浅谈旋杯喷涂在汽车涂装中的应用

王子恺，郭华进，杨光华，袁兴　　　　（中海油常州涂料化工研究院汽车实验室，江苏常州213016）　　　　摘要：在国内汽车行业普遍开始引进机械手涂装的前提下，着重介绍旋杯涂装的特点，并根据自身的经验，针对金属涂料在涂装过程中易出现的问题给出解决方案。　　　　关键词：旋杯涂装；金属涂料涂装；汽车涂装　　　　1引言　　　　涂料涂装是具有悠久历史的传统工艺。随着科学技术的进步和经济的发展，传统的涂装工艺已不能满足现代社会的要求。市场对涂装的需求上升，质量要求更高，各种涂装新技术、新工艺不断涌现（如静电涂装、电泳涂装等），逐步成为现代实用工业技术。无论是从提高产品质量和生产效率的角度，还是从节省涂料和减少环境污染等角度，高速旋杯式静电喷涂工艺已成为现代汽车车身涂装的主要手段之一，并且被广泛地应用于其它工业领域。其中高速旋杯式静电喷枪已成为应用最广的工业涂装设备。它是将被涂工件接地作为阳极，静电喷枪（旋杯）接上负高压电（-50～-120kV）为阴极，旋杯采用空气透平驱动，空载时转速可达25000r/min，带负荷工作时可达30000～60000r/min。当涂料被送到高速旋转的旋杯上时，由于旋杯旋转运动产生离心作用，涂料在旋杯内表面伸展成为薄膜，并获得巨大的加速度向旋杯边缘运动，在离心力及强电场的双重作用下破碎为极细的且带电的雾滴，向极性相反的被涂工件运动，沉积于被涂工件表面，形成均匀、平整、光滑、丰满的涂膜。　　　　2旋杯原理　　　　2.1离心雾化机理　　　　在离心力的作用下由旋杯甩出的液流受2种力的作用而分散成雾滴：第一种力是由气-液间相对运动时产生的摩擦力，称为速度雾化；第二种力是旋杯旋转时产生的巨大离心力，在离心力的作用下加速分裂雾化，称为离心雾化。液体的离心雾化机理分为3类：直接分裂为雾滴、液丝分裂成雾滴、膜状分裂成雾滴。　　　　2.2静电雾化机理　　　　在静电喷涂时，受到高压静电场的作用，涂料液滴分裂成细小的微粒，这一现象称为静电雾化。静电喷涂中的高压是通过高频静电发生装置产生的，它的负极接喷枪的枪头，正极接到被涂工件上并接地。喷枪头与工件之间形成一个强的静电场，机理示意见图1。

　　图1旋杯静电喷涂原理

　　当静电场强度足够大时，使喷枪头锐边的电子逸出飞向工件，在高压电场的作用下，电子动能很大，高速撞击空气分子，使空气分子电离，所产生的电子和正离子被电场加速，又分别向两极运动再撞击其它空气分子，使其电离，从而形成一个电子雪崩过程，出现空气电离放电形象，在黑暗环境下可见到雾状晕圈，即所谓的电晕现象。　　　　使用旋杯的涂装效果：　　　　⑴节省人力。旋杯投入运行后,可节省大量的人力,中涂喷涂线基本上可实现无人操作。面漆喷涂线只需安排底色漆和清漆的内表面喷涂人员即可。　　　　⑵厚度均匀,质量稳定。旋杯对改善车身的外观装饰性是明显的。　　　　⑶节省涂料。手工空气喷涂的涂料利用率在30%～40%，而旋杯的喷涂利用率一般在80%以上。以中涂漆为例，手工操作一辆车消耗涂料为1.8kg，而旋杯喷涂单车消耗为1.2kg，每车可节省30%的涂料。　　　　3我国汽车旋杯涂装现状　　　　近20年，我国汽车工业迅速发展，自1992年汽车产量突破100万辆之后，一直保持着较高的增长速度，并重点发展轿车生产，大规模引进国际先进技术，兴建了包括上海大众在内的一批现代化轿车生产基地。我国汽车工业中以涂装技术为主的表面工程技术已接近或达到当前国际先进水平。需特别指出的是，中涂和面涂是车身涂装中最为重要的环节，它将直接影响汽车的装饰性、耐候性和外观。其涂料品种和涂装技术也是汽车涂装工艺中发展最快的，历来受汽车厂家的重视。中涂和面涂普遍采用高速旋杯自动静电喷涂机（ESTA），以提高漆膜外观质量和涂料利用率。自上海大众引进第一条采用高速旋杯自动静电喷涂机生产线以来，一汽大众、上海通用、东风神龙、广州本田、北京现代等公司都采用了高速旋杯自动静电喷涂机，据不完全统计，目前共有70多套高速旋杯自动静电喷涂机服役于汽车涂装线。目前国内轿车涂装线高速旋杯式自动静电喷涂机成套设备技术主要由DUERR、ABB、SAMES、ESSENMANN、大气社等国际知名设备制造商提供。在不断的生产实践中，不断进行控制技术的自主更新，目前较多采用西门子SIMATIC先进的控制技术，并加以优化整合，同时对静电喷涂机的控制系统、网络系统和人机界面监控系统也进行更新改造。

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