粉末靜電噴涂技術(shù)在道岔行業(yè)的應(yīng)用研究

方志猛

摘 要：簡(jiǎn)要介紹粉末靜電噴涂技術(shù)在墊板涂裝中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，分析其質(zhì)量缺陷進(jìn)，并對(duì)傳統(tǒng)噴漆與粉末靜電噴涂進(jìn)行對(duì)比。

關(guān)鍵詞：粉末靜電噴涂;道岔墊板;應(yīng)用研究

目前道岔行業(yè)一般仍采用傳統(tǒng)的油漆噴涂工藝，該涂裝工藝雖操作簡(jiǎn)單，但涂裝質(zhì)量較差、成本高，且涂裝過(guò)程中產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs），對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而粉末靜電噴涂工藝（俗稱“靜電噴塑”）憑借其無(wú)揮發(fā)溶劑、涂層性能優(yōu)異、易自動(dòng)化操作、粉末利用率高等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外制造業(yè)迅速發(fā)展。

1粉末靜電噴涂的簡(jiǎn)介

粉末靜電噴涂是用噴粉設(shè)備通過(guò)靜電作用將粉末涂料噴涂到工件表面，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的高溫烘烤流平固化為涂層的過(guò)程。

2粉末靜電噴涂在道岔產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用

以道岔墊板為例介紹粉末靜電噴涂技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的設(shè)計(jì)過(guò)程：

2.1初步方案的制定

根據(jù)工件的尺寸規(guī)格及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選定生產(chǎn)線的噴涂方式。由于墊板種類繁多，其中尺寸最大為：長(zhǎng)1500mm×寬180mm，重量約為95kg，該尺寸規(guī)格及重量適合單點(diǎn)懸掛通過(guò)式噴涂生產(chǎn)線，且由于墊板上焊接有鐵座、臺(tái)板等構(gòu)件，因此選用“往復(fù)式自動(dòng)噴槍+人工補(bǔ)噴”的靜電噴涂方式。根據(jù)工藝要求制定的工序步驟如下：

a. 拋丸， 除去油污、銹層、氧化物及焊接飛濺等雜物，使墊板表面露出金屬色澤，同時(shí)增加漆膜的附著力。

b. 吹塵， 吹除拋丸后仍殘留在墊板上的鋼丸及灰塵，增加漆膜的附著力。

c. 預(yù)熱，將墊板預(yù)熱至120℃～150℃以驅(qū)除墊板上附著的水汽，以免在固化時(shí)涂料層被破壞，增加漆膜的附著力。

d. 噴粉， 采用“往復(fù)式自動(dòng)噴槍+人工補(bǔ)噴”的噴涂方式，在自動(dòng)噴槍工位后方設(shè)置人工補(bǔ)噴工位，對(duì)墊板的隱蔽處或發(fā)生刮粉處進(jìn)行補(bǔ)噴。

e. 固化， 加熱使粉末涂料融化→流平→膠化→固化成膜。

f. 冷卻， 剛出爐的墊板表面涂層較軟，需將漆膜表面溫度冷卻至室溫。

因此，根據(jù)工序步驟確定墊板粉末靜電噴涂生產(chǎn)線主要由拋丸裝置、吹塵清灰室、預(yù)熱烘道、噴粉室、固化烘道、懸掛輸送裝置及電氣控制裝置等機(jī)構(gòu)組成。

2.2線速度的計(jì)算

根據(jù)工件的產(chǎn)量、懸掛中心距、日工作時(shí)間和工作效率計(jì)算噴涂生產(chǎn)線的線速度。

2.3噴粉室風(fēng)機(jī)的選型

噴槍噴出的涂料粉末一般只有50%～70%吸附在工件表面，其余粉末在空氣中自然沉降。噴粉室風(fēng)機(jī)將空氣中沉降的粉末吸附到濾芯表面，進(jìn)行脈沖振落回收重復(fù)使用。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量需保證噴粉房?jī)?nèi)的粉塵含量低于爆炸極限（一般定為10g/m3），保持噴粉室內(nèi)平穩(wěn)的空氣流動(dòng)以及粉房?jī)?nèi)的清潔，同時(shí)風(fēng)速不能太快以免將工件表面附著的粉末吸走，降低漆膜成型厚度，經(jīng)試驗(yàn)開(kāi)口風(fēng)速不得高于0.5m/s，根據(jù)噴粉室開(kāi)口面積和風(fēng)速求出風(fēng)量，后根據(jù)風(fēng)量選型風(fēng)機(jī)。

2.4固化烘道烘干爐的設(shè)計(jì)

根據(jù)粉末的固化時(shí)間及溫度做爐溫測(cè)試，根據(jù)溫度曲線得出需要的加熱時(shí)間和溫度。常規(guī)涂料粉末固化溫度為180-220℃，時(shí)間為25min左右，但由于涂料粉末的差異性以及工件的尺寸（主要是厚度）影響，工件升溫曲線也存在差異性。根據(jù)升溫時(shí)間和線速度確定工件行程和爐體體積（爐體體積需考慮墊板在爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)空間、往返墊板間距及墊板）。

2.5烘干爐循環(huán)風(fēng)機(jī)和燃燒器的選型

根據(jù)爐體體積和需要循環(huán)次數(shù)取2.5次/min（一般為2-3次/min），計(jì)算出循環(huán)風(fēng)量后選型風(fēng)機(jī)。再根據(jù)烘道體積及工件吸熱量算出需要的總加熱量（需考慮空氣置換等熱量損失）選型燃燒器。

2.6懸掛輸送裝置中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型

根據(jù)生產(chǎn)線單次懸掛工件數(shù)量及重量計(jì)算驅(qū)動(dòng)裝置所需功率，然后根據(jù)功率選型電機(jī)減速機(jī)組。

3粉末靜電噴涂在實(shí)際應(yīng)用中的質(zhì)量缺陷分析

3.1粉末厚度

工件表面附著的涂料粉末厚度受噴涂電壓、粉末電阻率、噴涂時(shí)間、噴粉量、噴涂距離等因素的影響，這些因素均相互制約相互影響。單一因素對(duì)粉末厚度的影響如下：

a. 噴涂電壓一般控制在60-90kV之間，低于60kV時(shí)上粉率過(guò)低，在60-90kV之間時(shí)粉末厚度隨著電壓的增大而變厚，超過(guò)90kV后容易發(fā)生擊穿現(xiàn)象影響粉末厚度。

b. 粉末電阻率一般控制在1100歐姆·厘米左右，電阻率過(guò)高會(huì)影響粉末厚度，電阻率過(guò)低容易造成粉末分散。

c. 噴涂時(shí)間一般取決于工件的輸送速度及噴槍的往復(fù)速度，粉末厚度隨噴涂時(shí)間的增加而變厚。

d. 噴粉量一般控制在50g/min至200g/min范圍內(nèi)，粉末厚度隨著噴粉量的增大而變厚，當(dāng)粉末達(dá)到一定厚度后噴粉量的影響變小。

e. 噴涂距離一般控制在100-300mm，當(dāng)距離小于100mm時(shí)容易發(fā)生放電現(xiàn)象擊穿粉末涂層。

3.2漆膜外觀質(zhì)量

固化后漆膜外觀肉眼可見(jiàn)的表面缺陷一般包括表面顆粒、縮孔現(xiàn)象、橘皮和色差等，缺陷產(chǎn)生具體原因如下：

a. 表面顆粒缺陷通常是由于粉末質(zhì)量差、噴涂前表面處理不足或噴涂過(guò)程中雜質(zhì)混入粉末造成的。

b. 縮孔現(xiàn)象通常是由于粉末受潮、壓縮空氣過(guò)濾不足等問(wèn)題造成的。

c. 橘皮現(xiàn)場(chǎng)通常是由于粉末涂料質(zhì)量問(wèn)題（包括配方及顆粒不均）、噴涂工藝參數(shù)設(shè)置不合理（包括固化時(shí)間、溫度）以及粉末厚度不均等問(wèn)題造成的。

d. 色差問(wèn)題通常是由同一塊零件表面粉末厚度不均，同一批次工件的固化時(shí)間、溫度的不一致， 或不同批次工件使用的涂料不同（包括生產(chǎn)廠家不同或生產(chǎn)批次不同）等原因造成的。

4傳統(tǒng)噴漆與粉末靜電噴涂的對(duì)比

綜上所述，粉末靜電噴涂工藝相比傳統(tǒng)噴漆工藝具有涂膜性能優(yōu)異、外觀質(zhì)量高、環(huán)境污染小、涂裝成本低等優(yōu)勢(shì)。

5結(jié)束語(yǔ)

隨著環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，涂裝工藝的要求也越來(lái)越高，粉末靜電噴涂技術(shù)不僅工藝簡(jiǎn)單且環(huán)保無(wú)公害，是目前能夠達(dá)到的最干凈的涂裝技術(shù)。由于該技術(shù)可適用流水化作業(yè)，形成“信息化、自動(dòng)化”的生產(chǎn)模式，目前已被很多企業(yè)列為重點(diǎn)推廣技術(shù)，相信隨著該技術(shù)的不斷應(yīng)用與發(fā)展，不久的將來(lái)制造業(yè)一定可以實(shí)現(xiàn)涂裝工序的“零污染”。

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