粉末静电喷涂技术在道岔行业的应用研究

方志猛

摘 要：简要介绍粉末静电喷涂技术在垫板涂装中的设计与应用，分析其质量缺陷进，并对传统喷漆与粉末静电喷涂进行对比。

关键词：粉末静电喷涂;道岔垫板;应用研究

目前道岔行业一般仍采用传统的油漆喷涂工艺，该涂装工艺虽操作简单，但涂装质量较差、成本高，且涂装过程中产生大量的挥发性有机物（VOCs），对大气环境造成严重污染。而粉末静电喷涂工艺（俗称“静电喷塑”）凭借其无挥发溶剂、涂层性能优异、易自动化操作、粉末利用率高等优点在国内外制造业迅速发展。

1粉末静电喷涂的简介

粉末静电喷涂是用喷粉设备通过静电作用将粉末涂料喷涂到工件表面，经过一定时间的高温烘烤流平固化为涂层的过程。

2粉末静电喷涂在道岔产品的实际应用

以道岔垫板为例介绍粉末静电喷涂技术在实际应用中的设计过程：

2.1初步方案的制定

根据工件的尺寸规格及结构特点选定生产线的喷涂方式。由于垫板种类繁多，其中尺寸最大为：长1500mm×宽180mm，重量约为95kg，该尺寸规格及重量适合单点悬挂通过式喷涂生产线，且由于垫板上焊接有铁座、台板等构件，因此选用“往复式自动喷枪+人工补喷”的静电喷涂方式。根据工艺要求制定的工序步骤如下：

a. 抛丸， 除去油污、锈层、氧化物及焊接飞溅等杂物，使垫板表面露出金属色泽，同时增加漆膜的附着力。

b. 吹尘， 吹除抛丸后仍残留在垫板上的钢丸及灰尘，增加漆膜的附着力。

c. 预热，将垫板预热至120℃～150℃以驱除垫板上附着的水汽，以免在固化时涂料层被破坏，增加漆膜的附着力。

d. 喷粉， 采用“往复式自动喷枪+人工补喷”的喷涂方式，在自动喷枪工位后方设置人工补喷工位，对垫板的隐蔽处或发生刮粉处进行补喷。

e. 固化， 加热使粉末涂料融化→流平→胶化→固化成膜。

f. 冷却， 刚出炉的垫板表面涂层较软，需将漆膜表面温度冷却至室温。

因此，根据工序步骤确定垫板粉末静电喷涂生产线主要由抛丸装置、吹尘清灰室、预热烘道、喷粉室、固化烘道、悬挂输送装置及电气控制装置等机构组成。

2.2线速度的计算

根据工件的产量、悬挂中心距、日工作时间和工作效率计算喷涂生产线的线速度。

2.3喷粉室风机的选型

喷枪喷出的涂料粉末一般只有50%～70%吸附在工件表面，其余粉末在空气中自然沉降。喷粉室风机将空气中沉降的粉末吸附到滤芯表面，进行脉冲振落回收重复使用。风机的风量需保证喷粉房内的粉尘含量低于爆炸极限（一般定为10g/m3），保持喷粉室内平稳的空气流动以及粉房内的清洁，同时风速不能太快以免将工件表面附着的粉末吸走，降低漆膜成型厚度，经试验开口风速不得高于0.5m/s，根据喷粉室开口面积和风速求出风量，后根据风量选型风机。

2.4固化烘道烘干炉的设计

根据粉末的固化时间及温度做炉温测试，根据温度曲线得出需要的加热时间和温度。常规涂料粉末固化温度为180-220℃，时间为25min左右，但由于涂料粉末的差异性以及工件的尺寸（主要是厚度）影响，工件升温曲线也存在差异性。根据升温时间和线速度确定工件行程和炉体体积（炉体体积需考虑垫板在炉内旋转空间、往返垫板间距及垫板）。

2.5烘干炉循环风机和燃烧器的选型

根据炉体体积和需要循环次数取2.5次/min（一般为2-3次/min），计算出循环风量后选型风机。再根据烘道体积及工件吸热量算出需要的总加热量（需考虑空气置换等热量损失）选型燃烧器。

2.6悬挂输送装置中驱动机构的选型

根据生产线单次悬挂工件数量及重量计算驱动装置所需功率，然后根据功率选型电机减速机组。

3粉末静电喷涂在实际应用中的质量缺陷分析

3.1粉末厚度

工件表面附着的涂料粉末厚度受喷涂电压、粉末电阻率、喷涂时间、喷粉量、喷涂距离等因素的影响，这些因素均相互制约相互影响。单一因素对粉末厚度的影响如下：

a. 喷涂电压一般控制在60-90kV之间，低于60kV时上粉率过低，在60-90kV之间时粉末厚度随着电压的增大而变厚，超过90kV后容易发生击穿现象影响粉末厚度。

b. 粉末电阻率一般控制在1100欧姆·厘米左右，电阻率过高会影响粉末厚度，电阻率过低容易造成粉末分散。

c. 喷涂时间一般取决于工件的输送速度及喷枪的往复速度，粉末厚度随喷涂时间的增加而变厚。

d. 喷粉量一般控制在50g/min至200g/min范围内，粉末厚度随着喷粉量的增大而变厚，当粉末达到一定厚度后喷粉量的影响变小。

e. 喷涂距离一般控制在100-300mm，当距离小于100mm时容易发生放电现象击穿粉末涂层。

3.2漆膜外观质量

固化后漆膜外观肉眼可见的表面缺陷一般包括表面颗粒、缩孔现象、橘皮和色差等，缺陷产生具体原因如下：

a. 表面颗粒缺陷通常是由于粉末质量差、喷涂前表面处理不足或喷涂过程中杂质混入粉末造成的。

b. 缩孔现象通常是由于粉末受潮、压缩空气过滤不足等问题造成的。

c. 橘皮现场通常是由于粉末涂料质量问题（包括配方及颗粒不均）、喷涂工艺参数设置不合理（包括固化时间、温度）以及粉末厚度不均等问题造成的。

d. 色差问题通常是由同一块零件表面粉末厚度不均，同一批次工件的固化时间、温度的不一致， 或不同批次工件使用的涂料不同（包括生产厂家不同或生产批次不同）等原因造成的。

4传统喷漆与粉末静电喷涂的对比

综上所述，粉末静电喷涂工艺相比传统喷漆工艺具有涂膜性能优异、外观质量高、环境污染小、涂装成本低等优势。

5结束语

随着环保要求的日趋严格，涂装工艺的要求也越来越高，粉末静电喷涂技术不仅工艺简单且环保无公害，是目前能够达到的最干净的涂装技术。由于该技术可适用流水化作业，形成“信息化、自动化”的生产模式，目前已被很多企业列为重点推广技术，相信随着该技术的不断应用与发展，不久的将来制造业一定可以实现涂装工序的“零污染”。

参考文献：

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