淺析手工噴涂靜電噴槍的應(yīng)用

彭青松

[摘 要]正如汽車同其他商品一樣，自從它作為一種商品進(jìn)人社會(huì)生活開始，隨著自身的發(fā)展其競爭也愈演愈烈，并且越來越成熟。德國汽車工業(yè)在歷史上和今天都是世界汽車行業(yè)不可小覷的力量，其對(duì)世界汽車工業(yè)成長和發(fā)展的貢獻(xiàn)，尤其是德國以奔馳、寶馬、奧迪為代表的三大汽車品牌無疑成了全球高端汽車市場的主角。它們?yōu)槭裁茨軌虺蔀楦叨似放?？它們?yōu)槭裁茨軌驓v經(jīng)磨難、經(jīng)久不衰，并打造成令中國各行業(yè)都仰慕不已的百年老店？它們?yōu)槭裁磽碛辛钊丝赏豢杉暗母吒郊又?、品牌溢價(jià)和恒久的品牌魅力？是什么力量在一直支持和促進(jìn)著德國汽車企業(yè)續(xù)寫著百余年來的傳奇和輝煌？中國汽車企業(yè)應(yīng)該從它們的成長中獲得什么啟示？中國汽車發(fā)展迅速，拿什么來提高競爭力。本文將從汽車涂裝方面論述，采用靜電噴涂來提高上漆率，從而降低噴涂成本。

[關(guān)鍵詞] 靜電噴槍 接地 上漆率

中圖分類號(hào)：TQ639.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）08-0273-04

近年來，隨著國內(nèi)汽車市場的競爭激烈，成本已成為汽車競爭力的焦點(diǎn)。隨著機(jī)器人批量靜電噴涂的使用，極大的提高了上漆率，也相應(yīng)的降低了噴涂成本。而傳統(tǒng)的手工噴涂使用空氣噴槍，上漆率僅有30%左右，而采用手工靜電噴槍，上漆率可提升至60%左右。靜電噴涂提高了噴涂設(shè)備的傳遞效率。傳遞效率的提高是因?yàn)殪o電幫助克服了其他力，如導(dǎo)致霧化材料偏離預(yù)定目標(biāo)體的沖力和氣流等。靜電方法節(jié)省了涂料、時(shí)間和勞動(dòng)力。更多的材料被吸引并附著于目標(biāo)體，更少的材料浪費(fèi)在噴漆室和周圍空氣中。靜電方法還減少了進(jìn)入空氣的溶劑揮發(fā)，因?yàn)閲娡棵恳徊糠炙枰耐苛蠝p少了。

一、靜電噴涂五大優(yōu)勢

涂料經(jīng)過靜電槍帶高壓電荷，在電場力作用下吸附于被涂物表面，因此相對(duì)普通手噴槍有更優(yōu)的涂層效果，車身表面的致密性、均勻度、結(jié)合力等技術(shù)指標(biāo)相對(duì)提高約20%～40%。靜電槍裝備的噴嘴精致霧化效果優(yōu)良，進(jìn)行整車車身噴涂時(shí)涂料利用率相對(duì)大幅度提高30%～50%。

1.涂裝效率提升數(shù)倍：一條生產(chǎn)線一天可噴涂上千臺(tái)車身

2.節(jié)省50%的油漆：由于采用靜電技術(shù)，靜電噴涂油漆的實(shí)際利用率高達(dá)90%以上，而空氣噴涂利用率只有30%～40%。

3.品質(zhì)更好：通過靜電霧化后，油漆粒子直徑只有13～15？m，是空氣噴涂的一半，漆膜更細(xì)膩、平整；

4.打磨更容易：油漆分子更細(xì)，打磨性能更優(yōu)越，可大大節(jié)省打磨時(shí)間和人工成本；

5.真正的低碳環(huán)保涂裝：靜電噴涂大大減少稀釋劑的用量，從而讓整個(gè)涂裝線像高科技車間一樣潔凈，即使人站在噴槍旁邊，也聞不到油漆的氣味，是真正的低碳涂裝。

二、現(xiàn)市場中常見幾種噴槍如下：

（1） 美國固瑞克（Graco）公司，固瑞克公司的油漆輸送系統(tǒng)有名，汽車廠大部份使用其輸送設(shè)備，固瑞克靜電手噴槍采用空氣馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，不用靜電產(chǎn)生器為其特點(diǎn)。但槍體較重，無電路保護(hù)，維修困難，噴嘴單一等缺點(diǎn)。

（2） 德國瓦格納（Wagner），瓦格納以噴塑粉為名，靜電槍為20年前老產(chǎn)品，未有更新?lián)Q代，效果一般，電路已淘汰落后。

（3） 法國薛麥斯（Sames），進(jìn)入國內(nèi)市場不久。

（4） 日本蘭氏公司（nansbarg），以旋蝶disco、自動(dòng)噴槍出名；但手噴槍沉重，故障率高無優(yōu)勢。

（5） 日本旭大畏（ASAHI），涂裝企業(yè)先進(jìn)代表手噴槍技術(shù)最先進(jìn)企業(yè)代表手噴槍技術(shù)最先進(jìn)企業(yè)，其手噴槍唯一一家2000年后新出產(chǎn)品，電路穩(wěn)定，噴槍精巧為最佳之靜電噴槍。

三、靜電噴涂的基本知識(shí)

靜電噴涂：術(shù)語“靜電學(xué)”或“靜電噴涂”是指一種利用電荷和電場將霧化的涂料的粒子吸引到目標(biāo)體上（噴涂對(duì)象）的噴涂工藝。在最普通的靜電系統(tǒng)中，電荷被轉(zhuǎn)移到涂料上，并將目標(biāo)體接地以形成電場。由于正負(fù)電荷的吸引力，帶電的涂料被電場吸引到接地的目標(biāo)體表面。其他不太常用的靜電系統(tǒng)將電荷轉(zhuǎn)移到目標(biāo)體上并將涂料接地，或?qū)⒄?fù)電荷轉(zhuǎn)移到涂料和目標(biāo)體上。

靜電系統(tǒng)的種類：靜電噴涂涂系統(tǒng)可為自動(dòng)或手動(dòng)的。

自動(dòng)靜電系統(tǒng)包括：

◎高速旋轉(zhuǎn)（固定的或往復(fù)式的）霧化器

◎往復(fù)式的旋碟

◎自動(dòng)空氣、無氣、空氣輔助式無氣或HVLP 噴槍

手動(dòng)靜電系統(tǒng)包括：

◎空氣靜電手握式噴槍

◎空氣輔助式無氣靜電手握式噴槍

◎無氣靜電手握式噴槍

◎HVLP 靜電手握式噴槍

◎手握式旋轉(zhuǎn)霧化器系統(tǒng)

圖1手動(dòng)和自動(dòng)靜電系統(tǒng)。

靜電噴涂剖析

帶電粒子間的力

所有物體都有電荷，物體是由三種帶電粒子組成的：

1.帶負(fù)電的粒子具有過多的電子

2.帶正電的粒子具有過多的質(zhì)子

3.中性粒子具有同樣數(shù)量的電子和質(zhì)子。

具有相同電荷的粒子或物體互相排斥，而具有不同電荷的粒子互相吸引。單個(gè)孤立的帶正電或帶負(fù)電的粒子會(huì)吸引中性粒子，帶電粒子還會(huì)被吸引到最近的接地表面。

圖2帶電粒子

電場

電場（或靜電場）是產(chǎn)生于帶一種電荷的物體終止于帶相反電荷的物體或地的電力線簇。因此，帶電粒子（或物體）和接地物體間存在一個(gè)電場。電離針和接地物體間存在一個(gè)電場。帶相反電荷的粒子間也存在一個(gè)電物，場強(qiáng)用伏特/米測量。

進(jìn)入靜電場的帶電粒子受電場中的電場力的控制，就象具有質(zhì)量的物體受引力場中引力的控制一樣。

靜電噴涂設(shè)備

靜電噴涂過程

圖3的說明顯示靜電噴涂設(shè)備的基本組成部分，這些基本組成部分有：

◎噴槍或霧化器

◎霧化的涂料的粒子，以一種噴涂形狀從噴槍中射出

◎位于或靠近涂料流的電離針

◎噴涂的目標(biāo)體

圖3中顯示的設(shè)備組成部分共同組成靜電噴涂系統(tǒng)進(jìn)行工作。

電離針將電荷轉(zhuǎn)移到材料粒子上（在靜電系統(tǒng)中，涂料或在霧化前或在霧化后被加載電荷）

圖4靜電系統(tǒng)的電場

靜電起電方法

有四種靜電起電方法。這四種靜電起電方法是：

◎電暈放電起電

◎接觸起電（又叫做傳導(dǎo)起電）

◎感應(yīng)起電（又叫做非接觸起電）

◎摩擦起電

這些方法中，電暈放電和接觸（傳導(dǎo)）起電是用于液體靜電噴涂的兩種主要方法。

電暈放電起生電

電暈放電起電方法利用具有高電勢的突出的或尖的曲線電極，電極上的強(qiáng)電場電離了周圍的空氣產(chǎn)生了離子，離子自由地依附于霧化涂料，如圖5所示。

接觸或傳導(dǎo)起電

接觸起電的一個(gè)局限性是不容易將靜電荷轉(zhuǎn)移到絕緣的涂料，這種方法只局限于導(dǎo)電的涂料，如圖6所示。

感應(yīng)起電

感應(yīng)起電方法是用電場將電荷感應(yīng)到靠近帶電面的接地物體上。如果將物體與地面斷開，感應(yīng)電荷不會(huì)消散，物體就保持住它的電荷。感應(yīng)生電地局限于相對(duì)導(dǎo)電的涂層，如圖7所示。

摩擦起電

摩擦起電是為許多人所熟悉的，但經(jīng)常引起誤解。摩擦起電時(shí)，不相同的兩種材料接觸或摩擦產(chǎn)生電荷，產(chǎn)生的電荷量取決于接觸的性質(zhì)，材料的電特性以及濕度和溫度的情況

環(huán)包效應(yīng)

環(huán)包是靜電噴涂中，不僅噴涂物直接面對(duì)一面，而且其它幾個(gè)面都有這樣一種噴涂效應(yīng)，當(dāng)經(jīng)過目標(biāo)表面的涂料粒子被靜電力吸引至物體時(shí)環(huán)包效應(yīng)便產(chǎn)生了，如圖8所示。

雖然環(huán)包效應(yīng)有助于靜電方法效率的提高，環(huán)包卻不是傳遞效率提高的主要原因。事實(shí)上，靜電學(xué)的主要優(yōu)點(diǎn)是涂料到達(dá)主要表面的傳遞效率提高。

法拉第籠效應(yīng)

環(huán)包效應(yīng)在一些噴涂應(yīng)用中也許是一個(gè)缺點(diǎn)。例如，有深腔的物體不適合噴涂工藝，這是因?yàn)橥苛媳晃轿矬w的最外端，導(dǎo)致涂層不均勻，這種不均勻涂層是法拉第籠效應(yīng)的結(jié)果，見圖9說明。

四、手工靜電噴槍

1、內(nèi)置加電式靜電噴槍的自發(fā)電裝置，如圖10所示。

2、外加電靜電噴槍

電壓隔離裝置，見圖11，防止噴涂電壓通過涂料供應(yīng)裝置消耗掉。這種方法只適用于高度導(dǎo)電不易燃的水性涂料。

實(shí)際運(yùn)用的手工靜電噴槍，如圖12所示：

五、手工靜電噴槍的接地

當(dāng)涂料粒子小而輕時(shí)靜電噴涂工作得最好，因?yàn)殪o電力更容易克服作用于粒子的沖力，靜電噴涂對(duì)引導(dǎo)和控制低速運(yùn)動(dòng)的粒子具有最大的積極影響。在滿足OSHA要求的條件下，應(yīng)盡可能消除過量空氣流動(dòng)等外力以改善靜電工藝。另外，被噴涂的物體必須是導(dǎo)電的或有導(dǎo)電的襯墊或涂層，目標(biāo)體必須很好地接地，如圖13所示。

直接用一根導(dǎo)線將車身與臺(tái)車用螺釘緊固連接。由下線人員將導(dǎo)線按要求安裝在車身指定孔；在檢驗(yàn)出口處再將導(dǎo)線從車身卸下并按要求擺放好，纏繞在臺(tái)車梁上，以防止導(dǎo)線拖地而被拉斷。

六、手工靜電噴槍的維護(hù)

正確使用，如圖14所示。

被噴涂物必須接地

操作工應(yīng)保證手與噴槍手柄充分接觸使人接地

使用適合靜電噴涂的油漆

定期檢測工件和設(shè)備的接地，檢測方法如圖15所示

定期檢查噴槍的狀況

日常清洗注意事項(xiàng)

靜電噴槍清洗時(shí)必須將靜電開關(guān)關(guān)閉

靜電噴槍清洗和存放時(shí)噴槍槍口應(yīng)向下，不能將噴槍浸泡在溶劑中，如圖16、圖17所示。

手工靜電槍的日常問題點(diǎn)，如下表所示：

七、手工靜電噴槍的效益

我司商用車從2007年投入手工靜電噴槍，效益如下：

通過比較，靜電噴槍效果明顯優(yōu)于空氣噴槍。

八、綜述

手工靜電噴槍運(yùn)用確實(shí)節(jié)約了大量的涂料成本，但手工靜電噴槍的使用過程中的安全防護(hù)是嚴(yán)加注意的，電極針會(huì)產(chǎn)生火花，如果車體接好不良及噴漆室循環(huán)風(fēng)不好，都會(huì)產(chǎn)生極大的安全隱患。隨著現(xiàn)代靜電運(yùn)用的越來越成熟，靜電噴涂必將為我們帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益，在不遠(yuǎn)的將來，靜電噴涂完全代替手工噴涂，降低人工成本。