静电喷枪喷涂不均匀故障的分析和排除

静电喷枪喷涂不均匀故障的分析和排除

张彦勇

兖矿东华重工有限公司邹城炉具制造分公司山东济宁273500

摘要：为了应对复杂的气候变化，达到防霉菌、防盐雾、防腐蚀、防锈等目的，同时起到装饰和标识作用，通常需要对炉具整机进行喷涂。为改善炉具喷塑质量，提高喷涂效率，节约喷涂成本，采用专为解耦炉具表面处理设计的专用环保高效自动化涂装生产线。解耦炉具整机喷涂采用喷涂机器人喷涂，喷涂过程中易产生的颗粒、光泽度等问题有较大改善。然而，在批量生产使用过程中，生产现场多次反馈静电喷枪喷涂不均匀，导致喷涂区域部分位置漆料覆盖不足，部分位置塑膜较厚，甚至出现流淌，造成返工等问题，对喷塑质量及生产周期产生很大影响，不利于静电喷枪的推广和应用，因此开展故障分析势在必行。

关键词：静电喷枪；喷涂；不均匀

引言：对于解耦炉具整机喷塑工艺来说，喷塑工具的不断改善和应用是行业发展的大势所趋。新型工具投入使用后，应当在具体施工过程中研究和监控使用情况，对涂装效果进行检查和对比。静电喷涂应用于公司炉具整机涂装作业中，大大提高了整机喷涂的效率和效果，虽然在具体应用过程中，出现了喷涂不均匀等问题，但通过现场调查、分析，经验总结，仍然可以保证静电喷涂在实际应用中的优势，有利于静电喷枪在实际中的应用和推广。

一、静电喷枪喷涂内容简析

（一）工作原理

静电喷涂是根据静电吸引的原理，即以接地的被涂物作为正极。控制器供应约12V的高频低压信号，该电压通过喷枪电缆和喷枪插头通向喷枪枪体中的高压串级。随后将高压串级中的一次高压进行整流与倍增，直至在端部获得所需的高压，高压输送至喷嘴中的电极，开孔扁平喷嘴用于粉末的喷涂和充电，中心电极使粉末带电。开孔扁平喷嘴用于粉末的喷涂和充电，中心电极使粉末带电。喷枪串级中产生的高压通过中心电极导出。使用导流板可使从喷枪喷出的粉末流形成粉末云。粉末由中心电极加电荷。喷枪串级中的高压通过中心电极导出作为负极。粉末在供粉器中与空气混合后被送入喷粉枪，将高压静电发生器产生的高电压接到喷粉枪内部或前端，粉末在喷粉枪的内部或出口处被带上电荷，在气力和静电力的共同作用下，粉末粒子定向喷涂到待涂工件上。同时也可吸附到工件背面。

（二）要求

静电喷涂的效果不仅取决于静电喷涂设备和管理水平，而且取决于所使用的塑粉品种是否符合静电涂装的要求。静电涂装时，要求塑粉的电阻率低，其数值为5～50MΩ•cm比较适宜。塑粉的电阻率除与塑粉中的树脂有关。静电喷涂室内的风速也很重要。一部分粉末在风力的作用下被吸附在旋风回收器中，另一部分粉末在二级滤芯脉冲控制仪和电磁阀的作用下，间歇式地对滤芯进行脉冲，将吸附于滤芯表面的粉末振落到位于室体底部供粉器中，便于清理。设备配备自动回收系统，保证粉末的正常循环，降低粉耗，节约粉末。采用高效分离大旋风回收，回收效率高，相比同类设备，一年可节约3％的粉末用量，整个粉房的设计和喷枪的布置都有利于提高上粉率；采用高效率抽风机，效率高，能耗低；旋风上带有清理检查门，清理方便；旋风下锥斗位置较高，方便清理。供粉桶及回收粉桶的流化板可方便的拆下进行清洗。外形美观，坚固耐用：喷房外形吸取世界多家喷粉制造商的优点，美观、坚固。气动蘑菇头喷房清理系统：有效地清除积聚在喷房底部的粉末，加快过喷粉末的回收过程，避免部分粉末长时间滞留于喷房内；在系统换色时，减少清理喷房所需的时间。气动蘑菇采用抗静电pvc制成，其特殊的外型设计非常便于清理。气动蘑菇的工作通过PLC控制器控制，能够不间断地进行清理循环。粉末回收净化系统由一级大旋风分离装置、转翼式过滤器二次粉尘净化过滤装置、回收集粉桶、回收输粉泵（大功率文丘里泵）、回收输粉管、主粉桶、排气处理装置等组成。

第一，施工环境和劳动条件好。应用较多的固定式静电喷涂设备通常都是与悬式传送装置配套组成连续涂装流水生产线的。在这种情况下，操作者的工作仅限于对涂饰工件的准备和装、卸以及对设备的调控和照管等，因此，与涂料直接接触的机会和体力劳动强度都大为减少。而且在高压静电场中喷涂时，塑粉的扩散也远不及气压喷涂或无气喷涂时那样多，这样就使涂饰环境的污染得到明显的改善。第二，涂料利用率高。在高压静电场喷涂时，带有负电荷的涂料微粒，沿电力线方向被涂饰到工件表面上，因此，基本上没有涂料射流反弹和塑粉飞散现象，损失量很小，塑粉利用率可达到97%以上。第三，涂装质量好。

二、影响喷涂质量的因素分析

从产品质量六因素——人、机、料、法、环、测对影响静电喷涂质量的素进行分析，确认了5个末端因素，如表1所示。

表1，末端因素表：

（一）员工操作技能因素

对生产现场喷漆操作人员的操作合格证及从业年限进行统计分析，人员均按要求参加了培训中心组织的培训和考试，并取得了操作合格证，且从业年限均在3年以上，具有丰富的涂装经验。对喷涂不均匀故障的反馈进行分析，认为故障与操作人员无明显对应关系。故操作者技能不足不是主要因素[1]。

（二）原材料品质因素

塑粉在使用前都经过了检查，合格后才使用。涂装过程中没有出现大面积喷涂不均匀故障，因此认为，原材料不合格而导致漆喷涂不均匀的可能性较小。

（三）工艺指标不满足要求因素

压缩空气压力不足易使塑粉雾化不足或喷涂动力不足，从而导致喷涂不均匀。生产现场一般要求喷枪压力为0.5～0.62MPa，供粉控制柜可以监控调整枪距15±5cm、静电高压50-90kV、总气量5-6m³/h、出粉量40-90等工艺指标。现场反馈，未在工艺指标不满足进行喷涂作业，故工艺指标不满足不是主要因素。

排除静电喷枪喷涂不均匀故障的对策

（一）静电喷枪使用前要求

要求操作人员在使用静电喷枪前，对喷枪的喷嘴进行清理，目视检查和试喷射合格后才能投入使用。

（二）对静电喷枪维护保养的要求

1.清洁粉末喷枪之前，切断控制器的电源。清洁所用的压缩空气不得含有油和水。

2.每周拆卸粉管清洁；从喷枪上拆卸喷嘴并使用压缩空气对其进行清洁；使用压缩空气清吹喷枪内部，从连接处气流方向开始吹扫；拆卸喷嘴并使用压缩空气清洁其内部。若出现烧结块，须将其清除。

3.每月检查喷嘴是否磨损。若出现以下情况，则更换扁形喷嘴：喷射形状不在呈现规则的椭圆形；喷口中形成较深的凹槽，或者甚至无法识别出喷口壁厚；楔形电极夹已磨损，则更换电极夹。

（三）保管要求

对已维护的静电喷枪按照要求进行保管，确保喷嘴的清洁度，为下次使用提供保证。通过以上改进方案的实施，对静电喷枪的100个检测点进行均匀性试验，采样检查结果均合格，说明解决方案有效。

结论

简而言之，为了应对静电喷枪喷涂不均匀而造成返工等问题，对静电喷枪的结构和原理进行分析，使用排除法确定了喷涂不均匀故障的主要因素并进行了故障的排除，降低了静电喷枪的故障率，有利于静电喷枪的推广和应用[4]。

参考文献：

[1]梁治齐、熊楚才.涂料喷涂工艺与技术[M].北京：化学工业出版社，2016.

[2]上海市化学化工学会.静电喷涂[M].北京：机械出版社，2017.