空气喷涂法工艺分析

空气喷涂法工艺分析

空气喷涂法是较简单较基本的一种喷涂方法,也是目前广泛使用的一种喷涂方法,其主要原理是利用压缩空气(气压在0.3～0.5MPa)流经喷嘴时,使其周围产生负压而使漆液被吸出,因压缩空气的快速扩散而雾化。其喷涂利用率在所有喷涂方法中较低,一般在30%～60%范围内,且环境污染较严重。

使用空气喷涂法,相当一部分涂料是在喷涂时因雾化、飞散而浪费。这不但增加制造成本,而且还加重了喷烤房内过滤棉的堵塞,污染了环境和设备。要提高涂料的利用率,笔者认为必须从涂装方法、涂装工艺和涂装管理入手,实行全过程控制,才能取得良好的效果。

1.影响涂料利用率的因素

1.1喷涂方法的影响对空气喷涂法,高压无气喷涂法,高压辅气喷涂法(又称混气喷涂法)和静电喷涂法等喷涂方法进行对比分析,结果如表1。

从表1中可看出:不同的喷涂方法,因其原理不同而使涂料利用率具有明显的差别,在其他因素相同的情况下,高压辅气喷涂(混气喷枪)比空气喷涂涂料利用率大10%～20%;静电喷涂比空气喷涂涂料利用率大30%～40%。

1.2操作技能的影响喷漆工的操作技能影响着喷涂的全过程:在喷涂前,表现在操作者对涂料的调配,对PQ-2型喷枪各旋钮调整,如漆量调控阀、空气调控阀和扇形调控阀等;在喷涂时,表现在喷枪与工件的距离,运枪的速度、匀速性及前后喷幅搭接的掌握;在喷涂后,表现在对喷枪的及时清洗和维护保养。气压一般控制在0.5MPa左右、出漆量控制在200mL/min左右、运枪速度控制在300～450mm/s、喷幅控制在150mm左右、喷距控制在200～250mm、前后喷幅搭接1/3左右较为理想。能否掌握这些技能,将直接影响涂料的利用率和喷枪的使用寿命。

目前许多公司喷漆工操作技能偏低,主要有2个方面原因

(1)一些公司把涂装工艺各工序以产品为单位集中化,实施“一人多能”的生产模式,大大降低了喷涂作业专业化程度;

(2)喷漆工种脏、累、有毒有害,很多人不愿意从事该工种,或从事之后却又改做其他工种。基于上述原因,造成喷漆工技术素质不高,对喷涂操作技能掌握不够,导致漆雾过分飞散,且经常因漏喷、流挂、漆膜厚度过分不均而造成返工,加上操作人员节约意识淡薄,大大降低了涂料的利用率。

1.3涂装场地分散的影响

某公司涂料年用量达30t以上,但由于分散在3个点涂装作业,一次性喷涂作业批量小,降低了涂料的利用率。因为每次喷涂作业,损耗在输漆管、漆桶和喷枪中的涂料是一定的。一次性作业批量越少,需作业的次数就越多,所以浪费得也就越多。此外,涂装场地分散还影响了一些新型高利用率涂装方法的推广应用。

1.4其他因素的影响

喷烤房内的风速对涂料的利用率有影响,涂料利用率较大时的风速范围为0.3～0.5m/s。从实测的情况看,喷烤房内风速大多在0.3m/s左右,因此,影响较小。此外,所使用的涂料种类、工件的形状和大小对涂料的利用率也有一定的影响。

2.改进措施

2.1改进喷涂方法改进喷涂方法,其实就是改进喷枪及其附属设施。考虑到各种喷枪利用率高低,结合工件内表面仅喷底漆,厚度大于50μm;外表面喷底漆、面漆,总厚度大于90μm 的特点。为确保产品质量,经试验,采用高压辅气喷枪(混气喷枪)替代现行的空气喷枪喷底漆;静电喷枪替代现行的空气喷枪喷面漆,在其他因素相同的情况下,不但涂料的利用率可提高

20%以上,提升了面漆的质量,且漆雾、粉尘和压缩空气用量明显减少,从而可达到经济效益和环境效益双丰收。此外,用高压辅气喷枪不但可提高涂料的利用率,还可提高工效。

但在操作过程中需注意以下几点:

(1)准备、结束时间相对增加,因采用高压漆桶、高压漆管输送漆液,准备、结束时间相对增加,一般在20min左右。但对于高压辅气喷枪,因其工作效率为空气喷枪1.5倍,一次喷涂时间1h以上,即喷涂12kg以上的涂料,便可节约20min左右喷漆时间;

(2)输漆管中所剩涂料的处理,每次清洗时管道中所剩的涂料(0.5kg左右)和所用稀释剂较多,应尽可能连续作业,即尽可能大批量作业时使用,减少清洗次数。在实际操作中,也可通过及时添加稀释剂,把管道中涂料喷完,稀释剂经过滤后可重复使用;

(3)静电喷枪对漆液的电阻值有一定的范围要求,且工件接地良好:漆液的电阻值主要是通过稀释剂来调整,接地是通过吊钩或专用接地线来实现,但这两者好与坏,均可从漆雾的吸附情况及时判断,因此能及时发现问题。一般20d左右需清理一次吊钩或接地线;

(4)一般溶剂型静电喷枪,大都采用外加电源的方式,所以静电喷涂存在着火灾隐患。美国GRACO(固瑞克)公司的一种新型内置式静电喷枪,无需外接电源,利用压缩空气发生静电,安全性极高。据厂家介绍,在保证工件接地良好的情况下,即使喷枪带电极针与工件短路时,因释放能量极少,仅产生电弧光而不产生电火花,不会有着火的可能性。

2.2改进涂装工艺为充分发挥高压辅气喷枪(混气喷枪)或静电喷枪涂料利用率高的特性,能否提高一次性喷涂作业批量,是应用成功与否的关键。而对“涂装作业点”实施相对集中,实行“喷涂作业”专业化,是提高喷涂作业批量的有效方法。

某电力机车生产公司参照欧洲电力机车配件的制造经验,将电器分公司的涂装产品———电器柜体的涂装工艺,由原“先组装、后面漆”改为“先面漆、后组装”。这样既可撤消电器分

公司涂装点,使涂装作业点更趋于集中化,又提高了涂料的利用率,同时提升了产品的制造工艺和质量。

2.3规范涂装管理若全改用这种新型喷枪后,经估算,共需投资25万元左右。按每年消耗200万元涂料,假如以节约20%计算,一年内便可收回所有投资。然而,提高涂料的利用率,仅仅从硬件上改进喷涂方法,还远远不够。从空气喷枪到高压辅气喷枪(混气喷枪),再到静电喷枪,在硬件性能大幅提升的同时,也对软件环境———员工的素质和管理提出了相应的要求。因为越是先进的喷涂设备,对操作和维护保养规范化要求也越高,否则,再好的设备性能也难以得到充分发挥。

要从根本上提高涂料的利用率,必须建立规范的管理措施,认真做好以下几个方面工作: (1)加强喷漆操作员工培训,提高其操作技能,应及时从职业学院引进涂装专业的毕业生,提高操作人员的整体素质。通过竞聘的方式确定或指定人员负责使用高压辅气喷枪和静电喷枪;

(2)实行喷涂作业专业化。为减少喷枪的数量和清洗次数,发挥新型喷枪适合大批量作业的优势,必须尽可能地对原独立喷涂作业方式进行相对集中。为此,管理方面需将喷涂工序的工时从产品的其他工序中分离、单列或组合,建立以新型喷涂法为主(占实际作业量85%以上),原空气喷枪为辅的生产作业模式。考虑生产急需,在特殊情况下,仍然允许在小范围内使用空气喷枪(应控制在15%以内);

(3)建立喷涂设备的日常维护保养负责制:因新喷枪价格相对昂贵,至少2万元以上,且操作、清洗不到位,很容易损坏,因此,要做到专人专用;

(4)建立涂料消耗奖罚制度。为增强员工的节约意识,充分调动操作者的积极性,除进行必要的教育外,还应建立节约有奖的涂料消耗制度。对不同型号产品制定涂料消耗定额,对每次喷涂的工件和涂料消耗进行登记,特别是返工用漆,定期考核,同时实行限额发料。若使用的是双组分涂料,喷涂前需按比例将双组分混合,经混合后,必须在4～6h用完,否则剩余的漆液就会凝