凯发国际首页 粉末涂料涂裝拋丸前處理的控制

摘要：介紹了粉末涂料涂裝拋丸前處理的優點、工藝情況，針對實際生產中存在的主要問題，從設備的設計、磨料的選擇、工件拋丸輸送速度的調節以及粉末涂裝工藝的控制提出了具體控制方法，有效地提高了粉末涂層的裝飾及防護作用。
關鍵詞：粉末涂料；涂裝前處理；拋丸；磨料。本文由 吊鉤式拋丸機 整理

1拋丸前處理技術的優點及應用
拋丸處理是利用拋丸設備高速旋轉的葉輪將磨料(砂、丸、鋼絲段)拋向構件表面，產生打擊和磨削作用來達到清理目的。拋丸除銹徹底改變了人工操作的噴丸(砂)除銹，完全由機械操作，具有如下優點：①改善了勞動條件，減低了勞動強度；②生產效率及除銹質量高，機械化程度高、效率高，表面清理質量均勻，沒有人工存在的漏噴問題；③具有良好的表面強化作用，鋼鐵材料表面受鋼丸沖擊得到強化，提高了材料的疲勞強度和抗腐蝕能力，可以消除焊縫的內應力，并暴露表面隱蔽的裂縫或過度腐蝕現象；④工藝無明顯的環境污染問題，拋丸設施自帶除塵回收系統，噪聲低，基本不存在三廢排放。基于上述原因，許多鋼鐵構件(如網架、輕鋼結構)的粉末涂裝尤其是一些金屬材料的重防腐粉末涂裝(如戶外鋼結構、交通護欄)也紛紛開始采用拋丸前處理工藝。
2粉末涂裝拋丸前處理工藝
拋丸處理時，接通電源后，依次啟動除塵風機、反吹風機、提升機、橫向螺旋與縱向螺旋(或上、下絞龍)，然后啟動工件輸送裝置、拋丸電機，并打開相應的供丸閥，較后將工件運行速度調節到規定值，即可對預定鋼鐵構件進行表面處理。
在正常生產情況下，由于設備已定型，設備自身的許多工藝參數操作者無法在生產操作時進行自由調節，如分丸輪直徑與內外徑及窗口的長度和寬度、定向套直徑等。其主要的生產操控參數是工件走速，其運行速度通常在0．5～2m／min，通過調節工件走速即可控制工件表面的拋丸密度，較終實現工件表面處理的清潔度。
生產中的主要指示數據是拋射電機的電流示數，指數異常時提示相應電機的運轉狀態不正常，影響因素主要是供丸量過大、磨料結塊或堵塞，需要及時停機排除。另外，一般的拋丸機可有l～8只拋頭(個別的設計有l6只甚至更多)，生產時可以根據工件的種類變化及生產需要調節拋頭啟動的數量。
3拋丸處理存在的問題
拋丸處理的質量不僅影響鋼鐵構件自身的防腐能力，還影響著涂層的附著力、涂層外觀質量以及涂料涂裝的經濟成本。與液體涂料涂裝不同的是，粉末涂料涂裝的整體質量與拋丸質量更加密切。由于粉末涂料與液體涂料不同，一次成膜厚涂層，若受底材、施工條件等因素的影響，粉末涂料無補救的余地，故顯得前處理尤為重要，以確保粉末涂料較佳涂裝效果。在對波形梁鋼護欄產品進行的粉末涂料復合涂層施工中，發現拋丸處理中影響涂裝質量與成本的主要因素是工件表面的清潔度與粗糙度，其中關鍵因素是粗糙度。
我們采用Q69l0型8拋頭吊鏈式拋丸機，對波形梁板進行表面處理，粉末涂裝時發現復合涂層表面流平效果差，存在明顯的橘皮現象(見圖1)。采用青島鑄造機械廠生產的QZJ0601型通過式2拋頭拋丸機對立柱進行處理并涂裝時發現，復合涂層的外觀效果更差(見圖2)，涂層必須很厚時(總廠享度150～200“m)才能具有正常涂裝情況下的外觀流平效果(見圖3)，不僅難以滿足客戶質量要求，還顯著增加了加工成本。

圖1波形梁板復合涂層表面(厚度90-120μm)

圖2立柱復合涂層表面(厚度100～13Oμm)

圖3合格的粉末復合涂層表面(立柱)

圖4球形磨料(粒度1～3mm)

圖5鋼絲段磨料(粒度2～4mm)

圖6構件拋丸后的表面(磷化處理后)

現場分析與試驗發現，波形梁板采用球形磨料(見圖4，粒度l～3mm_)、拋射速度60～70m／s，而立柱采用鋼絲段磨料(見圖5，粒度2～4m_m)、拋射速度80m／s，二者得到的表面清潔度與粗糙度都有顯著區別。波形梁表面尤其是與拋丸拋射方向平行的部位存有可見氧化皮，粗糙度約30～40“Ill_；而立柱表面清潔度和粗糙度優良，粗糙度達70μm以上，但卻存在明顯的表面形變現象，形成顯著的凹坑或突點(見圖6)。波形梁板的清潔不足影響了粉末涂層的附著與防腐保護，立柱表面的形變點粉末涂料則難以在很短的膠化時間內(一般為60～120s)去潤濕、流平與遮蓋，較終在涂層表面形成麻點、針孔、氣泡或顆粒，嚴重損害了粉末涂層的表面裝飾效果。

4改進措施
4．1設備的設計
針對上述存在問題，對于那些未定型拋丸設備或正準備訂購拋丸設備的涂裝廠家，可以根據構件粉末涂裝加工的實際要求，確定適當的拋丸葉輪直徑、轉速及結構，在此基礎上，設計好分丸輪直徑與內外徑以及窗口長度和寬度、內徑表面的粗糙度、定向套的直徑與窗口角度、進丸管直徑等，確保設備制造滿足生產實際要求；對類似波形梁護欄板的形狀復雜構件來說，需要增加拋頭數量并設計好拋射角度，一些同類廠家將拋頭數提高到12只，個別甚至達到16只，顯著改善了處理效果。
4．2磨料的選擇
對于已成型的拋丸設備，解決上述問題的關鍵點就是磨料的選擇調整，即磨料的種類、形狀及粒度的控制。磨料選擇的標準就是要符合工件前處理的綜合要求。磨料的硬度要高于構件但還應適度，以具有良好的復用率；對于同一臺拋丸機來說，磨料粒度大小決定了鋼鐵構件表面粗糙度的大小，磨料粒度大、動能大，不僅能迅速除去鋼鐵構件表面的氧化皮、銹斑等，還形成了較大的粗糙度；磨料的形狀則決定著拋丸后構件表面的形狀，球形鋼丸將構件表面拋打出波浪形，而棱角鋼砂、鐵絲段將構件表面形成波峰、波谷的同時，也極易造成鋼構件表面的變形，尤其是磨料粒度偏大以及拋射速度較高的情況下。前述粉末涂裝質量問題的現場試驗分析就表明，所用鋼絲段磨料粒度大(3～4m1TI)、拋射速度高(8om／s)是造成該質量問題的主要原因，而且只要磨料中存有一定數量的此類超大、超重磨料顆粒，構件表面形變問題就難以徹底解決，因此簡單的新舊料摻混不能解決上述問題。
另外對粉末涂裝來說，構件表面的粗糙度要求與熱噴涂前處理不同，熱噴涂涂層主要以嵌合及部分的冶金作用實現與構件基體的緊密結合，粗糙度越高涂層附著力越好。而粉末涂料與基體的結合不僅有物理吸附還有更重要的化學吸附作用，粉末涂料涂裝自身的技術特點不要求也不適應高粗糙度的前處理表面，而過高的粗糙度也使處理成本顯著增加(如能耗增大、效率降低、構件與磨料的磨損加大等)。實際生產中，在Q691o機上使用o．5～2mm球形磨料(新或新舊搭配)、在QZJ0601機上改用1～3mm的球形磨料(新)或0．5～2mm的鋼絲段磨料(舊)后或者二者的搭配，都取得了較好的表面處理效果。
4．3工件拋丸輸送速度的調節
理論分析及實際生產情況都表明，工件運行速度的快慢主要影響著構件表面處理的清潔度，速度慢一些，拋丸密度高，表面清理程度高、清理均勻，雖然粗糙度變化不顯著，但可以一定程度上減少構件表面出現的形變問題。當然輸送速度應該在兼顧清潔度、粗糙度及處理成本的基礎上確定一個較佳工藝值。
4．4粉末涂裝工藝的控制
在表面處理不理想且短時間難以有效解決的情況下，適當調整粉末涂裝的相關工藝，也可以得到較好的涂層效果。
首先涂層厚度的控制，應傾向于工藝要求的高點即偏厚，這樣可以提高粉末涂層的流動性，增加涂層對前處理缺陷(凹凸形變點)的遮蓋(見圖2與圖3變化)；其次是改善烘烤加熱條件，工件溫升速度的提高，能夠給粉末涂層創造更有利的熔融流平條件，可以明顯提高涂層表面效果；另外，有條件的涂裝企業還可以采用將工件預熱后(140℃以上)再進行粉末噴涂的方法，也能達到改善涂層外觀的目的。
5結語
拋丸處理以其突出的工藝質量及效率優勢，在前處理行業獲得了廣泛的應用。在粉末涂料涂裝中采用拋丸前處理時，工件表面不僅要實現良好的清潔度，還要控制適當的粗糙度，尤其要嚴格避免工件表面產生的形變問題，以保證粉末涂層優良的裝飾及防護效果，同時也能夠創造更佳的涂裝經濟效益。