高速旋杯自動靜電噴涂技術(shù)，因其特點(diǎn)顯著：膜厚、顏色均勻，質(zhì)量穩(wěn)定；涂著效率可達(dá)90％以上；節(jié)能降耗保護(hù)環(huán)境；迅速有效的實(shí)現(xiàn)顏色切換和涂料管路清洗，生產(chǎn)效率高；能霧化噴涂高粘度、高固體份油漆等，逐步被廣泛應(yīng)用于油漆車身的內(nèi)、外表面噴涂施工。

    依托技術(shù)的更新?lián)Q代，高轉(zhuǎn)速旋杯自動靜電噴涂技術(shù)逐步由往復(fù)機(jī)發(fā)展成為6軸或7軸系機(jī)器人，靈活性更大，噴涂油漆外觀更優(yōu)，已經(jīng)在國內(nèi)大多數(shù)涂裝線裝備。本文介紹的是自動靜電噴涂的工藝部分，通過本文使從業(yè)人員得到初步的認(rèn)知。

    2 油漆外觀在施工中的重點(diǎn)

    為能夠獲取良好的油漆外觀，生產(chǎn)過程中需重點(diǎn)關(guān)注噴涂參數(shù)設(shè)定、霧化效果判斷、涂料性能的掌握以及根據(jù)漆膜狀態(tài)的及時(shí)調(diào)整等四個(gè)方面：

    噴涂參數(shù)：主要考慮因素有噴涂工藝（溶劑型、水性、粉末型）、噴（旋）杯結(jié)構(gòu)、涂料吐出量、成形空氣吐出量、旋杯轉(zhuǎn)速、噴涂距離、靜電高壓等。

    霧化效果：主要影響因素有漆粒大小、速度、運(yùn)行軌跡、漆粒噴出時(shí)的停留時(shí)間、霧化扇面的控制。

    涂料的物料性能：包括漆料的粘度、固體份、溶劑類型數(shù)量、密度、表面張力、基料體系等。

    噴涂效果：濕膜狀態(tài)中的干濕性、流平性、膜厚、色彩色調(diào)、目視外觀等。

    通過上述四點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)獲得良好的油漆外觀。

    3 靜電噴涂工藝的四步

    3.1漆液機(jī)械霧化

    1）霧化工藝，包括霧化、旋轉(zhuǎn)式霧化裝置、霧化原理3個(gè)部分

    a.霧化：旨在擴(kuò)大液體所能覆蓋的表面積，屬于物理作用方面的操作，效果的評定主要取決于霧化后油漆覆蓋面積的大小與涂著質(zhì)量。霧化實(shí)際并非使涂料霧化成涂料離子，而是霧化成較小的涂料體；就像實(shí)際中的天氣“霧”一樣，是由小水滴組成的，不是水分子更不是水離子。霧化粒徑大小是漆膜流平的重要因素，霧化粒徑小，漆膜平滑性好。轉(zhuǎn)速大，漆霧密度趨小，溶劑揮發(fā)加快，要酌情添加高沸點(diǎn)溶劑。溶劑性漆，中涂漆轉(zhuǎn)速，一般控制30000-45000r/min；與底色漆轉(zhuǎn)速一般控制在35000-55000r/min；清漆轉(zhuǎn)速，一般控制在35000-55000r/min。

    b.旋轉(zhuǎn)式霧化裝置：涂料首先被運(yùn)送至噴杯內(nèi)壁，然后借助旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力將涂料傳輸至噴口位置，霧化過程僅僅是通過機(jī)械作用力（離心力、空氣動力）來實(shí)現(xiàn)的。

    c.霧化原理：噴杯在高速旋轉(zhuǎn)下，進(jìn)行漆滴霧化、線狀分解、多片式霧化（片層狀、渦流狀）的離解機(jī)制，實(shí)現(xiàn)涂料的霧化；當(dāng)噴杯旋轉(zhuǎn)大于20000r/min時(shí)，漆粒不會有衰變現(xiàn)象出現(xiàn)；對涂料進(jìn)行線狀霧化的過程中，會在噴杯噴口處形成許多液態(tài)的線狀物質(zhì)，液態(tài)物質(zhì)通過線狀分解或是噴射漆流的分解作用重新形成漆粒，形成的小漆粒通過會聚形成大的漆滴；在噴杯轉(zhuǎn)速不斷增加的情況下，一般的線狀霧化轉(zhuǎn)化為片層狀或渦輪狀多片式霧化，多片式霧化處理之后的漆粒不會衰變，分布范圍比線狀霧化后的漆粒分布范圍寬。

    3.2靜電加壓使漆粒帶電與靜電霧化

    3.2.1加壓機(jī)制

    旋杯或極針接負(fù)極，被涂件接正極，加電壓后在旋杯（或極針）與被涂件之間形成靜電場，當(dāng)電壓足夠高時(shí)（一般旋轉(zhuǎn)式噴杯高壓上限為100KV），旋杯（或極針）附近區(qū)域的空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈電暈放電，并使靜電場形成氣體電離區(qū)域。被霧化涂料在旋杯邊緣或極針處接觸帶電，帶電的漆滴經(jīng)過氣體電離區(qū)時(shí)再次帶電，同時(shí)被分裂成更細(xì)小的帶電液滴，并在電場力的作用下向正極的被涂件移動，最終涂覆在被涂件面上。

    如果靜電壓過高或噴涂距離過小，旋杯（或極針）與被涂件之間的空氣全部被擊穿，此時(shí)會發(fā)生火花放電，將引起噴涂設(shè)備、有機(jī)溶劑燃燒、爆炸的不安全狀態(tài)。

    3.2.2加壓形式

    a.直接加壓：即加壓的電極即為旋杯的折角；

    b.間接加壓：即加壓的電極呈環(huán)狀圍繞在噴杯杯體外側(cè)；

    c.原理區(qū)別：間接加壓和直接加壓原理不同，對漆粒進(jìn)行外部間接加壓和對漆粒霧化處理，這兩個(gè)過程在時(shí)間和空間上有明顯劃分；對漆料進(jìn)行外部加壓的過程中，會在外部加壓電極之間形成電離區(qū)，基于離子的運(yùn)動性，它會和同性接地基質(zhì)之間產(chǎn)生相互排斥作用，而和異性接地基質(zhì)（車身）相互吸引，這樣就形成了一股離子流，一些細(xì)小物質(zhì)由于其本身體積小、質(zhì)量輕，因而會精確的沿著電力線移動。

    d.步驟區(qū)別：“涂料霧化”和“高壓”這兩個(gè)步驟實(shí)施的先后次序有所不同；設(shè)備采用的是間接加壓，涂料必須先霧化，然后通過在電極上產(chǎn)生的靜電高壓使涂料帶電；設(shè)備采用直接加壓，涂料的霧化和加壓過程都在噴杯的邊緣位置上同步完成。

    3.2.3電壓與霧化

    靜電電壓上升，漆粒的平均粒徑會下降，造成這種現(xiàn)象的主要原因是靜電磁場的作用，導(dǎo)致漆粒表面張力有所降低；表面張力是影響旋轉(zhuǎn)式霧化噴涂效果的一個(gè)重要因素，因此在大部分性能參數(shù)恒定不變的情況下，表面張力的降低會直接導(dǎo)致漆粒直徑大小的降低。

    3.2.4電壓與噴涂效果

    在靜電磁場下，對漆粒有一個(gè)作用力，電場力的大小取決于電場強(qiáng)度與漆粒上的電荷量。作用力的方向同電力線的方向相同，會在一定程度上加快漆粒的運(yùn)動速度。電壓升高會使產(chǎn)生的離流子增加，加強(qiáng)靜電場的電場力，被涂物體表面部位的磁力線密度較高，在折角、邊緣部位的銳角處，使涂料的上漆率增加，導(dǎo)致流掛、氣泡等缺陷。

    3.3霧化的漆粒噴射到被涂物上

    3.3.1漆粒運(yùn)行的外部作用力

    主要有質(zhì)量慣性（離心力）、電場力、重力（萬有引力）、空氣阻力、成形空氣阻力以及噴漆室內(nèi)的送排風(fēng)阻力等，對漆膜的形成以及最終的噴涂效果都會產(chǎn)生一定程度的影響。

    3.3.2影響參數(shù)（漆流均勻程度、速度、密度）

    a.空氣流動傳遞漆粒

    成形空氣是影響漆流噴射形狀以及漆粒運(yùn)動速度的一個(gè)主要參數(shù)，渦流的形狀取決于空氣壓力的大小，成形空氣的供給情況（空氣配給環(huán)）以及噴杯的結(jié)構(gòu)形狀，對于漆粒的運(yùn)行軌跡起著決定性的作用。

    噴射漆流分為二個(gè)主要的漆粒流：徑向漆粒流，以輻射狀從噴杯中噴出；圓錐形噴射流，以中軸向的回流漆粒流。

    b.靜電磁場作用力傳遞漆粒

    靜電磁場作用力傳送漆粒的過程中，漆粒不會沿著磁力線運(yùn)動，因?yàn)閲姳咚傩D(zhuǎn)所產(chǎn)生的渦流及其本身的重力，以及噴杯內(nèi)輻射狀離心漆粒所產(chǎn)生的離心力會對漆粒的運(yùn)行軌跡造成一定影響。磁力線本身對于漆粒達(dá)到被涂物的途徑有一定影響。

    噴杯和被涂物之間會形成一個(gè)較大的渦流，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)漆粒會單次或多次運(yùn)動，同時(shí)有一些漆粒從渦流中甩出，在渦流中還存在漆流的回流，漆?；亓鞯某潭葧陔妷罕磺袛嗟乃查g急劇增大。

    3.3.3漆粒運(yùn)行

    a.質(zhì)量慣性與運(yùn)動軌跡，漆粒會沿著電力線達(dá)到被涂物（接地基材），在過程中，由于漆粒存在質(zhì)量慣性，因此漆粒的實(shí)際運(yùn)動軌跡和傳遞路徑存在偏差?？赡軙诨谋砻嫘纬梢恍┎灰?guī)則的漆斑，或者在霧化裝置或自動運(yùn)行設(shè)備上留下一些析出物質(zhì)（如污物）。

    b.采用靜電式旋杯噴涂設(shè)備噴涂，涂層厚度呈輻射狀分布。輻射狀是指在靜止?fàn)顟B(tài)下取得涂料的噴射形狀，其涂層厚度由四周向中心遞減，涂層厚度分布不均勻，主要是由于霧化噴涂裝置結(jié)構(gòu)所造成的，但通過加大成形空氣的量，可在一定程度上緩和。

    3.3.4粒徑的分布

    采用空氣霧化裝置噴涂時(shí)，小顆粒漆粒隨著物體表面氣流方向的轉(zhuǎn)換而變化運(yùn)行方向，可能無法準(zhǔn)確達(dá)到被涂表面；而大顆粒漆粒由于其本身的質(zhì)量較大，故不易偏離其運(yùn)行軌道（專業(yè)測定10μm漆粒到達(dá)被涂面約10%,40μm約80%）。

    采用靜電旋杯噴涂時(shí)，小顆粒漆粒由于其本身質(zhì)量輕，容易沿著磁力線到達(dá)被涂物體表面，而大顆粒漆粒容易在離心力作用下被甩出，成形空氣和磁力還不足以使大顆粒的漆粒克服離心力作用，進(jìn)而到達(dá)被涂物體表面。由此得出旋杯轉(zhuǎn)速是影響霧化粒徑大小分布的重要影響因素。

    3.4成膜

    3.4.1在評價(jià)噴涂質(zhì)量時(shí)，應(yīng)關(guān)注幾項(xiàng)性能參量

    a.油漆漆粒大小及分布均勻程度；b.噴漆過程中，噴杯圓錐霧粒形狀；c.噴射流中漆粒的速度及分布；d.噴杯圓錐內(nèi)漆粒速度；e.噴漆時(shí)油漆漆粒密度；f.漆粒在沖擊被涂物表面時(shí)的脈沖；g.油漆漆粒動能；h.漆粒相互碰撞頻率。

    3.4.2流量對噴射漆流的影響

    涂料流量的加倍會加重噴射漆流中央漆粒的回流現(xiàn)象，并使漆?；亓鞯膮^(qū)域范圍擴(kuò)大；在成形空氣量恒定不變情況下，噴射漆流寬度會擴(kuò)大；涂料流量的增大對于漆粒直徑?jīng)]有太大的影響，涂料流量的加倍使漆粒直徑擴(kuò)大約1.5~2μm。

    涂料流量對霧化粒徑影響較小，但對漆膜厚度影響較大（一般素色漆膜厚≤22μm，金屬漆≤18μm）；清漆在不流掛前提下，可適當(dāng)增加膜厚，以提高漆膜流平效果與豐滿度。

    施工粘度對霧化粒徑影響較小，粘度降低漆膜趨簿，底色漆效果顏料平行于底材排列傾向性加大。

    3.4.3成形空氣對噴涂效果的影響

    當(dāng)在旋杯邊緣發(fā)生靜電霧化時(shí)，附近接地的工件有一個(gè)相反電位，然后漆滴就被工件吸引。因此漆滴所形成的云霧就向工件移動。較小的漆滴更容易直接到達(dá)工件，而較大的漆滴則漂移較長的距離。因此用這種方法在成形的工件上如車身等就不能得到一個(gè)厚度分布均勻的漆膜。通過使用成形空氣，漆霧被聚集在一起并直接導(dǎo)向工件。成形空氣提供了一個(gè)控制因素，幫助避免涂裝過量或不足。

    成形空氣釋放量的降低，圓錐形噴射漆流的寬度有所擴(kuò)大。當(dāng)成形空氣的量達(dá)到70NL/min時(shí)，噴射漆流的中心位置上的涂層厚度會較周圍來得小，即形成一個(gè)涂層凹陷，可以通過適當(dāng)擴(kuò)大漆流回流區(qū)域來抑止；隨著成形空氣量加大，噴射漆流中央部位上的涂層厚度會明顯增加，可通過減小漆?；亓鱽硪种?。

    3.4.4電壓值高低對噴涂效果的影響

    不對設(shè)備施加高壓，則會在噴涂過程中導(dǎo)致巨大的漆流回流現(xiàn)象，被涂物體表面會出現(xiàn)明顯的渦流。隨著電壓逐步升高至40kv，圓錐形噴射漆流的寬度明顯增加。回流漆粒的數(shù)量會減小，被涂物體表面的渦流現(xiàn)象會相應(yīng)減輕。隨著電壓進(jìn)一步升高至80kv，圓錐形噴射漆流的寬度會進(jìn)一步擴(kuò)大，但不如電壓從0升至40kv時(shí)，寬度增大明顯，回流漆粒的數(shù)量會進(jìn)一步減小。

    3.4.5噴杯對噴涂效果的影響

    旋杯有鋸齒狀（單線、交叉）、非鋸齒狀，邊緣結(jié)構(gòu)的變化、直徑的變化，旋杯的選型，主要跟選型機(jī)器人、油漆材料以及噴涂工藝等有關(guān)。

    3.4.6色彩與色調(diào)的影響

    高速靜電旋杯以及采用空氣霧化噴槍噴涂色漆（金屬漆、珠光漆）兩者的噴涂效果在色澤度、色彩度上有明顯區(qū)別，用旋杯噴涂的金屬色漆，色澤較深，色彩鮮艷。造成不同色彩噴涂效果的主要原因是金屬漆漆膜中金屬粉的含量，噴射漆流中金屬粉的分布，表面覆蓋能力，漆粒相互碰撞的脈沖（漆膜中金屬粉片的含量），金屬粉在漆膜中定向排列等因素影響。

    4 靜電噴涂參數(shù)管理

    4.1應(yīng)用參數(shù)（如下圖）

    4.2靜電噴涂質(zhì)量的影響分析

    4.3靜電噴涂工件運(yùn)動仿形

    4.3.1建立參考位圖

    a.往復(fù)機(jī)位圖

    位圖文件*.dwg格式轉(zhuǎn)化為*.bmp格式，屬性必須符合：側(cè)面位圖尺寸（700*260像素點(diǎn)），正面位圖尺寸（260*260像素點(diǎn)）。

    轉(zhuǎn)化步驟：1）將*.dwg格式的工件三視圖（1：1比例），逐一復(fù)制在Windows程序附件畫圖中；2）復(fù)制后計(jì)算車型實(shí)際尺寸與像素點(diǎn)比例，對復(fù)制圖像調(diào)整；3）調(diào)整整幅圖的像素點(diǎn)，至必須的尺寸；4）對圖紙進(jìn)行調(diào)色或繪色；5）俯視圖表示為*D.bmp，正視圖表示為*F.bmp，后視圖表示為*R.bmp，側(cè)視圖表示為*S.bmp。

    b.機(jī)器人位圖

    使用3D軟件CATIA，將工件三維數(shù)模圖轉(zhuǎn)化為*.wrl格式的文件，文件一般在幾十MB，占用存儲空間較大，可以在機(jī)器人操作程序中的車身操作與存儲中進(jìn)行10-90%的存儲壓縮轉(zhuǎn)化為*.iv文件，適當(dāng)減少文件大小。

    4.3.2建立仿形

    往復(fù)機(jī)運(yùn)動為1個(gè)坐標(biāo)軸系，分為X、Y、Z、A、B軸運(yùn)動；機(jī)器人運(yùn)動為6或7個(gè)坐標(biāo)軸系，分為X、Y、Z、A、B、C軸運(yùn)動。

    根據(jù)不同噴涂設(shè)備廠家提供的技術(shù)材料，進(jìn)行線下仿形制作，制作時(shí)注意運(yùn)動距離的極限位置，機(jī)器人仿形特別關(guān)注運(yùn)動安全半徑。線上仿形驗(yàn)證的相關(guān)工作，首先驗(yàn)證無實(shí)車狀態(tài)時(shí)的模擬運(yùn)動是否正常，再驗(yàn)證實(shí)車狀態(tài)時(shí)的運(yùn)動是否正常，需要在霧化器前端固定工藝距離要求的尼龍桿，實(shí)車檢驗(yàn)槍距、運(yùn)動軌跡搭接、運(yùn)動速度等，修改優(yōu)化至滿足使用條件。

    4.3.3建立噴涂參數(shù)

    根據(jù)線體節(jié)拍和工藝膜厚要求，經(jīng)理論計(jì)算后建立不同顏色噴涂參數(shù)，包括噴涂值、渦輪速度、整形空氣、電壓等，噴涂實(shí)車驗(yàn)證膜厚、色差是否符合工藝要求，調(diào)整優(yōu)化至工藝要求范圍內(nèi)。

    5 結(jié)語

    隨著工程機(jī)械技術(shù)的不斷進(jìn)步，涂裝噴涂設(shè)備也在日新月異，始終以一種更高效、更環(huán)保、更便捷的特性服務(wù)于油漆車身的噴涂工作。進(jìn)而涂裝設(shè)備的更新與涂裝工藝如何實(shí)現(xiàn)共贏，是當(dāng)今涂裝人努力實(shí)踐和探討的方向之一。希望此文可以給讀者以啟發(fā)，工作中得以應(yīng)用。

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