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焊縫液體涂層:設(shè)備、工藝和故障排除
(1)滾涂設(shè)備 焊縫內(nèi)涂裝置,有一個(gè)涂料盒裝在與焊臂相連的涂料臂上,當(dāng)罐身在被焊接后,由傳送帶運(yùn)送到涂料輪處,進(jìn)行焊縫補(bǔ)涂,此種方法是將液體涂料通過一個(gè)滾輪抹到罐身焊縫上,滾輪由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),滾輪的涂料量可通過一個(gè)刮料器控制,同時(shí)涂料輪表面被加工成不同的曲線,以達(dá)到控制液體涂層的厚度的目的,此涂料輪系統(tǒng)裝在一個(gè)涂料盒中,涂料盒中的涂料由一涂料罐通過氣壓輸送,并帶有涂料液面檢測(cè)裝置,以控制涂料罐供涂料到涂料盒的涂料量。滾涂輪的補(bǔ)涂表面做成不同的曲線,有凸起的曲線,直線和凹下的曲線,以控制涂層的厚薄外滾涂焊縫補(bǔ)涂,涂料盒裝在一個(gè)支架上,涂料液控制非常簡(jiǎn)單,利用涂料瓶?jī)?nèi)外壓力平衡的原理,保持涂料盒中的涂料液面為常量(見圖3-70)。大部分焊縫的外補(bǔ)涂,采用滾涂補(bǔ)涂裝置,與焊縫無(wú)氧保護(hù)工藝共同作用,使罐身焊縫美觀防銹。外焊縫補(bǔ)涂裝置見圖3-71,包括涂料盒,罐傳送帶,控制系統(tǒng)。液體涂料附件見圖3-72。
(2)噴涂設(shè)備 無(wú)空氣噴涂系統(tǒng),大部分廠家所用內(nèi)焊縫液體補(bǔ)涂設(shè)備,一般由美國(guó)NORDSON公司發(fā)明的系統(tǒng)再改進(jìn)后制成,主要部件由氣壓涂料泵(氣壓液壓比1:16),過濾器、涂料加熱器、涂料液壓調(diào)壓閥、噴槍、噴嘴及循環(huán)閥組組成一個(gè)閉合循環(huán)回路,并由電器控制系統(tǒng)控制涂料加熱器溫度和噴嘴的噴涂開關(guān)時(shí)間。此補(bǔ)涂過程是將液體涂料通過一個(gè)特殊噴嘴,將涂料霧化噴出,噴到焊縫上,可通過調(diào)整噴嘴孔的大小,涂料的黏度,涂料溫度,噴涂壓力,稀釋劑等,來(lái)達(dá)到良好的補(bǔ)涂效果,噴嘴分有空氣霧化和無(wú)空氣霧化。無(wú)空氣噴涂原理見圖3-73。涂料黏度,要根據(jù)涂料廠商提供的數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)效果來(lái)配制。黏度的測(cè)量,一般用DIN4號(hào)黏度杯(體積100mL,4mm的孔,環(huán)境溫度20℃),計(jì)算液體涂料流完的時(shí)間來(lái)計(jì)算涂料的相對(duì)黏度。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整方便,覆蓋效果好,特別是配高速焊機(jī),通過選擇不同的噴嘴,可適應(yīng)大部分涂料。缺點(diǎn)是在應(yīng)用有些涂料時(shí),噴嘴的小孔易堵,所以要有良好的過濾器。噴涂過程見圖3-74,噴涂處過噴抽風(fēng)系統(tǒng)見圖
3-75。涂料泵將涂料吸進(jìn)管路(見圖3-76)后,壓力可增加到2~4MPa。噴涂系統(tǒng)主要部件如下:
①液體涂料增壓泵:用氣壓帶動(dòng)活塞氣缸上下沖程運(yùn)動(dòng),以16:1的比率將液體涂料增壓到要求的壓力,一般在2~4MPa,根據(jù)補(bǔ)涂寬度,由所選噴嘴,液體涂料的黏度,涂料溫度決定。
②涂料加熱器(見圖3-77):稀釋液體涂料黏度,使涂料噴出后,固體含量增加,增加溶劑的揮發(fā)速度,減少涂料的表面張力,提高涂料層的附著力。所以,液體涂料管路系統(tǒng)通常都是循環(huán)閥特別值得說明的是,無(wú)空氣噴涂噴嘴(見圖3-81),工作時(shí),它裝在噴槍上。它的頭部,由硬質(zhì)合金材料制成,經(jīng)特殊加工方式制成的特殊形狀的小孔,使液體涂料經(jīng)過噴嘴的特殊的孔,在高壓下形成扇形霧化,此噴嘴被制成多種樣式和不同的孔徑,以適應(yīng)不同的涂料。它的小孔形狀有三種形式:
①標(biāo)準(zhǔn)型(S-standard)。此噴嘴孔帶有“貓眼形”小孔,此噴嘴噴出的涂料帶有霧化扇形,但有些過噴,僅適合某些液體涂料。
②十字交叉型(X-cross-cuts)。此噴嘴帶有一方形孔,此噴嘴噴出的涂料霧化扇形清晰,對(duì)各種涂料有較高的適應(yīng)性,涂層具有更均勻的分布。對(duì)有些涂料此噴嘴的補(bǔ)涂效果好于標(biāo)準(zhǔn)型噴嘴,但對(duì)有些特殊的涂料效果相同。
③流涂型(F-FLOW-COATING):此噴嘴補(bǔ)涂效果最好,噴涂應(yīng)用時(shí),清潔干凈,過噴少,覆蓋效果好,可用高黏度涂料。它既適合傳統(tǒng)涂料,也適合一些專用液體涂料。當(dāng)噴嘴在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用后,會(huì)磨損,但不同的噴嘴,不同的涂料效果不同。標(biāo)準(zhǔn)型噴嘴磨損后,流速增加,扇形變窄。十字交叉型噴嘴磨損后則不同,流速增加,但扇形變寬??勺晕倚拚T谶x擇噴嘴型號(hào)時(shí),要根據(jù)所用不同的液體涂料,通過試驗(yàn)結(jié)果確定,或根據(jù)液體涂料的供應(yīng)商來(lái)提供型號(hào)。
另外,在噴涂涂料系統(tǒng)中,當(dāng)每次換不同的涂料時(shí),要清洗管路,閱讀有關(guān)涂料的說明,用適當(dāng)?shù)南♂寗?,避免不同的液體涂料反應(yīng)產(chǎn)生不同的或錯(cuò)誤的稀釋劑,產(chǎn)生不良的效果。給調(diào)試和最終的補(bǔ)涂效果帶來(lái)不良的效果。
(3)液體涂料的烘烤固化工藝 在液體涂料補(bǔ)涂到焊縫區(qū)域后,要進(jìn)行涂料的固化工序,使涂料得到聚合。涂料補(bǔ)涂后的保護(hù)作用,也受烘烤固化溫度和時(shí)間的影響。特別是用于121~129℃高溫殺菌且持續(xù)90min加熱的食品,其固化過程更不容有絲毫的疏忽。
烘烤固化裝置由烘爐和傳送帶組成,即傳送帶輸送補(bǔ)涂好的罐身,以一定的速度通過烘爐并保持一定的時(shí)間,烘爐的熱空氣使涂料固化,形成化學(xué)性能穩(wěn)定的涂料層。烘爐兩端可將揮發(fā)的溶劑抽走,如圖3-82所示。液體補(bǔ)涂涂料的烘烤補(bǔ)涂過程一般分兩個(gè)過程:
①溶劑揮發(fā)過程:此過程為物理反應(yīng)。即補(bǔ)涂到罐身焊縫處的涂料層,其中的溶劑在烘1 P=爐的烘烤過程的初期,涂料的固體成分沒有固化前,要充分地得到揮發(fā)。否則,如果涂料的涂層表面開始固化后,溶劑還沒有揮發(fā)完,則繼續(xù)揮發(fā)的溶劑會(huì)在固化的涂層表面形成氣泡,破壞涂料保護(hù)層。
②涂料固化過程:此過程為化學(xué)反應(yīng),即補(bǔ)涂到罐身焊縫處的涂料層,在其中的溶劑充分揮發(fā)完后,其固體含量在烘爐的高溫下,持續(xù)10~20s的聚合反應(yīng)(不同的涂料,性能不同),由低分子化合物聚合為高分子化合物,使涂料的涂層具有高分子化合物的特性,達(dá)到防銹耐腐蝕的目的。烘烤固化后涂料厚度的分布如圖3-83所示。
經(jīng)驗(yàn)表明,每烘烤1μm厚的液體涂料涂層,大約需要1s的烘烤時(shí)間。在采用改進(jìn)后的溶劑配方,在保證涂料所需的熔錫溫度,而涂層又沒有氣泡的條件下,可減少30%的烘烤時(shí)間。
液體涂料的烘烤固化曲線,在初期為溶劑揮發(fā)期,較低的溫度。后期為固化期,溫度較高,如圖3-84和圖3-85所示。
在烘烤過程中,溫度和時(shí)間是重要參數(shù)。烘烤固化溫度高可能導(dǎo)致以下結(jié)果:
—涂料層可得到良好的固化。
—補(bǔ)涂層易形成氣泡。
—容易使外部印鐵層變色和罐在輸送中外部被擦傷。
—固化時(shí),可縮短烘烤時(shí)間。烘烤固化時(shí)間產(chǎn)生的影響如下:
—在烘烤固化時(shí)不易起氣泡,補(bǔ)涂層固化效果良好。
—有利于后續(xù)工藝,如高溫殺菌。
—液體涂料層涂膜厚度適當(dāng)。
—烘烤固化設(shè)備可使用較低的溫度,有利于設(shè)備的壽命。
補(bǔ)涂烘烤期間,涂料帶的分布情況,液體涂料的涂料層,實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)還是有較大的不同,特別是焊縫區(qū)域較薄(見圖3-86)。
(4)液體補(bǔ)涂帶的烘烤固化工藝常見問題
①補(bǔ)涂帶偏離。由于罐傳送帶調(diào)整不好,或兩傳送帶之間銜接不好,造成罐身在傳送帶上轉(zhuǎn)動(dòng),使噴嘴或內(nèi)滾涂輪不能對(duì)準(zhǔn)焊縫,造成補(bǔ)涂帶偏離(見圖3-87),涂層保護(hù)效果不好。解決方法,耐心調(diào)整傳送帶,使罐身在傳送帶上運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)。
②出現(xiàn)異常的4種情況。
a.固化后涂層太薄:原因,如補(bǔ)涂時(shí),濕的涂層厚度正常,固化后涂層薄,液體涂料的固體含量太低,則要增加涂料的固體含量?;蛟黾油苛橡ざ?。對(duì)滾涂,選擇厚補(bǔ)涂曲線滾輪。對(duì)噴涂,適當(dāng)增加涂料泵壓力和涂料加熱器溫度,或換大一號(hào)的噴嘴?;驕p慢罐傳送帶的速度。
b.固化后涂層多孔(微型氣泡):原因是烘烤固化的速度太快,涂料沸騰,產(chǎn)生氣泡和水皰型式的微孔。解決方法,減慢固化速度,即減慢烘烤固化設(shè)備傳送帶的速度,降低加熱固化裝置前段加熱烘爐的溫度,使加熱溫度逐漸上升。
c.涂層帶有氣泡:在溶劑沒揮發(fā)完,或在噴涂時(shí),涂層產(chǎn)生的氣泡,如固化速度固化太快,表面涂層開始固化,但溶劑繼續(xù)揮發(fā)或補(bǔ)涂的氣泡沒有消除,則在固化的涂層表面留下氣泡和小孔。另外,如果應(yīng)用錯(cuò)誤的溶劑,如普通油漆用天那水或香蕉水,由于這些溶劑揮發(fā)較慢,則液體補(bǔ)涂帶固化時(shí)也容易有氣泡,并且很難消除,如圖3-89所示。
有時(shí)在焊縫上形成氣泡,如圖3-90所示。原因是焊縫太熱,涂料的黏度有點(diǎn)高。解決方法,焊后加冷卻裝置,或降低一點(diǎn)黏度。
d.馬口鐵邊緣焊縫區(qū)覆蓋不好:焊接的質(zhì)量對(duì)液體涂料涂層的保護(hù)影響很大。此故障的原因及解決方法:|焊縫有飛濺,稍微增加焊縫搭接量,或減少焊接電流,從而使焊縫光滑,有利于焊縫補(bǔ)涂;涂料黏度不夠。解決方法,增加涂料黏度,及相應(yīng)增加涂料溫度。
③過噴。在焊縫補(bǔ)涂帶的外面有一些過噴的涂料,這樣將影響美觀(見圖3-91和圖3-92),有時(shí)這些涂料不易固化。原因及解決方法:1液體涂料的黏度太低,應(yīng)提高黏度;2噴嘴的型號(hào)不對(duì),即所選噴嘴的型號(hào)噴寬度太窄,造成噴嘴到焊縫的距離太遠(yuǎn),從而使霧化的涂料散落到罐身的其它處。選擇用正確的噴嘴型號(hào)。
④噴濺。補(bǔ)涂帶太細(xì),并伴有兩端飛濺(見圖3-93)。原因及解決方法:1、噴涂壓力太低或管路堵塞,提高壓力。檢查管路;2、涂料黏度太高。應(yīng)降低黏度,提高涂料加熱器溫度;噴嘴離罐身太近。應(yīng)調(diào)高噴嘴。