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影響機(jī)器人噴涂漆膜厚度的因素

2020-09-14(4326)次瀏覽

在機(jī)器人噴涂施工中，涂層膜厚可以按如下公式計(jì)算：干膜厚度=（流量×涂料體積固體含量×涂料轉(zhuǎn)移率）/（走槍速度×噴幅寬度）。影響噴涂機(jī)器人噴涂漆膜厚度的因素也就是這幾個(gè)原因構(gòu)成，下面松健機(jī)器人分別來(lái)講一下這幾個(gè)名詞的意義。
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在機(jī)器人噴涂施工中，涂層膜厚可以按如下公式計(jì)算：干膜厚度=（流量×涂料體積固體含量×涂料轉(zhuǎn)移率）/（走槍速度×噴幅寬度）。影響噴涂機(jī)器人噴涂漆膜厚度的因素也就是這幾個(gè)原因構(gòu)成，下面松樂(lè)機(jī)器人分別來(lái)講一下這幾個(gè)名詞的意義。

機(jī)器人噴涂視頻


一、噴涂流量

即噴涂時(shí)單位時(shí)間從噴槍口流出的涂料 體積。在機(jī)器人噴涂中，這個(gè)數(shù)據(jù)直接在BRUSH （刷子）參數(shù)表中確定。一些老式的機(jī)器人噴涂中，流量控 制沒(méi)有和機(jī)器人系統(tǒng)建立聯(lián)系，無(wú)法在一個(gè)噴涂程序 中間隨時(shí)更改流量。而大部分新機(jī)器人的流量控制系統(tǒng)直接由機(jī)器人的IPS 系統(tǒng)控制，使流量控制更加精 確和便捷。根據(jù)流量控制是否閉環(huán)分兩類。

一是對(duì)流量精度高的設(shè)備采用閉環(huán)控制，在閉環(huán)控制中，常用的設(shè)備配置有兩種：

1、是使用計(jì)量齒輪泵，即泵每轉(zhuǎn)一圈所獲得的體積 數(shù)是恒定的，機(jī)器人1PS 系統(tǒng)控制計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá) 到定量供漆，在這類系統(tǒng)中，涂料的動(dòng)力來(lái)自齒輪泵產(chǎn)生的壓力。

2、是通過(guò)流量計(jì)和節(jié)流閥組成的閉路系統(tǒng)來(lái)控制，在這類系統(tǒng)中，涂料的壓力來(lái)源于供漆系統(tǒng)，流量計(jì)獲得的流量信號(hào)傳到機(jī)器人IPS 系統(tǒng)與已標(biāo)定的值作比較，當(dāng)流量有偏差時(shí)，信號(hào)返饋給節(jié)流閥，通過(guò)改變節(jié)流閥開(kāi)閉度來(lái)調(diào)節(jié)。使用第二種方案控制時(shí)對(duì)供漆壓力的穩(wěn)定性要求高。機(jī)器人噴涂系統(tǒng)提供了多級(jí)修正流量偏差的方法。如在ABBTR5002噴涂機(jī) 器人上，對(duì)于系統(tǒng)的偏差有兩種途徑可以調(diào)整。一是可以通過(guò)機(jī)器人設(shè)鼉中的ROBOT PARAMETRE 中的涂 料特性設(shè)置，這種情況下允許對(duì)于每種涂料系統(tǒng)進(jìn)行 不同的設(shè)置，如可以修正流量受到涂料的黏度和相對(duì)密度的影響。二是可以通過(guò)TEACHPADENT 中的BRUSH 設(shè)置。如當(dāng)BRUSH 中設(shè)置是200而實(shí)際測(cè)量得到的流量是220時(shí)，可以設(shè)置BRUSH 比例為200/220=91%，這樣實(shí)際的噴涂流量成為200。需要注意的是這種設(shè)置重新開(kāi)機(jī)后參數(shù)自動(dòng)恢復(fù)到100%。噴涂中流量范圍的選用主要受到兩個(gè)環(huán)節(jié)的影響：計(jì)量泵和霧化器。這兩個(gè)設(shè)備的瓶頸決定了最后可以獲取的流量范圍。如當(dāng)使用6cc 計(jì)量泵時(shí)，因?yàn)楸玫氖芸剞D(zhuǎn)速范圍是0～150r/min，因此它的額定流量在0～900mL/min。同時(shí)，霧化器也存在不同的流量上限。如ABB 機(jī)器人旋杯ROBOBEL625的上限為400mL/min，所以在這種設(shè)備配置中，最高流量只能是 400mL/min。同樣，過(guò)低的流量在使用計(jì)量泵時(shí)泵的轉(zhuǎn)速過(guò)慢，無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的精度。另一個(gè)需要關(guān)注的因素是，在空氣噴涂時(shí)，流量的大小影響到涂料霧化效果。根據(jù)機(jī)器人噴涂保險(xiǎn)杠的經(jīng)驗(yàn)，空氣噴槍選用許可流量的20%～70%較為合適，旋杯選用20%～100%流量。

二、涂料轉(zhuǎn)移率

指最終附著在產(chǎn)品表面的涂料占涂料從噴槍中噴出的總流量的比例，也稱作上漆率。事實(shí)上整個(gè)涂裝設(shè)備的發(fā)展歷史也可以看作是一部提高涂料轉(zhuǎn)移率的歷史，因?yàn)樗c涂裝制造成本和環(huán)境保護(hù)這兩個(gè)主題密切相關(guān)。影響轉(zhuǎn)移率的主要參數(shù)包括：霧化器種類、靜電高低、噴涂參數(shù)、導(dǎo)電性等。使用怎樣的噴涂設(shè)備是決定轉(zhuǎn)移率的第一因素，因?yàn)椴煌脑O(shè)備轉(zhuǎn)移率有著明顯的差別。一些主要霧化器轉(zhuǎn)移率從小到大為：普通空氣噴槍，靜電空氣噴槍，旋杯。靜電是影響涂料轉(zhuǎn)移率的第二大因素，有無(wú)靜電和靜電高低的差別在施工中表現(xiàn)得非常明顯。由于靜電噴涂時(shí)，涂料粒子帶電導(dǎo)致涂料向工件吸附，因此需要先到達(dá)工件表面的帶電顆?？焖俎D(zhuǎn)移電荷，維持工件表面和噴槍之間的電壓 差，確保兩者之 間的空間電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于涂料轉(zhuǎn)移率非常關(guān)鍵。這就又增加了一個(gè)因素，即工件的接地狀態(tài)直接影響了涂料的轉(zhuǎn)移率。這一因素在噴涂導(dǎo)電性不好的工件時(shí)尤其明顯，如塑料保險(xiǎn)杠。試驗(yàn)表明，在使用ROBOBEL 噴涂色漆時(shí)，一般接地和良好接地的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移率相差10%～20%。如ROBOBEL625在噴涂使用金屬夾接地 的SVW2000門檻條的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)移率為70%左右，而接地不良的情況下只有50%左右。對(duì)于空氣噴槍來(lái)說(shuō)，霧化空氣壓力對(duì)轉(zhuǎn)移率影響也是較大的，霧化壓力過(guò)大會(huì)造成空氣噴到被噴涂面后反彈氣流增加，阻止后續(xù)小漆粒到達(dá)被噴涂面，導(dǎo)致轉(zhuǎn)移率下降。

三、涂料固體含量

涂料固體含量參數(shù)通常有體積百分比和質(zhì)量百分比兩種，計(jì)算膜厚時(shí)使用的是體積百分比。在涂裝施工中，常常會(huì)忽視這一因素變化帶來(lái)的不穩(wěn)定，由于機(jī)器人噴涂中其他因素的精確控制，這一因素的影響比起在手工噴涂中顯得更為突出。下面的幾個(gè)因 素可能引起施工時(shí)涂料固體含量的不穩(wěn)定：

①不同批次涂料固體含量的變化。

作為原漆控制指標(biāo)的固體含量造成的偏差一般在±2%，這種偏差的影響有時(shí)是很大的。例如一種遮蓋力為11μm的色漆，原漆的固體含量在27%±2%之間，這樣高低極限的偏差在（29～25）/25=16%。如果原來(lái)使用29%噴涂的膜厚在12μm，現(xiàn)在25%的只能噴到12/29×25=10.3μm，顯然膜厚不夠了。這種情況下，就需要對(duì)涂料原料的固體 含量指標(biāo)嚴(yán)格監(jiān)控，并要求供應(yīng)商對(duì)于敏感的涂料給 出更小的范圍。

②原漆存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致的偏差。

一般涂料的黏度隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)上升，而在調(diào)配涂料時(shí)常是以涂料黏度作為控制指標(biāo)的。這就出現(xiàn)了原漆存放前后所調(diào)配的涂料固體含量的變化。比如。一種涂料在存放6個(gè)月后黏度上升了10%（這一幅度是比較正常的，如存放環(huán)境溫度高，黏度上升幅度還要大），在調(diào)整到同樣的黏度時(shí)需要加入的稀釋劑較6個(gè)月前增加，這就減少了調(diào)配好的涂料的固體含量，其他噴涂因素不變的情況下，涂料膜厚會(huì)降低。

③不規(guī)范的調(diào)漆操作和存放方式會(huì)導(dǎo)致固體含量減少。

如原漆在包裝桶中沒(méi)有得到充分?jǐn)嚢瑁腆w含量高的成分留在桶中，這樣間接地降低了涂料的固體含量。還有，調(diào)配好的涂料放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而密封不好導(dǎo)致溶劑揮發(fā)后，固體含量會(huì)增加。

四、噴涂機(jī)器人走槍速度

生產(chǎn)中，一般旋杯選用速度為600～1000mm/s，空氣噴槍選用速度為800～1500mm/s之間。理論上噴涂速度同膜厚成反比關(guān)系，但實(shí)際上，由于不同速度選用的噴涂參數(shù)會(huì)間接影響到轉(zhuǎn)移率，所以在滿足噴涂節(jié)拍的前提下，優(yōu)先選用較低的槍速。關(guān)于槍速對(duì)于轉(zhuǎn)移率的影響，可以這樣解釋：槍速慢，獲得同樣膜厚使用的涂料流量低，相應(yīng)的霧化空氣也小，對(duì)于提高轉(zhuǎn)移率有利。對(duì)于旋杯也 是如此，這可能與電荷轉(zhuǎn)移需要的時(shí)間有關(guān)。測(cè)試表 明，在同樣條件下噴涂產(chǎn)品，使用旋杯速度在500mm/s時(shí)比速度為700mm/s時(shí)轉(zhuǎn)移率提高5%。

五、噴涂機(jī)器人的噴幅寬度

指霧化器噴出的涂料在被噴涂面覆蓋的寬度。噴幅寬度受到下述參數(shù)的影響：噴槍離被噴涂表面距離、霧化和扇面參數(shù)（空氣噴槍）或者整形空氣（旋杯）。單頭空氣噴槍的噴涂形狀是橢圓形的，旋杯的霧形是圓形的，雙頭噴槍根據(jù)兩個(gè)噴頭的夾角，形狀有所不同，但是基本也呈橢圓形。從空間角度看，它們的霧形是都是圓錐形或者橢圓錐形的。因此當(dāng)噴涂距離變短時(shí)，噴幅寬度成比例地縮小。對(duì)于空氣噴槍來(lái)說(shuō)，霧化空氣壓力與扇面空氣壓力的比值對(duì)噴幅寬度呈線性影響。所以當(dāng)在修改相應(yīng)的噴涂流量時(shí)，需要考慮因?yàn)檎{(diào)整霧化和扇面空氣值間接影響到的噴幅寬度。

影響噴涂機(jī)器人噴涂漆膜厚度的因素也就是有以上的五種因素組成，控制噴涂機(jī)器人噴涂厚度也要從以上的五種原因入手。

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