混氣噴涂工藝研究與應(yīng)用

李斌

摘要：我公司采用的是傳統(tǒng)空氣噴涂工藝噴涂變速器總成。由于空氣噴涂霧化不精細(xì)，漆膜不均勻，易流掛，漆的反彈損耗大，油漆利用率在所有噴漆方式中是最低的，約40%左右，相應(yīng)的過(guò)濾系統(tǒng)、廢水、漆渣處理成本增加。為了提高噴涂質(zhì)量，降低成本，促進(jìn)環(huán)保，通過(guò)對(duì)空氣噴涂、無(wú)氣噴涂、混氣噴涂、靜電噴涂4種噴涂原理分析，優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，噴涂工藝驗(yàn)證，研究開(kāi)發(fā)了一種適合我公司變速器總成的噴涂工藝—混氣噴涂。

關(guān)鍵詞：空氣噴涂;無(wú)氣噴涂;混氣噴涂

0? 引言

企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力三要素：“高性能，高質(zhì)量，低成本”。變速器總成噴漆是變速器生產(chǎn)過(guò)程中重要工序。目前，我公司采用的是傳統(tǒng)空氣噴涂工藝噴涂變速器總成。由于空氣噴涂霧化不精細(xì)，漆膜不均勻，易流掛，漆的反彈損耗大，油漆利用率在所有噴漆方式中是最低的，約35%左右，相應(yīng)的過(guò)濾系統(tǒng)、廢水、漆渣處理成本增加。為了提高噴涂質(zhì)量，降低成本，促進(jìn)環(huán)保，因此，我們必須研究一種適合我公司的噴涂工藝。通過(guò)空氣噴涂、無(wú)氣噴涂、混氣噴涂、靜電噴涂4種噴涂工藝的原理分析，優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，噴涂工藝驗(yàn)證，研究開(kāi)發(fā)了一種適合我公司變速器總成的噴涂工藝—混氣噴涂。

1? 空氣噴涂、無(wú)氣噴涂、混氣噴涂、靜電噴涂工藝工作原理

1.1 空氣噴涂工藝工作原理

空氣噴涂的工作原理，將壓縮后的空氣從空氣噴嘴的中心孔噴出，然后流過(guò)噴槍噴嘴孔前方形成負(fù)壓區(qū)，利用形成的負(fù)壓將油漆從漆桶里吸出來(lái)并經(jīng)過(guò)噴槍口噴出，噴出后的油漆迅速通向高速壓縮的空氣流，使漆液與空氣混合后擴(kuò)散形成霧狀，霧化后的漆霧噴涂在工件表面形成均勻涂膜。

1.2 無(wú)氣噴涂工藝工作原理

無(wú)氣噴涂的工作原理是以10～20MPa的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)隔膜泵或高壓柱塞泵對(duì)油漆進(jìn)行增壓，然后經(jīng)過(guò)依次高壓軟管、噴槍以及噴嘴噴出，最后形成極細(xì)小的漆霧向工件表面進(jìn)行涂敷。因?yàn)榧訅红F化的油漆中不含空氣，所以被稱為無(wú)氣噴涂。

1.3 混氣噴涂原理

混氣式噴涂的工作原理是使用一定壓力比的柱塞泵將油漆增壓到4～5MPa后，經(jīng)0.2～0.35mm2的噴嘴噴出。這時(shí)油漆已被霧化，但霧化的還不充分，再增加一路經(jīng)過(guò)過(guò)濾、調(diào)壓后0.05～0.12MPa的壓縮空氣，將其被送到空氣噴嘴，然后經(jīng)過(guò)特殊孔道噴出。在整個(gè)油漆霧化過(guò)程中，其中一路壓縮空氣將膨脹霧化的涂料進(jìn)一步霧化，得到更加均勻細(xì)小的漆霧，另外一路壓縮空氣包裹扇形漆霧流并形成風(fēng)幕，可以約束漆霧噴射軌跡，使其向工件表面進(jìn)行涂敷。

1.4 靜電噴涂原理

靜電噴涂利用兩個(gè)物體，一個(gè)帶正電荷，一個(gè)帶負(fù)電荷兩者相互吸引的原理，使油漆帶上負(fù)電荷，工件帶上正電荷，這樣油漆就被吸引到工件上。靜電噴涂借助高壓電場(chǎng)力的作用，使油漆從帶有高壓負(fù)電荷的轉(zhuǎn)杯或轉(zhuǎn)盤上，依靠離心作用，把噴出的漆霧沉積在帶正電的工件表面上的一種噴涂工藝。

2? 空氣噴涂、無(wú)氣噴涂、混氣噴涂、靜電噴涂工藝特點(diǎn)

2.1 空氣噴涂特點(diǎn)

由于空氣噴涂的低壓供漆，中高壓霧化使其有以下優(yōu)缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)：噴涂簡(jiǎn)單、操作方便、霧化效果一般，噴涂質(zhì)量一般，設(shè)備成本低;缺點(diǎn)：油漆利用率在所有噴漆方式中是最低的，約40%左右，因此油漆浪費(fèi)大，另一方面，廢水、漆渣處理負(fù)載過(guò)大，相應(yīng)的過(guò)濾系統(tǒng)、廢水、漆渣處理成本增加。

2.2 無(wú)氣噴涂特點(diǎn)

由于無(wú)氣噴涂的高壓供漆，無(wú)需增加霧化空氣，使其有以下優(yōu)缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)：噴涂效率高，涂層質(zhì)量好，可噴涂固含量高、厚漿形的涂料;缺點(diǎn)：油漆利用較低的，約50%左右，設(shè)備投資大，技術(shù)要求高。由于供漆壓力大，有一定的安全隱患。

2.3 混氣噴涂特點(diǎn)

由于混氣噴涂綜合了空氣噴涂與無(wú)氣噴涂的優(yōu)點(diǎn)：中高壓供漆，低壓霧化。具體來(lái)說(shuō)，其優(yōu)點(diǎn)：

2.3.1 提高涂層質(zhì)量

混氣式噴涂法可獲得高質(zhì)量的裝飾性涂層表面，要獲得這樣的表面關(guān)鍵在于噴涂的霧化效果。良好的霧化效果取決于噴涂霧流的兩個(gè)方面，其一是涂料被霧化后的每個(gè)涂料液滴的細(xì)微程度，即每個(gè)液滴直徑的大小;其二是由這些涂料液滴組成的漆霧在整個(gè)漆霧流寬度上的均勻分布程度?；鞖馐絿娡糠ㄓ捎诓捎昧穗p重霧化原理，在這兩個(gè)方面都獲得了滿意的效果。

由于混氣式噴涂的霧化效果好，涂料霧化液滴細(xì)微而且分布均勻;獲得的涂膜較空氣噴涂法均勻、平整、細(xì)致，能夠有效克服流掛等涂膜缺陷，所以近年來(lái)得以研發(fā)應(yīng)用。

2.3.2 節(jié)約涂料

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，混氣式噴涂比空氣噴涂節(jié)約20～50%的涂料，比高壓無(wú)氣噴涂法節(jié)省10～25%的涂料。原因是混氣式噴涂所用的涂料壓力比高壓無(wú)氣的小，所用壓縮空氣的壓力比空氣噴涂又小得多（0.1～0.2Mpa）。在這樣的工況條件下，經(jīng)噴嘴噴出的涂料初速大大低于高壓無(wú)氣噴涂，壓縮空氣的初速也大大降低，從而使被霧流的外部又有一環(huán)形風(fēng)幕約束，限制漆霧流向四周逸散。這兩個(gè)因素決定了混氣式噴涂法大幅度地減少了逸散漆霧的飛揚(yáng)，比空氣噴涂減少20倍以上。

2.3.3 提高生產(chǎn)效率

由于混氣式噴槍具有涂料噴涂量大，噴嘴直徑相同的情況下，是空氣噴槍的10倍;漆霧流幅寬達(dá)400mm，而空氣噴涂幅度僅為70～100mm;混氣噴涂一道膜厚可達(dá)20～40um，空氣噴槍只有10～15um，因而可減少施工次數(shù);所以混氣式噴涂具有很高的生產(chǎn)效率。

2.3.4 改善工作環(huán)境

由于混氣式噴涂的涂料壓力比高壓無(wú)氣噴涂小得多，從而經(jīng)噴嘴噴出的涂料初速大大低于高壓無(wú)氣噴涂，噴涂漆霧流幾乎沒(méi)有反彈;同時(shí)由于風(fēng)幕作用，使漆霧散逸受到限制;這兩個(gè)因素決定了操作時(shí)漆霧大幅度減少。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，混氣式噴涂機(jī)產(chǎn)生漆霧較空氣噴槍低20余倍，甲苯、二甲苯濃度低5倍，從而有效改善了工作環(huán)境。

2.3.5 具有良好的工藝性

表現(xiàn)為粘度適應(yīng)性廣，適用涂料種類多，可減少稀料用量，易于操作。

其缺點(diǎn)：成本較高，另外每天下班前需進(jìn)行設(shè)備及管路的清洗，不能噴涂粘度過(guò)高、帶金屬粒子的涂料。

2.4 靜電噴涂特點(diǎn)

由于靜電噴涂借助高壓電場(chǎng)力的作用，使油漆從帶有高壓負(fù)電荷的轉(zhuǎn)杯或轉(zhuǎn)盤上，依靠離心作用，把噴出的漆霧沉積在帶正電的工件表面上的一種噴涂工藝。使其有以下優(yōu)缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)：漆的利用率極高，約90%左右;涂層質(zhì)量高。缺點(diǎn)：設(shè)備投資高，只適用于帶負(fù)電荷的油漆。

2.5 空氣噴涂、無(wú)氣噴涂、混氣噴涂、靜電噴涂工藝特點(diǎn)比較

霧場(chǎng)中，即油漆經(jīng)霧化后將與工件涂覆的過(guò)程，油漆粒子的速度直接影響油漆的傳遞效率，粒子的運(yùn)動(dòng)速度越高，油漆過(guò)噴和反彈現(xiàn)象越明顯，涂料傳遞效率越低。由于靜電噴涂原理是正負(fù)電荷相吸，幾乎無(wú)反彈，因此油漆的傳遞效率最高?；鞖鈬娡考夹g(shù)特有的郁金香扇形漆霧，比無(wú)氣噴涂和空氣噴涂的三角形漆霧進(jìn)一步提高了油漆的傳遞效率（見(jiàn)圖1和圖2）。依據(jù)《En 13966-1液體涂敷材料霧化和噴射設(shè)備轉(zhuǎn)換效率的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)》得出4種噴涂工藝霧場(chǎng)中漆粒子的速度與傳遞效率。將空氣噴涂、無(wú)氣噴涂、混氣噴涂、靜電噴涂工藝特點(diǎn)匯總比較（見(jiàn)表1）。

3? 研究適合我公司的噴涂工藝-混氣噴涂

目前，我公司采用的是傳統(tǒng)空氣噴涂工藝噴涂變速器總成。根據(jù)對(duì)4種噴涂工藝的研究，要提質(zhì)降本，須從其他三種工藝中找出適合我公司的噴涂工藝。

由于我公司使用的水性漆目前不帶有負(fù)電荷，而且噴漆房采用水簾去漆霧方式，靜電噴涂目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而無(wú)氣噴涂油漆的傳遞效率比空氣噴涂只高了10%左右，且設(shè)備成本高還有一定的安全隱患（供漆壓力高達(dá)10～20MPa）。由于混氣噴涂綜合了空氣噴涂與無(wú)氣噴涂的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)明的。在油漆不改變，噴漆房不改造的條件下，再結(jié)合混氣噴涂和無(wú)氣高壓優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，混氣噴涂是較好的噴涂方案。

4? 混氣噴涂工藝驗(yàn)證

首臺(tái)混氣噴涂設(shè)備安裝在車間進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)的一個(gè)月的空氣噴涂與混氣噴涂的跟蹤驗(yàn)證，得出對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)：混氣噴涂比空氣噴涂單臺(tái)用漆節(jié)約達(dá)30～40%，經(jīng)檢測(cè)面漆漆膜厚度符合我公司面漆漆膜厚度≥35um附著力≤1級(jí)的技術(shù)要求且漆膜厚度和均勻性均明顯優(yōu)于空氣噴涂。

5? 總結(jié)

變速器總成噴漆是變速器生產(chǎn)過(guò)程中重要工序。通過(guò)空氣噴涂、無(wú)氣噴涂、混氣噴涂、靜電噴涂4種噴涂工藝的原理分析，優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，噴涂工藝驗(yàn)證，研究開(kāi)發(fā)了一種適合我公司的新的噴涂工藝—混氣噴涂。隨著混氣噴涂工藝在我公司的推廣應(yīng)用，既提高了噴涂質(zhì)量，降低噴涂及廢氣，漆渣處理綜合成本約10%，又促進(jìn)了環(huán)保，而且為后續(xù)噴涂工藝的提升奠定了一定的理論與試驗(yàn)依據(jù)。由于混氣噴涂工藝在我們公司是第一次研究與應(yīng)用，應(yīng)用中總結(jié)的參數(shù)與經(jīng)驗(yàn)將為后續(xù)新涂裝線及環(huán)保設(shè)備的設(shè)計(jì)提供參考。

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