涂裝過(guò)程的每一步油漆溫度和涂層表面光潔度之間的關(guān)系;證明控制噴嘴處涂料的溫度可以降低一組零部件之間的差異，同時(shí)增加第一次通過(guò)合格率;詳細(xì)規(guī)定能夠安裝在現(xiàn)有的動(dòng)化噴漆系統(tǒng)上的溫度控制系統(tǒng)，同時(shí)將停機(jī)時(shí)間和對(duì)噴涂路徑相關(guān)的限制降至最低。

 

　　基礎(chǔ)知識(shí)

 

　　所有液體表現(xiàn)出一定的黏度隨溫度的變化。圖1是從黏度數(shù)據(jù)表中取出的一些數(shù)據(jù)、即使是在10oC到40oC之間，水的黏度變化接近2:1。

 

　　圖1 水的黏度與溫度的關(guān)系

 

　　圖1 水的黏度與溫度的關(guān)系

 

　　圖2 用顏色來(lái)表示涂料黏度與溫度的關(guān)系

 

　　圖2 用顏色來(lái)表示涂料黏度與溫度的關(guān)系

 

　　涂料并沒(méi)有什么不同。圖2顯示了噴漆操作中經(jīng)常使用的一些涂料的黏度/溫度曲線(xiàn)。結(jié)果表明，在正常的室溫環(huán)境溫度范圍內(nèi)，這些材料呈典型的非線(xiàn)性關(guān)系。這是值得注意的事實(shí)上所有液體都具有的特性，這是一種物理特性，而不是缺陷。因此，這可以用來(lái)提高涂裝工藝性能的參數(shù)。

 

　　在噴漆輸送系統(tǒng)中，涂料黏度對(duì)體系變量如流量、壓力降和霧化，涂料性能如成膜性能和流動(dòng)性有顯著的影響。而所有的每一個(gè)變量都影響最終漆膜的質(zhì)量。

 

　　在給定配方的涂糊中，制造商提供了一黏度，通常規(guī)定是在25oC(77oC)下的黏度。在圖2中我們可以看到，這些顏色，都是相同的樹(shù)脂基類(lèi)型并以相同的操作配制，在25oC(77oC)時(shí)顯示的黏度范圍是從21秒至31秒，每一種顏色都會(huì)隨溫度發(fā)生不同的變化。因此,為了獲得每一種顏色的相關(guān)性能，對(duì)每種顏色或者改變室溫時(shí)噴漆系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)，或涂裝時(shí)每次以最佳的溫度將徐料輸送到噴槍。

 

　　事實(shí)上，國(guó)內(nèi)高端汽車(chē)特種車(chē)輛和配件市場(chǎng)供應(yīng)商也有類(lèi)似的項(xiàng)目，他們發(fā)現(xiàn)，如果涂料的噴漆過(guò)程是控制在3oF(2oC)內(nèi)，他們的橘皮問(wèn)題也就迎刃而解了。因此，正是這些形成了現(xiàn)代涂料涂裝溫度控制的基礎(chǔ)。

 

　　溫度控制設(shè)備

 

　　如圖3所示，專(zhuān)利申請(qǐng)中的圣克萊爾系統(tǒng)公司(SCS)同軸軟管自動(dòng)化裝置的為機(jī)器人的設(shè)備裝備提供了最簡(jiǎn)單的方法，同時(shí)能自始自終對(duì)噴槍分配點(diǎn)的溫度進(jìn)行控制。該系統(tǒng)在現(xiàn)有的輸送涂料的管道外面配有夾套，夾套中裝有可以進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的熱交換流體，實(shí)現(xiàn)了一種靈活的管中管熱交換。現(xiàn)在有適合單組分和雙組分涂料體系的配套裝置，該裝置非常靈活適用于自動(dòng)化操作，因?yàn)樗m合現(xiàn)有的涂料管道，不需要改變現(xiàn)有的涂料輸送路徑，因此，清洗和換色的等操作都無(wú)需做任何改變。

 

　　AT-5900S TCU

 

　　AT-5900S TCU

 

　　圖4 AT-5900S TCU

 

　　圖4 AT-5900S TCU

 

　　如圖4所示，與能再同軸心的軟管裝置相連，圣克萊爾系統(tǒng)公司的AT-5900TCU(溫度控制裝置)可以改變正在噴涂的涂料溫度，而所有其它的施工參數(shù)(流量、噴槍路徑、速度等>均保持不變。總之，該系統(tǒng)可提供所有必須的加熱或冷卻來(lái)精確控制涂料的溫度，且安裝到雙組分淸漆操作箱內(nèi)僅需要短短兩個(gè)小時(shí)。為了記錄整個(gè)系統(tǒng)的溫度，使用了一系列快速反應(yīng)的熱電偶。并把熱電偶與把箱內(nèi)溫度數(shù)據(jù)傳遞到外面距離噴漆區(qū)域相對(duì)較遠(yuǎn)的計(jì)算機(jī)上的無(wú)線(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)相連。

 

　　清漆溫度的影響

 

　　使用上面的裝備，設(shè)計(jì)的第一個(gè)試驗(yàn)是測(cè)定清漆溫度對(duì)涂層表面光潔度參數(shù)的影響。對(duì)于該試驗(yàn)，底漆的涂裝條件不變，改變透明清漆的溫度，如圖5所示。

 

　　圖5 透明清漆的溫度測(cè)試數(shù)據(jù)

 

　　圖5 透明清漆的溫度測(cè)試數(shù)據(jù)

 

　　在這里，我們可以看到每個(gè)正在被噴涂的架子的溫度變化。與環(huán)境溫度22°C(72°F)無(wú)關(guān)。

 

　　固化后，用BYK微波掃描裝罝測(cè)定部件并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。對(duì)于不熟悉BYK微波掃描系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō)，它僅是一種用來(lái)客觀分析漆膜表面質(zhì)量的工具，有兩個(gè)最重要且最為麻煩的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：

 

　　1)桔皮——描述涂料表面的流平性，它是指波浪形的外觀，常其紋理常常看上去非象一個(gè)桔子皮。

 

　　2)鮮映性(DOI)——該標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)了涂料表面反射圖像的清晰度。

 

　　汽車(chē)涂層的波長(zhǎng)在0.1毫米到30毫米的范圍內(nèi)。除了鮮映性(DOI)以外，微波掃描能測(cè)量長(zhǎng)波和短波的變化。雖然H的是盡量減少這些變化，短波值的下降會(huì)使涂層的外觀更加絢麗，讓波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波更可見(jiàn)。

 

　　因此，涂層外觀優(yōu)化是短波和長(zhǎng)波之間的平衡，這是必不可少的。

 

　　圖6 長(zhǎng)波與溫度

 

　　圖6 長(zhǎng)波與溫度

 

　　長(zhǎng)波的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖6。從該曲線(xiàn)圖中能很容易看出，采用該裝置獲得最佳長(zhǎng)波結(jié)果的溫度是在約21.0oC(69.8oF)。短波測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖7。在這里我們可以看到，獲得最佳短波結(jié)果溫度約為23.2oC(73.8oF)。

 

　　圖7 短波與溫度

 

　　圖7 短波與溫度

 

　　圖8 測(cè)定最佳操作溫度

 

　　圖8 測(cè)定最佳操作溫度

 

　　從這兩條曲線(xiàn)可以看出，每張圖上7個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量點(diǎn)的刻度相同，溫度變化范圍是6oC(11oF)(25oC-19oC=6oC)。將兩組數(shù)據(jù)放在相同的雙刻度圖中，我們可以移動(dòng)兩條曲線(xiàn)以便彼此一致，這樣可以迅速測(cè)定最佳操作溫度，如圖8所示。

 

　　結(jié)果表明，使用這種裝置得到的K波和短波性能之間的最佳總體平衡點(diǎn)是在交點(diǎn)22.2oC(72oF)。這也說(shuō)明了如何用溫度來(lái)改變所想得到的兩者之間的性能。如果希望優(yōu)化長(zhǎng)波性能勝過(guò)短波性能，可以將涂料溫度降至21oC(70oF)。相反，如果需要優(yōu)化短波性能勝過(guò)長(zhǎng)波性能，可將溫度升到23oC(73oF)。這種控制能對(duì)涂裝過(guò)程進(jìn)行“微調(diào)”，而所有其它變量保持不變。

 

　　圖9 鮮映性與溫度

 

　　圖9 鮮映性與溫度

 

　　最后剩下要考慮的的參數(shù)是鮮映性(DOI)。其結(jié)果見(jiàn)圖9。在這里，我們可以看到使用這種裝置獲得最佳DOI結(jié)果的溫度是略低于20oC(68oF)和剛剛超過(guò)23oC(73oF)。對(duì)于這些部件，允許的最低值是86，所以在20oC~24oC(68oF~75oF)之間的所有D0I值是可以接受的，因此，無(wú)論長(zhǎng)波短波如何優(yōu)化都可以。這種微調(diào)能持續(xù)保持與車(chē)輛的其余部分的最佳匹配。

 

　　基于這種分析，對(duì)底漆和透明清漆的組合進(jìn)行了類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定每道涂層對(duì)表面性能的影響程度。

 

　　底漆和清漆溫度的綜合影響

 

　　與上面所討論的清漆試驗(yàn)類(lèi)似，在18oC~28oC(64oF-82oF)的底漆溫度設(shè)定范圍內(nèi)噴涂部件，部件一旦噴涂或烘烤后，就拉伸部件并進(jìn)行檢査來(lái)測(cè)定最佳的涂層性能。由于底漆的光澤低于微波掃描裝置所要求的范圍，將這些部件與ACT外觀標(biāo)準(zhǔn)試板進(jìn)行人工比較和判定。分析表明，最好的底漆光潔度是在22oC(71.6oF),并對(duì)多個(gè)部件進(jìn)行噴漆，期間收集到的溫度數(shù)據(jù)表明實(shí)際測(cè)得的噴槍溫度保持在恒定的21.3oC(70.3oF)。

 

　　然后對(duì)這些部件在20oC~28oC(68oF~82oF)多個(gè)設(shè)定溫度點(diǎn)噴清漆來(lái)確認(rèn)底漆一致的情況下，清漆溫度對(duì)涂層質(zhì)量的影響。

 

　　圖10 不同溫度的清漆試驗(yàn)

 

　　圖10 不同溫度的清漆試驗(yàn)

 

　　圖10 不同溫度的清漆試驗(yàn)

 

　　圖10 不同溫度的清漆試驗(yàn)

 

　　這項(xiàng)試驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)圖10。在這里，將所有部件在不同涂料溫度下的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)畫(huà)出，這樣可以觀察到實(shí)際的偏離情況。平均線(xiàn)也畫(huà)出以顯示每個(gè)溫度下數(shù)據(jù)的平均值。為了與光潔度目標(biāo)進(jìn)行比較，將最終客戶(hù)認(rèn)可的用Master Part儀器得到的微波掃描讀數(shù)也顯示出來(lái)。這三條曲線(xiàn)掲示了在相同的溫度范圍【23.5oC~24.0oC(74.3oF~75.2oF)】?jī)?nèi)優(yōu)化的所有三個(gè)參數(shù)。這不僅能獲得每個(gè)類(lèi)別中的最佳平均值，也能得到最小的變化(緊密的組合)。這種較低變化對(duì)于較高的一次通過(guò)率是非常重要的。此外，DOI和短波明顯優(yōu)于Maste值，長(zhǎng)波的平均值僅偏離Master值5個(gè)點(diǎn)。這與第一次測(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果一致，第一次測(cè)試的數(shù)據(jù)顯示該溫度范圍內(nèi)能優(yōu)化短波性能，勝過(guò)長(zhǎng)波。所有這些數(shù)據(jù)都表明獲得最佳的性能是底漆的噴涂溫度為21.3oC(70.3oF)，透明清漆的噴涂溫度在23.5oC~24.0oC(74.3oF~75.2oF)之間。

 

　　結(jié)論

 

　　從測(cè)試中可以清楚地知道噴嘴處涂料的溫度對(duì)表面光潔度有顯著且可測(cè)量的影響，每一涂層(底漆、透明淸漆等)對(duì)最終部件的外觀起著至關(guān)重要的作用。此外，溫度的影響都是可控和可重復(fù)的，因此在追求質(zhì)量時(shí)，可以把溫度這個(gè)不利因素轉(zhuǎn)化為積極的工具來(lái)改善涂裝工藝的效果。

 

　　為了進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)提供的結(jié)果證明了可以快速進(jìn)行溫度控制，并且很容易添加到現(xiàn)有的噴霧系統(tǒng)上，停機(jī)時(shí)間及對(duì)涂料路徑、自動(dòng)化程序、清潔步驟等的影響都是最小的。

 

　　在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)得的一次通過(guò)率的增加僅為5%(根據(jù)該數(shù)據(jù)作了非常保守的估計(jì))，它會(huì)導(dǎo)致溫度控制系統(tǒng)的投資回報(bào)率(ROI)為幾個(gè)月而不是幾年。此外，一次通過(guò)率的增加會(huì)降低廢品率和解放生產(chǎn)時(shí)間，否則將導(dǎo)致返工和/或其它必要的滿(mǎn)足客戶(hù)的要求。這意味著更短的交貨期、更少的客戶(hù)拒絕和總體更好的客戶(hù)關(guān)系，同時(shí)提高生產(chǎn)力，這直接意味著產(chǎn)能擴(kuò)大，可以開(kāi)展更多的業(yè)務(wù)。這樣就為更快的周轉(zhuǎn)且不增加成本提供了機(jī)會(huì)，從而進(jìn)一步縮短了投資回報(bào)率。總的來(lái)說(shuō)，這是一種快速、有把握的改進(jìn)方法，擁有有較短的投資回報(bào)周期和長(zhǎng)期的收益等優(yōu)點(diǎn)

 

　　接下來(lái)要做的就是構(gòu)買(mǎi)和安裝兩種噴漆柜的溫度控制系統(tǒng)。

 

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