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0. 粉末涂裝特點 粉末涂裝工藝的成功實施是工程機械行業(yè)涂裝工藝的一次重大突破，由傳統(tǒng)的溶劑型涂料轉(zhuǎn)變?yōu)榉勰┩苛?，無論在生產(chǎn)成本、施工工藝、環(huán)境保護、自動化作業(yè)等方面均有大幅度的提升。粉末涂裝工藝具有以下幾點優(yōu)勢：①粉末涂料不含有機溶劑，在生產(chǎn)中不排放有害氣體，能防止大氣污染，并改善了工人的勞動條件，屬于環(huán)保涂料，而傳統(tǒng)油漆溶劑含量達(dá)40%以上，并含有大量的甲苯和二甲苯等有毒物質(zhì)；②粉末涂料可以回收，利用率達(dá)95%以上，甚至可達(dá)99%[1]，而油漆利用率一般在35~50％左右；③涂裝一次容易得到較厚涂層（約50-300μm），因此可以減少施工工序，節(jié)約能源，提升效率；④由于沒有溶劑的揮發(fā)，因此減少了火災(zāi)的危險[2]；⑤粉末涂層具有優(yōu)良的機械、化學(xué)性能；⑥粉末噴涂的成品率高于噴漆，一般來說：噴漆件廢品，次品率為10%左右，而粉末噴涂件為1%左右，返修率低，有利降低成本；⑦施工簡單，不需要很熟練的操作技術(shù)，容易掌握，涂膜厚涂時不會出現(xiàn)流掛問題，容易實施自動化流水線涂裝[3]；⑧由于粉末涂料是固體狀，因此在貯存上便于管理。 1.1工藝流程 上件—預(yù)脫脂—脫脂—水洗—水洗—表調(diào)—磷化—水洗—水洗—純水洗—陰極電泳—超濾一—超濾二—純水洗—瀝水—烘干—強冷—（打磨）—打膠—噴粉—烘干—強冷—屏蔽—套色噴漆—去屏蔽—流平—烘干—冷卻—下件。 1.2工藝參數(shù) 駕駛室涂裝工藝時間及相關(guān)參數(shù)如表1所示。 表1 駕駛室涂裝工藝參數(shù)
2. 粉末涂裝對駕駛室白件的要求 工程機械產(chǎn)品受到鋼材、焊接工藝及模具的限制，導(dǎo)致成品白件表面的缺陷較多，如焊點缺陷、成模缺陷、打磨缺陷等，因此絕大多數(shù)公司的產(chǎn)品均在電泳底漆后，需要大面積刮膩子、烘干、打磨，再噴涂面漆，方可保證實現(xiàn)最佳的外觀效果。但粉末涂層在成膜過程中需要長時間處于高溫180-200℃的烘烤環(huán)境，因此要求底涂層具有耐高溫烘烤性能。此外，由于粉末在涂裝過程中采用靜電吸附原理，這就要求底涂層具有導(dǎo)電性。因此，彌補成品白件缺陷所使用的原子灰膩子及密封膠均要求具有導(dǎo)電性及耐高溫性能。 為了解決白件缺陷問題，在不改變前道工藝的前提下，進行了大量的工藝試驗，選用國內(nèi)、國際各種不同品牌的原子灰及密封膠進行測試，得出的試驗結(jié)果是：①原子灰膩子不適于大范圍及厚刮涂，涂層易出現(xiàn)鼓包、針孔、橘皮等缺陷，如圖1、2所示；②原子灰的配比操作要求較高，否則粉末涂層易出現(xiàn)針孔；③密封膠作為焊縫缺陷的彌補工藝可以采用，但需要使用白色的本體，否則粉末涂層易有色差；④密封膠不能作為板材缺陷的彌補材料進行刮涂，如圖3、4、5所示。 （1）大面積刮膩子的影響 圖1 原子灰膩子180℃烘烤后打磨 圖2噴粉后產(chǎn)生橘皮 （2）大面積刮密封膠的影響 基于以上試驗結(jié)果，在推行粉末噴涂時，首先要解決白件表面的缺陷問題，從成型及焊接工序著手，杜絕表面存在缺陷。此外，焊縫斷焊處的密封膠，應(yīng)使用耐高溫材料，并可以保證與粉末同時固化，而不產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。 3. 噴粉工序的設(shè)計 3.1粉末靜電噴槍的布局 工程機械產(chǎn)品多數(shù)為平面或管件，因此適用于高壓靜電噴涂法。粉末靜電噴涂技術(shù)的特點是工件可以在室溫條件下涂裝，粉末的利用率高，可達(dá)95%以上；涂膜薄而均勻、平滑，無流掛現(xiàn)象，即使在工件尖銳的邊角和粗糙的表面也能形成連續(xù)、平整、光滑的涂膜，基于以上特性，粉末涂裝極易實現(xiàn)自動化、連續(xù)噴涂作業(yè)。因此可以根據(jù)產(chǎn)能設(shè)計，盡量減小工作節(jié)拍，采用往復(fù)機及固定式噴槍實現(xiàn)自動化噴涂作業(yè)，如圖6、7所示。
圖6 機罩噴粉的粉槍布局 圖7 駕駛室噴粉的粉槍布局 存在的內(nèi)腔或一些死角，可以在后面的人工找補工位進行，找補工位同時檢查自動噴粉的質(zhì)量，對于存在的吐粉、上粉不均勻處可以及時處理，保證優(yōu)良的涂層外觀。 3.2 粉房的設(shè)計 粉房的設(shè)計主要關(guān)注兩個方面：其一，室體開口的大小，主要有工件進出口、往復(fù)機伸縮口、鏈條通過口，開口追求盡量小，可以減小回收系統(tǒng)的功率，降低采購成本和使用成本；其二，壁板材料的選擇，不同材料的壁板對于粉末的吸附性能有差異，為了每班結(jié)束后便于操作者清理粉房，應(yīng)選擇對粉末吸附性差的材料，當(dāng)然，要同時考慮使用條件，一般建議底部采用不銹鋼，四周及頂棚采用PP板或PVC板，不同材料對粉末的吸附性見表2（僅供參考）。 表2 不同材料對粉末的吸附性
一般來說，工程機械產(chǎn)品由兩種顏色組成，且產(chǎn)量均衡，同時又不能輪換進行批量生產(chǎn)，因此可以設(shè)計兩個噴粉房同時生產(chǎn)，從而避免進行換色操作。 3.3 回收系統(tǒng)的設(shè)計 粉末涂裝設(shè)備回收系統(tǒng)一般分為兩種，分別為單級濾芯式回收裝置和大旋風(fēng)濾芯式二級回收裝置。工程機械產(chǎn)品的外觀涂裝顏色一般比較單一，多數(shù)均為兩種顏色。因此，選用單級濾芯式回收裝置有利于投資的減少及使用成本的降低，并減少每班結(jié)束后的粉房清理量。單級濾芯式回收裝置由以下部件組成：添粉裝置、旋轉(zhuǎn)篩（或震動篩）、供粉桶、濾芯、風(fēng)機、終極濾芯等，如圖8所示（僅供參考）。 圖8 單級濾芯式粉房系統(tǒng)示意圖 由于穩(wěn)定的氣流從粉房四周的各個開口平穩(wěn)的吹入粉房內(nèi)部，最終將過噴的粉末一并帶入到回收組件，即阻止了粉末的外溢，也提高了粉末的回收效率；此外，粉房內(nèi)的粉末濃度必須低于粉末的爆炸極限。因此，粉房實際風(fēng)量大小的設(shè)計如下[4]： （1）粉房排風(fēng)量計算式為： Q1 ＝ 3600K·S·V 式中：Q1為粉房排風(fēng)量，m3/h；S為粉房所以開口處總面積，m2；K為粉房效率系數(shù)，取1.8-3.6；V為粉房靠扣除空氣流速，m/s，開口處吸入空氣的速度為0.4-0.7m/s。 （2）回收裝置的排風(fēng)量計算式為： Q2 ＝ D/n·p 式中：Q2為回收裝置的排風(fēng)量，m3/h；D為粉末總噴出量，g/min；n為粉末涂覆效率；p為粉末爆炸的下限濃度，30g/m3。 所以，粉房的實際風(fēng)量Q≥Q1、Q2。自動噴粉室開口處的風(fēng)速比手工噴粉室的高，以適應(yīng)多槍及供粉量大的噴涂，保證粉末不外溢及粉末濃度低于爆炸濃度約50％，在噴涂工件附近，其速度不大于0.3m/s，以減少氣流對噴霧形狀的破壞，保證有較高的沉積率[4]。 4. 粉末烘干爐的設(shè)計 一般粉末的成膜條件是工件溫度持續(xù)180-200℃的溫度下，才能固化成膜達(dá)到其性能指標(biāo)，否則將極大地降低粉末涂層的耐候性及其它性能。因此，粉末烘干的能耗較高，那么如何保證能源較高的利用率，以及保溫措施，將作為粉末烘干爐的設(shè)計重點。 烘干爐一般分為三種形式，即箱式爐、隧道爐和橋式爐。橋式烘房進、出口段熱空氣的密度較低，熱空氣上浮，冷空氣下沉從而能夠形成氣封，有效地阻止熱量的溢出和外界灰塵的進[5]。烘干爐室體面板一般采用單元化的迷宮式公母槽插板結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場拼裝，為防止傳導(dǎo)造成的熱量損失，內(nèi)表面采用硅青銅氬氣保護焊，內(nèi)、外壁間填充纖維巖棉絕熱層（也有在保溫層之間填有一層10mm的硅酸鋁板進行隔熱設(shè)計）；內(nèi)、外壁板側(cè)面拼接縫處、底、頂板拼接縫處均滿焊；溫控采用多點測溫、多點控溫方式，采用恒溫控制方式控溫。烘干爐有效溫區(qū)范圍內(nèi)工件表面溫度達(dá)到設(shè)定的工作溫度后，工件高度范圍內(nèi)上中下三點溫度偏差≤ ±5℃；烘道內(nèi)要保持微負(fù)壓，保證通道進出口的熱量不外溢。 5. 粉末涂層表面的噴漆套色 工程機械行業(yè)的產(chǎn)品套色工藝已經(jīng)逐漸被不干膠標(biāo)識粘貼所替代，原因是套色成本高，工序復(fù)雜，又容易造成二次涂裝缺陷，但是，為了提升整機外觀的美觀性，個別產(chǎn)品仍保留噴漆套色工藝。粉末涂層在噴漆套色時，有如下兩種處理方法： a、噴漆套色表面應(yīng)使用240#砂紙進行全面打磨，保證涂層具有粗糙表面，清灰后噴漆，然后可自然晾干或烘干； b、噴漆套色表面如不打磨，可以直接噴漆，但是油漆必須在70-90℃的烘干環(huán)境中；如果不進行以上的工藝操作，而是在粉末涂層表面正常噴漆后自然干燥，涂層之間附著力會非常差。 6. 總結(jié)語 對于工程機械行業(yè)，粉末涂裝技術(shù)作為一種新型的環(huán)保技術(shù)，是綠色制作技術(shù)重要表現(xiàn)形式之一，有極高的推廣價值。國內(nèi)部分大型工程機械制造商不僅在主機廠大范圍的采用粉末噴涂技術(shù)，而且已要求多數(shù)外協(xié)合作商推廣使用粉末噴涂工藝，其良好的經(jīng)濟價值得到大家的認(rèn)可。目前，粉末涂裝工藝在工程機械的應(yīng)用范圍，主要集中在薄板件及管件。如何將粉末噴涂技術(shù)推廣至中厚板件上，是未來需要深入研究的課題，其中卡特彼勒、徐工集團等企業(yè)均開始了粉末涂裝在中厚板上的應(yīng)用，并積攢了大量的寶貴經(jīng)驗，也必將為粉末噴涂技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的快速發(fā)展提供助力。 本刊是國內(nèi)涂裝行業(yè)惟一的國家級期刊，是國內(nèi)涂裝報道量最大的科技期刊，已是各行業(yè)涂裝工程師交流首選技術(shù)平臺。 本刊注重涂料涂裝一體化報道，讓涂料涂裝工程師相互了解，涂料涂裝上下游共同配合，實現(xiàn)完美涂層！ ********************************* 《現(xiàn)代涂料與涂裝》期刊 電話：0931-8496343 8493208 E-mail：a8496343@foxmail.com QQ：1056418548 |
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