自動旋杯式靜電噴涂機應用探討
 
 
 
     涂料涂裝是具有悠久歷史的傳統工藝。隨著科學技術的進步和經濟的發展，傳統的涂裝工藝已不能滿足現代社會的要求。市場對涂裝的需求上升，質量要求更高，各種涂裝新技術、新工藝不斷涌現（如靜電涂裝、電泳涂裝等），逐步成為現代實用工業技術。無論是從提高產品質量和生產效率的角度，還是從節省涂料和減少環境污染等角度，高速旋杯式靜電噴涂工藝已成為現代汽車車身涂裝的主要手段之一，并且被廣泛地應用于其它工業領域。其中高速旋杯式靜電噴槍已成為應用最廣的工業涂裝設備。它是將被涂工件接地作為陽極，靜電噴槍（旋杯）接上負高壓電（-50～-120kV）為陰極，旋杯采用空氣透平驅動，空載時轉速可達25000r/min，帶負荷工作時可達30000～60000r/min。當涂料被送到高速旋轉的旋杯上時，由于旋杯旋轉運動產生離心作用，涂料在旋杯內表面伸展成為薄膜，并獲得巨大的加速度向旋杯邊緣運動，在離心力及強電場的雙重作用下破碎為極細的且帶電的霧滴，向極性相反的被涂工件運動，沉積于被涂工件表面，形成均勻、平整、光滑、豐滿的涂膜。

2旋杯原理

2.1離心霧化機理

　　 在離心力的作用下由旋杯甩出的液流受2種力的作用而分散成霧滴：第一種力是由氣-液間相對運動時產生的摩擦力，稱為速度霧化；第二種力是旋杯旋轉時產生的巨大離心力，在離心力的作用下加速分裂霧化，稱為離心霧化。液體的離心霧化機理分為3類：直接分裂為霧滴、液絲分裂成霧滴、膜狀分裂成霧滴。

2.2靜電霧化機理

在靜電噴涂時，受到高壓靜電場的作用，涂料液滴分裂成細小的微粒，這一現象稱為靜電霧化。靜電噴涂中的高壓是通過高頻靜電發生裝置產生的，它的負極接噴槍的槍頭，正極接到被涂工件上并接地。噴槍頭與工件之間形成一個強的靜電場。
　　當靜電場強度足夠大時，使噴槍頭銳邊的電子逸出飛向工件，在高壓電場的作用下，電子動能很大，高速撞擊空氣分子，使空氣分子電離，所產生的電子和正離子被電場加速，又分別向兩極運動再撞擊其它空氣分子，使其電離，從而形成一個電子雪崩過程，出現空氣電離放電形象，在黑暗環境下可見到霧狀暈圈，即所謂的電暈現象。

使用旋杯的涂裝效果：

　   ⑴節省人力。旋杯投入運行后,可節省大量的人力,中涂噴涂線基本上可實現無人操作。面漆噴涂線只需安排底色漆和清漆的內表面噴涂人員即可。

⑵厚度均勻,質量穩定。旋杯對改善車身的外觀裝飾性是明顯的。

⑶節省涂料。手工空氣噴涂的涂料利用率在30%～40%，而旋杯的噴涂利用率一般在80%以上。以中涂漆為例，手工操作一輛車消耗涂料為1.8kg，而旋杯噴涂單車消耗為1.2kg，每車可節省30%的涂料。

3我國汽車旋杯涂裝現狀

　　 近20年，我國汽車工業迅速發展，自1992年汽車產量突破100萬輛之后，一直保持著較高的增長速度，并重點發展轎車生產，大規模引進國際先進技術，興建了包括上海大眾在內的一批現代化轎車生產基地。我國汽車工業中以涂裝技術為主的表面工程技術已接近或達到當前國際先進水平。需特別指出的是，中涂和面涂是車身涂裝中最為重要的環節，它將直接影響汽車的裝飾性、耐候性和外觀。其涂料品種和涂裝技術也是汽車涂裝工藝中發展最快的，歷來受汽車廠家的重視。中涂和面涂普遍采用高速旋杯自動靜電噴涂機（ESTA），以提高漆膜外觀質量和涂料利用率。自上海大眾引進第一條采用高速旋杯自動靜電噴涂機生產線以來，一汽大眾、上海通用、東風神龍、廣州本田、北京現代等公司都采用了高速旋杯自動靜電噴涂機，據不完全統計，目前共有70多套高速旋杯自動靜電噴涂機服役于汽車涂裝線。目前國內轎車涂裝線高速旋杯式自動靜電噴涂機成套設備技術主要由DUERR、ABB、SAMES、ESSENMANN、大氣社等國際知名設備制造商提供。在不斷的生產實踐中，不斷進行控制技術的自主更新，目前較多采用西門子SIMATIC先進的控制技術，并加以優化整合，同時對靜電噴涂機的控制系統、網絡系統和人機界面監控系統也進行更新改造。
 
   4靜電旋杯化噴涂工藝

　　 為了使汽車的顏色更加豐富多彩，幾乎所有的汽車生產廠家在確定面漆的涂裝工藝時都不約而同地選擇了靜電旋杯霧化加空氣霧化噴涂的兩段金屬珠光漆噴涂工藝，利用靜電旋杯霧化噴涂的高上漆率提供一層起到遮蓋作用的色漆涂層（一般占色漆總膜厚的60%～80%），利用第二道空氣霧化噴涂（占色漆總膜厚的40%～20%）提供體現優秀效應顏料的色彩。

4.1靜電旋杯化噴涂工位介紹

　　 先進的旋杯噴涂系統，其配套的設備及排布合理性也至關重要。
 
   面漆涂裝線工藝流程
 
　　 為保證旋杯設備在要求的條件下工作，整個中涂面漆噴涂生產線裝備了恒溫恒濕空調機組，使溫度及濕度常年穩定在（25±2）℃和50%～70%，手工噴涂區風速為0.40～0.50m/s，旋杯噴涂區為0.35～0.40m/s。另外，各區之間設有隔離間，避免串色。

4.2靜電旋杯化噴涂參數介紹

　　 隨著靜電旋杯化噴涂越來越被熟悉，設備參數的變化以及相應的效果變化點。

⑴旋杯轉速

　　 隨著旋杯轉速的增大，漆膜變薄；反之，旋杯轉速減小，漆膜變厚。特別要注意的是，這方面的厚薄都是相對的，主要體現在金屬閃光漆的涂裝上。旋杯的轉速增大，霧化效果增強，漆霧越細膩。一般，金屬閃光漆所要求的旋杯轉速在30000～35000r/min；實色漆所要求的旋杯轉速在350000～600000r/min。

⑵流量

　　 隨流量的增大，出漆量增大，漆膜增厚；反之隨流量的減小，出漆量減小，漆膜減薄。

⑶空氣壓力

　　在大型涂裝線上，一般都使用大型的循環供漆系統，而旋杯涂裝也和空氣噴槍一樣，都需要相配套的壓力。一般壓力控制在0.2～0.4MPa。

⑷槍距

　　根據不同廠家的要求，槍距也各有不同，一般為200～300cm。

⑸成型空氣

　　成型空氣壓力越高，噴幅越小；反之壓力越小，噴幅越大。在相同流量的條件下，成型空氣的大小直接影響漆膜的疊加率，從表現上看就是漆膜的薄厚。

4.3靜電旋杯噴涂金屬閃光漆常見問題及解決建議

　　 國內大型涂裝線雖然全面使用大型機器人旋杯噴涂，但因為各方面條件的制約，經常出現涂裝問題。靜電旋杯化噴涂工藝噴涂金屬珠光漆，在涂裝工件表面時常會出現各種各樣的問題。
下面簡單介紹在金屬漆涂裝中對常見問題采取的一些措施。

⑴顆粒問題

　　顆粒大致有2種形態：珠光顆粒和干燥的大漆點。2種顆粒形成的原因基本相同：稀料揮發太快，電阻值過高。可以從以下幾方面來解決。首先，從工藝的角度，降低旋杯的轉速，調慢空氣循環的速率，以及控制施工環境的溫度和濕度在較適合的范圍內，使其甩出的漆霧不至于太干，不會在空氣中就基本干燥；其次，從涂料的角度，用揮發較慢的稀料，降低電阻，使旋杯在靜電吸附作用下涂料的吸附量減少，從而減少旋杯上漆點的甩出幾率。

⑵霧影

　　霧影使得罩完光后的漆膜外觀不夠亮麗、美觀，看上去有一層薄霧。造成這個問題的主要原因是施工時的濕度太高，雖然沒有絕對的數值來規定施工時的濕度，但50%～70%的濕度最為合適。超過75%，霧影出現的幾率就會大大增強。一旦出現這種情況，不妨降低濕度。

⑶鋁粉在工件表面結塊

　　一般正常情況下，靜電旋杯化噴涂都設有循環供漆系統，并且都帶有過濾裝置，那么為什么還會出現鋁粉在工件表面結塊的現象呢？這可能是因為鋁粉長期撞擊旋杯杯頭的邊緣，造成了邊緣翻邊，以及旋杯導液槽堵塞，鋁粉堆積后出漆不均勻所造成的。主要的解決方法就是定期拆下杯頭清洗，定期更換旋杯杯頭。隨著生產噴涂設備廠家的技術進步（旋杯霧化器結構及其技術的改進），靜電旋杯霧化噴涂在表現金屬珠光漆的多彩顏色方面得到了很大的改善，采用靜電旋杯霧化噴涂金屬珠光漆的工藝正在迅速被汽車整車生產廠家所采用。

　　對于噴涂金屬珠光漆的靜電旋杯，要及時清洗。旋杯的杯頭有很多細槽，容易堆積珠光和鋁粉顆粒，造成旋杯的過度磨損和漆霧霧化不正常。對于噴涂金屬珠光漆的靜電旋杯，要做到一噴一洗。

4.4維護保養工作中應注意的問題

　　 旋杯噴涂機技術含量高，使用條件較為苛刻，這就對維修保養工作提出了很高的要求。在檢修過程中，要求綜合考慮各方面的因素，對故障作出正確的判斷和處理。檢查、潤滑都要到位，及時發現使用中存在的問題并及時解決；做好檢修記錄，變搶修為計劃檢修、預防性檢修；變上班修理為班前檢查、班后修理，保證下個班次的設備狀態良好。旋杯噴涂最重要的部分是旋杯霧化器，其核心是空氣馬達，噴杯與渦輪機最好配對使用，不宜隨便更換，這樣可以延長空氣馬達的壽命。空氣馬達是經過動平衡調整的，一旦發現動平衡不好的空氣馬達，必須立即停止使用并進行修理。高壓靜電發生器一般不需特別維護。但高壓電纜由于經常彎折運動，較易損壞，使噴涂中環抱效應差。所以，應定期用專用測壓槍測量噴杯頭部的靜電電壓，并與設定值比較。如設定值為90kV，而測量值為10～20kV，則可以肯定是電纜出現了問題，必須及時更換。清理清潔工作是維護保養工作的一個重要組成部分。班前、班中和班后都要及時運行清洗程序并用適量的涂料用溶劑擦拭設備，特別是旋杯霧化器、整形空氣帽、噴房內墻壁等，杜絕臟物、涂料顆粒影響噴涂質量。噴涂作業本身就帶有一定的不安全因素，靜電噴涂更具有其特殊性。除靜電高壓部分要求絕緣外，其它部分如設備外殼，都應良好接地，并定期檢查。要高度重視安全生產，制定嚴格的安全操作規程：嚴禁無關人員進入靜電區域；維修工必須穿戴導電鞋；斷電后方可操作等。

5結語

　　 旋杯霧化分為離心霧化和靜電霧化，兩者相互作用，可達到最佳涂裝效果。旋杯噴涂在汽車涂裝中的應用，已有多年。其中機器人以ABB為代表，旋杯以SAMES為代表。旋杯涂裝節省人力、厚度均勻、質量穩定、節省涂料。
 
 
 
 
 
 
 
   

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