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粉末涂料涂装抛丸前处理的控制

责任编辑:admin人气:-发表时间:2019-01-02 11:46

摘要:介绍了粉末涂料涂装抛丸前处理的优点、工艺情况,针对实际生产中存在的主要问题,从设备的设计、磨料的选择、工件抛丸输送速度的调节以及粉末涂装工艺的控制提出了具体控制方法,有效地提高了粉末涂层的装饰及防护作用。

 

1 、抛丸前处理技术的优点及应用:

  抛丸处理是利用抛丸设备高速旋转的叶轮将磨料(砂、丸、钢丝段)抛向构件表面,产生打击和磨削作用来达到清理目的。抛丸除锈彻底改变了人工操作的喷丸(砂)除锈,完全由机械操作,具有如下优点:①改善了劳动条件,减低了劳动强度;②生产效率及除锈质量高,机械化程度高、效率高,表面清理质量均匀,没有人工存在的漏喷问题;③具有良好的表面强化作用,钢铁材料表面受钢丸冲击得到强化,提高了材料的疲劳强度和抗腐蚀能力,可以消除焊缝的内应力,并暴露表面隐蔽的裂缝或过度腐蚀现象;④工艺无明显的环境污染问题,抛丸设施自带除尘回收系统,噪声低,基本不存在三废排放。

  基于上述原因,许多钢铁构件(如网架、轻钢结构)的粉末涂装尤其是一些金属材料的重防腐粉末涂装(如户外钢结构、交通护栏)也纷纷开始采用抛丸前处理工艺。

2、粉末涂装抛丸前处理工艺:

  抛丸处理时,接通电源后,依次启动除尘风机、反吹风机、提升机、横向螺旋与纵向螺旋(或上、下绞龙),然后启动工件输送装置、抛丸电机,并打开相应的供丸阀,最后将工件运行速度调节到规定值,即可对预定钢铁构件进行表面处理。

  在正常生产情况下,由于设备已定型,设备自身的许多工艺参数操作者无法在生产操作时进行自由调节,如分丸轮直径与内外径及窗口的长度和宽度、定向套直径等。其主要的生产操控参数是工件走速,其运行速度通常在0.5~2 m/m i n,通过调节工件走速即可控制工件表面的抛丸密度,最终实现工件表面处理的清洁度。

 生产中的主要指示数据是抛射电机的电流示数,指数异常时提示相应电机的运转状态不正常,影响因素主要是供丸量过大、磨料结块或堵塞,需要及时停机排除。另外,一般的抛丸机可有1~8只抛头(个别的设计有16只甚至更多),生产时可以根据工件的种类变化及生产需要调节抛头启动的数量。

 

3 、抛丸处理存在的问题:

  抛丸处理的质量不仅影响钢铁构件自身的防腐能力,还影响着涂层的附着力、涂层外观质量以及涂料涂装的经济成本。与液体涂料涂装不同的是,粉末涂料涂装的整体质量与抛丸质量更加密切。由于粉末涂料与液体涂料不同,一次成膜厚涂层,若受底材、施工条件等因素的影响,粉末涂料无补救的余地,故显得前处理尤为重要,以确保粉末涂料最佳涂装效果。在对波形梁钢护栏产品进行的粉末涂料复合涂层施工中,发现抛丸处理中影响涂装质量与成本的主要因素是工件表面的清洁度与粗糙度,其中关键因素是粗糙度。

 我们采用Q6910型8抛头吊链式抛丸机,对波形梁板进行表面处理,粉末涂装时发现复合涂层表面流平效果差,存在明显的橘皮现象(见图1)。采用Q Z J0601型通过式2抛头抛丸机对立柱进行处理并涂装时发现,复合涂层的外观效果更差(见图2),涂层必须很厚时(总厚度150~200 μm)才能具有正常涂装情况下的外观流平效果(见图3),不仅难以满足客户质量要求,还显著增加了加工成本。

  现场分析与试验发现,波形梁板采用球形磨料

(粒度1~3 m m)、抛射速度60~70 m/s,而立柱采用钢丝段磨料(见图5,粒度2~4 mm)、抛射速度80 m/s,二者得到的表面清洁度与粗糙度都有显著区别。波形梁表面尤其是与抛丸抛射方向平行的部位存有可见氧化皮,粗糙度约30~40 μm;而立柱表面清洁度和粗糙度优良,粗糙度达到70 μm以上,但却存在明显的表面形变现象,形成显著的凹坑或突点(见图6)。波形梁板的清洁不足影响了粉末涂层的附着与防腐保护,立柱表面的形变点粉末涂料则难以在很短的胶化时间内(一般为60~120 s)去润湿、流平与遮盖,最终在涂层表面形成麻点、针孔、气泡或颗粒,严重损害了粉末涂层的表面装饰效果。

4、改进措施:

4.1、设备的设计:

  针对上述存在问题,对于那些未定型抛丸设备或正准备订购抛丸设备的涂装厂家,可以根据构件粉末涂装加工的实际要求,确定适当的抛丸叶轮直径、转速及结构,在此基础上,设计好分丸轮直径与内外径以及窗口长度和宽度、内径表面的粗糙度、定向套的直径与窗口角度、进丸管直径等,确保设备制造满足生产实际要求;对类似波形梁护栏板的形状复杂构件来说,需要增加抛头数量并设计好抛射角度,一些同类厂家将抛头数提高到12只,个别甚至达到16只,显著改善了处理效果。

4.2、磨料的选择:

  对于已成型的抛丸设备,解决上述问题的关键点就是磨料的选择调整,即磨料的种类、形状及粒度的控制。磨料选择的标准就是要符合工件前处理的综合要求。磨料的硬度要高于构件但还应适度,以具有良好的复用率;对于同一台抛丸机来说,磨料粒度大小决定了钢铁构件表面粗糙度的大小,磨料粒度大、动能大,不仅能迅速除去钢铁构件表面的氧化皮、锈斑等,还形成了较大的粗糙度;磨料的形状则决定着抛丸后构件表面的形状,球形钢丸将构件表面抛打出波浪形,而棱角钢砂、铁丝段将构件表面形成波峰、波谷的同时,也极易造成钢构件表面的变形,尤其是磨料粒度偏大以及抛射速度较高的情况下。前述粉末涂装质量问题的现场试验分析就表明,所用钢丝段磨料粒度大(3~4 m m)、抛射速度高(80 m/s)是造成该质量问题的主要原因,而且只要磨料中存有一定数量的此类超大、超重磨料颗粒,构件表面形变问题就难以彻底解决,因此简单的新旧料掺混不能解决上述问题。

  另外对粉末涂装来说,构件表面的粗糙度要求与热喷涂前处理不同,热喷涂涂层主要以嵌合及部分的冶金作用实现与构件基体的紧密结合,粗糙度越高涂层附着力越好。而粉末涂料与基体的结合不仅有物理吸附还有更重要的化学吸附作用,粉末涂料涂装自身的技术特点不要求也不适应高粗糙度的前处理表面,而过高的粗糙度也使处理成本显著增加(如能耗增大、效率降低、构件与磨料的磨损加大等)。实际生产中,在Q6910机上使用0.5~2  mm球形磨料(新或新旧搭配)、在QZJ0601机上改用1~3 m m的球形磨料(新)或0.5~2 m m的钢丝段磨料(旧)后或者二者的搭配,都取得了较好的表面处理效果。

4.3、工件抛丸输送速度的调节:

  理论分析及实际生产情况都表明,工件运行速度的快慢主要影响着构件表面处理的清洁度,速度慢一些,抛丸密度高,表面清理程度高、清理均匀,虽然粗糙度变化不显著,但可以一定程度上减少构件表面出现的形变问题。当然输送速度应该在兼顾清洁度、粗糙度及处理成本的基础上确定一个最佳工艺值。 

4.4、粉末涂装工艺的控制:

  在表面处理不理想且短时间难以有效解决的情况下,适当调整粉末涂装的相关工艺,也可以得到较好的涂层效果。

  首先涂层厚度的控制,应倾向于工艺要求的高点即偏厚,这样可以提高粉末涂层的流动性,增加涂层对前处理缺陷(凹凸形变点)的遮盖(见图2与图3变化);其次是改善烘烤加热条件,工件温升速度的提高,能够给粉末涂层创造更有利的熔融流平条件,可以明显提高涂层表面效果;另外,有条件的涂装企业还可以采用将工件预热后(140 ℃以上)再进行粉末喷涂的方法,也能达到改善涂层外观的 目的。

5、结 语:

  抛丸处理以其突出的工艺质量及效率优势,在前处理行业获得了广泛的应用。在粉末涂料涂装中采用抛丸前处理时,工件表面不仅要实现良好的清洁度,还要控制适当的粗糙度,尤其要严格避免工件表面产生的形变问题,以保证粉末涂层优良的装饰及防护效果,同时也能够创造更佳的涂装经济 效益。

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