汽车涂装技术-3单元涂装喷涂技术基础

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朱明工作室
喷涂方式-传统空气喷涂
特点
• • • • • • • • 20世纪早期重大发明 表面质量卓越 初期投资低 操作简便 涂料浪费严重，通常达70％ 喷手健康受影响（VOC） 喷漆房维护费用高 受到各地环保政策的制约
应用市场 (例)
汽车 航空 塑胶 瓷釉 皮革
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流体-压力损失计算（例1-2）
20-25柱塞泵 P(气)=？
客户新要求：泵位置不变，喷枪移位，软管 长度变为15米 解决方案一 采用2根原规格软管对接 ∆P=100巴，P1=150巴， P (气)=7.5巴 20-25泵无法提供此压力 压损计算.xls 解决方案二 采用15米长¼”软管 ∆P=7巴，P1=57巴， P (气)=3巴，20-25泵OK！ 人体工学问题？管子太硬，操作不舒适！ 解决方案三 ？？？
涂料粘度200里泊
• 提高泵的供应压力，流量并不会按比例提升。 因为对于自由拘束状态，随着喷嘴入口压力上 升，出口压力提升幅度是不按比例的，这时喷 涂效果可能发生变化
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流体- “压力”与压强
概念
• 绝对压力 • 相对压力 • 压力表压力
在地球海平面高度 存在1个标准大气 压是自然现象
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涂装技术的关注点
涂料的发展 产能最大化（喷涂流量） 利益最大化（涂料节省） 环境保护与工人健康（减少排放，提高喷室洁净度）
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特殊的流体-涂料
主要涂料种类
溶剂性涂料 (易操控但产生VOC) 高固含量涂料 (需要较高的喷涂雾化压力） 高固含量涂料可能需要加热 水性涂料 (需要抗腐蚀设备材质，可能需要加热) 粉末 (需要特殊喷涂设备和干燥装置) 双组分涂料:根据存罐时间和粘度需要特殊的设备
应用市场 (例)
造船 桥梁 建筑 钢结构 容器 金属机械
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喷涂方式-无气喷涂
无气喷涂
关键词：大流量，高产能
常规的喷涂参数 表面质量 产能 喷幅调整 传递效率 材料节省 流体压力 40-400巴 泵能源消耗 17立方/小时
不存在雾化空气
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气动柱塞泵的工作参数和构造
空气马达 空气调压器 空气球阀 清洗管 下缸体
-压力比：气侧活塞与液侧活塞面积比 -流量-下缸体容积 -流量-以每个往复行程的排量表征 -工作压力（1巴-6巴） -空气消耗量 -空气接口 -涂料接口：吸料，排料 -气动柱塞泵套件构造
AIRMIX® 混气静电喷涂
关键词：效率，品质最佳，最省涂料
喷枪头部可产生8万伏高压，使喷枪与 接地工件间建立足够强度的静电场 经过枪头的涂料粒子被充电 传递效率TE最高 雾化最精细
* 高粘度涂料不适用
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涂料的输送-气动柱塞泵
-外形尺寸：长，宽，高 -重量 -安装方式：墙置，车载 ，其他 -构造-空气马达：单动，双动 -构造-空气马达：气阀内置，外置 -构造-下缸体：双球，四球，FLOWMAX -构造-下缸体：材质，密封件 -环境温度：不大于50℃，60℃ 优点 • 适用优势的混气喷涂 • 中高流量喷涂 • 可以调节施工速度 缺点 • 投资较大 • 维护成本较高
P1
P1>P2
V
Q
流体粘度
流量
泊
加仑/分
1 泊＝100 厘泊
1 加仑＝3.785 升
P2
压损计算表: 压损计算.xls
压损计算的其他工具: pipe.exe
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流体-压力损失计算（例1-1）
20-25柱塞泵 P(气)=？
工厂现状：混气喷涂，采用克姆林20-25泵， 管长7.5米，管内径⅛英寸 喷涂流量Q，喷涂压力P2
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3单元涂装喷涂技术基础
主讲：朱明
高级技师、经济师,工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员
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流体-压力损失基本公式
∆P=P1-P2=0.0273*L*V*Q/D4
压差是流体流动的主驱动力
符号 P L D 意义 流体压力 管长 管内径 单位 PSI 英尺 英寸 单位换算 1 巴＝14.503 PSI 1 英尺＝12 英寸 1 英寸＝25.4 毫米
特点
利于环保 表面质量好，过喷减少 初期投资低 限制条件：喷涂中/低流量 时雾化才能保证 适用于喷涂小工件，低粘度 涂料，如金属漆 需要消耗大量压缩空气
应用市场 (例)
电子 着色 塑胶 皮革 修理
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喷涂方式-HVLP低压大流量空气喷涂
优点 可以输送大部分类型的涂料 回路密封
缺点 • 清洗麻烦 • 需要时间填充
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喷具-空气喷枪
克 姆 林 空 气 喷 涂 技 术
HPA HTI -HVLP -LVLP
优点 • 雾化效果好 • 表面质量非常好 • 可以雾化较高粘度的涂料
缺点 • 涂料传递效率低 • 过喷（反弹） 严重 • 工件内侧的喷涂困难 • 干的涂料粒子会黏附在工件 的边上和背面
涂料发展趋势
溶剂性高固含量涂料 水性涂料 UV 涂料 双组份涂料 粉末涂料
减少排放VOC挥发性有机化合物 VOC经光照破坏臭氧层
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流体-雾化的概念
定义：流体通过喷嘴，高速气流或其他手段分散成微 小液滴的操作。液体经过特殊装置化成小滴, 成雾状喷射出去。 雾化类型：压力雾化, 转盘雾化, 气体雾化及声波雾化等。
HVLP 低压大流量空气喷涂
关键词：小流量低粘度时节省涂料
表面质量 产能 喷幅调整 传递效率 材料节省
常规的喷涂参数
气帽处空气压力 0.7 巴 流体压力 0-4巴 能源消耗 30立方/小时
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喷涂方式-无气喷涂
特点
最适用于高流量大面积喷涂 无高表面要求场合如重防腐 涂料经雾化后粒子仍较粗糙， 表面不平整 膜厚不均匀 设备维护成本高 泵需要较高流量的压缩空气
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喷涂方式-混气静电喷涂
AIRMIX® 混气喷涂
关键词：节省涂料，综合表现
表面质量 产能 喷幅调整 传递效率 材料节省
常规的喷涂参数
气帽处空气压力 0.3-1 巴 流体压力 20-200巴 能源消耗 8.5立方/小时
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喷涂方式-混气静电喷涂
高粘度材料的动力粘度测定
马达的驱动电流？
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流体-粘度的意义
粘度的意义 – “流体流动的受阻碍程度”
粘度的单位与换算 条件粘度的测定 – 粘度杯
法标 4号杯 ISO 4号杯
毫帕.秒 动力粘度 厘泊
福特4号杯 德标 4号杯
察恩2号杯
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流体-粘度的变化（随温度）
已知某涂料在20℃时粘度为22秒（福特4号杯） 各 种 材 料 的 粘 度 变 化 福 特 ４ 号 杯 秒
温度
温度℃
溶剂型涂料
温度与粘度之关系（例）
粘度
该涂料在12℃和32℃时的粘度分别为？
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涂装的意义
保护作用
涂料可以在物体表面形成一层保护膜，保护各种制品免受大气、雨水及各种化 学介质的侵蚀，延长其使用寿命，减少损失。
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喷涂方式-混气喷涂/ 空气辅助无气喷涂
特点
既有较好表面质量又能实现 较大产量 几乎无过喷
应用市场 (例)
木器 金属机械 空气喷涂场合但并非需要超级表 面质量 室内无气喷涂场且喷涂距离可控 制 * 室外采用混气喷涂须适当调高涂料压力
最易符合环保规定
喷漆房维护费用最低 仅需少量压缩空气
特点
适用于喷涂表面复杂，不规 则，网格状场合 表面质量好，生产速度快
应用市场 (例)
汽车
金属机械 木器 塑胶
几乎无过喷
最能符合环保规定 喷漆房维护费用最低
* 对于非导电的工件采用静电喷涂应调
整相关工艺
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喷涂方式-混气静电喷涂
P2=50巴 Q=490cc/分
∆P=P1-P2=0.0273*L*V*Q/D4 4 =0.0273*(7.5*1000/12*25.4)*2*(0.49/3.785)/⅛ =50巴 压损计算.xls P1=P2+ ∆P=50+50 =100 巴
P (气)=5巴
P1=?
涂料粘度200里泊
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流体-粘度定义
粘度定义：将两块面积为1平方米的板浸于液体中,两板距离 为1米,若加1N的切应力,使两板之间的相对速率为1m/s,则此 液体的粘度为1Pa.s。 牛顿流体：符合牛顿公式的流体。 粘度只与温度有关，与 切变速率无关， τ与D为正比关系。
非牛顿流体：不符合牛顿公式 τ/D=f（D） 触变性Thixotropy（受剪切后粘度的变化）
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流体-粘度测定
(1)动力粘度：ηt是二液体层相距1厘米，其面积各为1(平方厘米) 相对移动速度为1厘米/秒时所产生的阻力，单位为克/里米〃秒。 1克/厘米〃秒=1泊一般：工业上动力粘度单位用泊来表示。
(2)运动粘度：在温度t℃时，运动粘度用符号γ表示，在国际单 位制中，运动粘度单位为斯，即每秒平方米(m2/s)，实际测定 中常用厘斯，(cst)表示厘斯的单位为每秒平方毫米(即 1cst=1mm2/s)。 (3)条件粘度：指采用不同的特定粘度计所测得的以条件单位表 示的粘度，各国通常用的条件粘度有以下三种： 例：赛氏粘度，即赛波特(sagbolt)粘度。是一定量的试样，在规 定温度下从赛氏粘度计流出200毫升所需的秒数，以“秒”单位。 赛氏粘度又分为赛氏通用粘度和赛氏重油粘度(或赛氏弗罗 (Furol)粘度)两种。 粘度值反应在对马达转动的阻力
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喷具-无气喷枪
优点 • 可雾化极高粘度的涂料 • 生产效率高 • 喷射距离远
被雾化的众多分散液滴可以捕集气体中的颗粒物质。 （雾化空气要求较高质量）
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喷涂方式-雾化机理（空气雾化/压力雾化）
空气雾化
无气雾化
离心力雾化－旋杯
混气雾化
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喷涂方式-雾化机理（静电雾化）
各种喷涂方式都可叠加静电效果可提升雾化质量
P2=50巴 Q=490cc/M
P1=？
涂料粘度200里泊
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流体-压力损失
• 事实上，流体回路压力损失应该分段计算
• 泵内部，枪内部，过滤器，接头等附件均存在 压力损失；由于这些部分的压损相对较小，通 常被忽略。不清洗过滤器会带来压损巨大
3/16’7.5m
• 图示喷涂回路的主要压力损失在于喷嘴，改变 流量的有效方式即变换喷嘴（孔径）
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喷涂方式-传统空气喷涂
传统空气喷涂参数
关键词：表面质量卓越，涂料浪费
表面质量 产能 喷幅调整 传递效率 材料节省
常规的喷涂参数
气帽处空气压力 1-2 巴 流体压力 0-4巴 能源消耗 20立方/小时
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喷涂方式-HVLP低压大流量空气喷涂
过滤器 涂料球阀 吸料管
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涂料的输送-气动隔膜泵
Training Program
优点 • 供料系统可以循环 • 清洗简便自动填充 • 较少的维护
缺点 • 输出涂料压力不能太高 • 输出涂料压力脉动大
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涂料的输送-压力桶
• • •
装饰作用
由颜（填）料及成膜物质提供，其它组分协助。当然，颜料除了使涂膜呈现鲜 艳多彩的颜色外，还具有其它作用，如提供一定的机械强度、化学稳定性以强 化保护作用；成膜物质使涂饰物表面光泽发生变化，丰满度提高，提高质感， 提高了装饰效果。
其它作用。
保护和装饰性是涂料的基本功能，此外涂膜还可以提供防静电、导电、绝缘、 耐高温、隔热、阻燃、防霉、杀菌、防海洋生物附着、热至变色、光至变色等 作用。