和中车齐车集团有限公司参与编写,突出轨道车辆涂料应用及配套体系;第4章主要由中车戚墅堰机车车辆工艺研究所股份有限公司承担,滁州荣创轨道交通装备有限公司参与旧涂层处理相关内容;第5章由中车唐山机车车辆有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、中车长春轨道客车股份有限公司、中车南京浦镇车辆有限公司、中车齐车集团有限公司、滁州荣创轨道交通装备有限公司、南京康尼机电股份有限公司、株洲飞鹿高新材料技术股份有限公司、株洲市九华新材料涂装实业有限公司等单位共同完成,集中体现不同车型、不同部件和不同工况下的涂装实践经验;第6章由中车南京浦镇车辆有限公司、中车广东轨道交通车辆有限公司、洛阳中车轨道交通装备有限公司承担,突出质量检测与过程控制;第7章由中车戚墅堰机车车辆工艺研究所股份有限公司、中车南京浦镇车辆有限公司、中车齐车集团有限公司、杭州中车车辆有限公司等单位参与编写,体现涂装装备和检测设备应用;第8章由中车株洲电力机车有限公司承担,集中展示智能化涂装技术与发展趋势;第9章由中车青岛四方机车车辆股份有限公司、株洲市九华新材料涂装实业有限公司、中建国际工程有限公司共同完成,强化安全环保和绿色制造内容。各参编单位优势互补,使本书既具有教材的系统性,也具有行业技术用书的实用性和指导性。
本书编写过程中,编委会多次组织编撰研讨、章节审阅、分组讨论和定稿统稿,对章节结构、内容衔接、技术表述、图表规范、案例选取和文字风格进行了反复修改完善。中国中车集团有限公司所属主机企业、中国城市轨道交通协会、高校科研院所、材料企业、装备与部件企业以及出版社等单位的专家和工程技术人员,对本书编写给予了大力支持,提出了许多宝贵意见。在此,谨向所有关心、支持并参与本书策划、撰写、审阅、修改和出版工作的单位与个人表示衷心感谢。
由于轨道交通车辆涂装技术发展迅速,绿色涂料、智能装备、数字化管理、环保治理和新型功能涂层等领域仍在持续更新,书中难免存在不足之处,恳请广大读者、同行专家和一线工程技术人员批评指正。本书较多以轨道交通车辆为实例展开阐述,但全书按照通用的涂装工艺学体系编写,我们希望本书能够为高校课程教学、企业技术培训、工程实践应用和行业技术交流提供有益参考,为培养复合型涂装技术人才、推动我国涂装技术进步和产业高质量发展贡献力量。
编者
2026 年7 月
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