影響機(jī)器人噴涂漆膜厚度的因素及控制

1、重慶XX汽車零部件有限公司評級論文重慶XX汽車零部件有限公司職稱評級論文材料工程師蔣開東二。一六年九月重慶XX汽車零部件有限公司評級論文目錄摘要1第一章膜厚控制的意義1.1 :防止涂層缺陷21.2 :滿足外觀標(biāo)準(zhǔn)21.3 :達(dá)到成本控制2第二章影響漆膜厚度的因素2.1 :膜厚的計(jì)算32.2 :噴涂的流量32.3 :涂料轉(zhuǎn)移率42.4 :涂料固含量42.5 :噴涂的速度52.6 :噴幅的寬度5第三章噴涂漆膜厚度的控制3.1 :流量調(diào)整要可控63.2 :涂料轉(zhuǎn)移率穩(wěn)定63.3 :固含量參數(shù)穩(wěn)定63.4 :走槍速度需平穩(wěn)73.5 :噴涂寬幅要合規(guī)7第四章總結(jié)重慶XX汽車零部件有限公司評級論文影響機(jī)器

2、人噴涂漆膜厚度的因素及控制摘要：隨著國內(nèi)乘用車工業(yè)的發(fā)展，越來越多的機(jī)械噴涂取代了手工作業(yè)。在這種趨勢中，機(jī)器人噴涂所占的比例也越來越大。如原先在車身噴涂中普遍使用的酬立if或9杯站系統(tǒng)，也有被機(jī)器人噴涂替代的趨勢。汽車車身外覆件也大量使用機(jī)器人噴涂，如國內(nèi)轎車保險(xiǎn)杠噴涂中超過一半的產(chǎn)量使用了機(jī)器人。機(jī)器人噴涂既保持了手工噴對復(fù)雜形面的適應(yīng)，又具精確性和重復(fù)性。本文將討論機(jī)器人施工時(shí)影響最終涂膜厚度的各種因素，為生產(chǎn)中對膜的控制調(diào)整提供一些探討思路。重慶XX汽車零部件有限公司評級論文第一章：膜厚控制的意義對于涂裝施工而言，涂膜厚度是涂裝工藝中最重要的控制因素，其意義在于：2.1 防止因膜厚不適

3、當(dāng)導(dǎo)致的涂層缺陷根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)中涂層外觀缺陷統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)：有超過一半以上是因?yàn)槠釋幽ず窨刂撇划?dāng)造成的。一些常見的涂裝缺陷如遺掛、漫呸鼠底等直接與膜厚控制失控有關(guān),還有一些缺陷也間接同這有關(guān)。譬如，保險(xiǎn)杠噴涂的第一層助黏底漆膜厚不夠，會導(dǎo)致整個(gè)涂層附著力下隆，同時(shí)底漆的膜厚達(dá)不到要求時(shí)其導(dǎo)電效果也會下降，這會引起第一道色漆使用靜電噴涂時(shí)涂料的轉(zhuǎn)移率下降，最后導(dǎo)致色漆膜厚不足。2.2 有助于幫助漆膜外觀指標(biāo)的合理調(diào)整漆膜常規(guī)外觀指標(biāo)如：光澤、色差、桔皮、DOI等都需要以膜厚控制作為基礎(chǔ)。上述指標(biāo)都明顯受到膜厚，特別是面漆膜厚的影響,因此，在整個(gè)涂裝質(zhì)量控制中，把膜厚作為最重要的控制因素是必須的。2.3

4、 有利于幫助涂裝成本控制的有效達(dá)成除了膜厚控制對涂裝質(zhì)量影響體現(xiàn)的質(zhì)量成本外，涂裝的主要成本中約有一半被涂料所占據(jù)。精確的膜厚控制不僅有助于涂裝質(zhì)量的穩(wěn)定,還有利于涂料的節(jié)約。統(tǒng)計(jì)顯示，采用同樣設(shè)備噴涂時(shí)、是否精確控制膜厚其所消耗的涂料相差25狙上。4/4重慶XX汽車零部件有限公司評級論文第二章影響漆膜厚度的因素早期在國內(nèi)使用的機(jī)器人噴涂主要有巖田或三菱等，控制精度較差；新的涂裝線普遍采用ABBFANUCDURR安川等多軸機(jī)器人。2.1膜厚的計(jì)算方式在機(jī)器人噴涂施工中，涂層膜厚可以按如下公式計(jì)算：干膜厚度=（流量X涂料體積固體含量X涂料轉(zhuǎn)移率）/（走槍速度X噴幅寬度）；流量,即噴涂時(shí)單位時(shí)間從

5、噴槍口流出的涂料體積。在機(jī)器人噴涂中，這個(gè)數(shù)據(jù)直接在BRUSH（刷子）參數(shù)表中確定。在老式的機(jī)器人噴涂中，流量控制沒有和機(jī)器人系統(tǒng)建立聯(lián)系，無法在一個(gè)噴涂程序中間隨時(shí)更改流量。而大部分新機(jī)器人的流量控制系統(tǒng)直接由機(jī)器人的IPS系統(tǒng).控制:使流量捽制更加精確和便捷。2.2 噴涂流量的設(shè)定2.2.1 根據(jù)流量控制是否閉環(huán)分兩類一是：使用計(jì)量齒輪泵，即泵每轉(zhuǎn)一圈所獲得的體積數(shù)是恒定的，機(jī)器人ips系統(tǒng)控制計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速來達(dá)到定量供漆，在這類系統(tǒng)中，涂料的動(dòng)力來自齒輪泵產(chǎn)生的壓力。二是：通過流量計(jì)和節(jié)流閥組成的閉路系統(tǒng)來控制，在這類系統(tǒng)中，涂料的壓力來源于供漆系統(tǒng)，流量計(jì)獲得的流量信號傳到機(jī)器人ips系

6、統(tǒng)與已標(biāo)定的值作比較，當(dāng)流量有偏差時(shí)，信號返饋給節(jié)流閥，通過改變節(jié)流閥開閉度來調(diào)節(jié)。使用第二種方案控制時(shí)對供漆壓力的穩(wěn)定性要求高。機(jī)器人噴涂系統(tǒng)提供了多級修正流量偏差的方法。2.2.2 對于系統(tǒng)的偏差有兩種途徑可以調(diào)整一是：可以通過機(jī)器人設(shè)置中的ROBOTPARAMETRE中的涂料特性設(shè)置，這種情況下允許對于每種涂料系統(tǒng)進(jìn)行不同的設(shè)置，如可以修正流量受到涂料的黏度和相對密度的影響。二是：可以通過TEACHPADENT中的BRUSH設(shè)置。如當(dāng)BRUSH中設(shè)置是200而實(shí)際測量得到的流量是220時(shí)，可以設(shè)置BRUSH比例為200/220=91%,這樣實(shí)際的噴涂流量成為200。需要注意的是這種設(shè)置重

7、新開機(jī)后參數(shù)自動(dòng)恢復(fù)到100%。重慶XX汽車零部件有限公司評級論文2.2.3 噴涂中流量范圍的選用主要受到兩個(gè)環(huán)節(jié)的影響計(jì)量泵和霧化器：這兩個(gè)設(shè)備的瓶頸決定了最后可以獲取的流量范圍；如當(dāng)使用6cc計(jì)量泵時(shí)，因?yàn)楸玫氖芸剞D(zhuǎn)速范圍是0150r/min,因此它的額定流量在0900mL/min;同時(shí)，霧化器也存在不同的流量上限，如ABB機(jī)器人旋杯ROBOBEL625的上限為400mL/min,所以在這種設(shè)備配置中，最高流量只能是400mL/min;同樣，過低的流量在使用計(jì)量泵時(shí)泵的轉(zhuǎn)速過慢，無法達(dá)到應(yīng)有的精度。另一個(gè)需要關(guān)注的因素是，在空氣噴涂時(shí),流量的大小影響到涂料霧化效果。根據(jù)機(jī)器人噴涂保險(xiǎn)杠的經(jīng)

8、驗(yàn),空氣噴槍選用許可流量的20%70%較為合適，型R選用20%100%流量，2.3 涂料噴涂轉(zhuǎn)移率涂料轉(zhuǎn)移率：指最終附著在產(chǎn)品表面的涂料占涂料從噴槍中噴出的總流量的比例，也稱作上漆率。事實(shí)上整個(gè)涂裝設(shè)備的發(fā)展歷史也可以看作是一部提高涂料轉(zhuǎn)移率的歷史，因?yàn)樗c涂裝制造成本和環(huán)境保護(hù)這兩個(gè)主題密切相關(guān)。影響轉(zhuǎn)移率的主要參數(shù)包括：霧化器種類、靜電高低、噴涂參數(shù)、導(dǎo)電性等噴涂設(shè)備是決定轉(zhuǎn)移率的第一因素，不同的設(shè)備轉(zhuǎn)移率有著明顯的差別；噴涂主要霧化器轉(zhuǎn)移率從小到大為：普通空氣噴槍，靜電空氣噴槍，旋杯；它們在噴涂金屬或塑料零件時(shí)的涂料轉(zhuǎn)移率：空氣噴槍15%-40%、HVLP噴槍30%-60%、空氣靜電噴槍

9、40-80%、HVLP靜電90%、旋杯式霧化70-95%。靜電是影響涂料轉(zhuǎn)移率的第二大因素，有無靜電和靜電高低的差別在施工中表現(xiàn)得非常明顯；由于靜電噴涂時(shí)，涂料粒子帶電導(dǎo)致涂料向工件吸附，因此需要先到達(dá)工件表面的帶電顆?？焖俎D(zhuǎn)移電荷，維持工件表面和噴槍之間的電壓差，確保兩者之間的空間電場強(qiáng)度對涂料轉(zhuǎn)移率非常關(guān)鍵；這又增加一個(gè)因素，即工件接地狀態(tài)直接影響涂料的轉(zhuǎn)移率。這一因素在噴涂導(dǎo)電性不好的工件時(shí)尤其明顯，如塑料保險(xiǎn)杠；試驗(yàn)表明：在使用ROBOBEL噴涂色漆時(shí)，一般接地和良好接地的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移率相差10%20%。如ROBOBEL625在噴涂使用金屬夾接地的SVW2000門檻條的實(shí)測轉(zhuǎn)移率為70%左

10、右，而接地不良的情況下只有50%左右。對于空氣噴槍來說,霧化空氣壓力對轉(zhuǎn)移率影響也是較大的，霧化壓力過大會造成空氣噴到被噴涂面后反彈氣流增加，阻止后續(xù)小漆粒到達(dá)被噴涂面，導(dǎo)致轉(zhuǎn)移率下降。2.4 涂料固體份含量固體含量參數(shù)：通常有體積百分比和質(zhì)量百分比兩種,計(jì)算膜厚時(shí)使用的是體積百分比；在涂裝施工中，常常會忽視這一因素變化帶來的不穩(wěn)定，由于機(jī)器人噴涂中其他因素的精確控制，這一因素的影響比起在手工噴涂中顯得更為突出。下面的幾個(gè)因素可能引起施工時(shí)涂料固體含量的不穩(wěn)定：不同批次涂料固體含量的變化。作為原漆控制指標(biāo)的固體含量造成的偏差一般在±2%,這種偏差的影響有時(shí)是很大的。例如一種遮蓋力為1

11、1dm的色漆，原漆的固體含量在27泄2%之間，這樣高低極限的偏差在(2925)/25=16%。如果原來使用29%噴涂的膜厚在12pm,現(xiàn)在25%的只能噴到12/29X25=10.3科叫顯然膜厚不夠了。6/6重慶XX汽車零部件有限公司評級論文這種情況下，就需要對涂料原料的固體含量指標(biāo)嚴(yán)格監(jiān)控，并要求供應(yīng)商對于敏感的涂料給出更小的范圍。原漆存放時(shí)間過長導(dǎo)致的偏差。一般涂料的黏度隨著存放時(shí)間的延長會上升，而在調(diào)配涂料時(shí)常是以涂料黏度作為控制指標(biāo)的。這就出現(xiàn)了原漆存放前后所調(diào)配的涂料固體含量的變化。比如。一種涂料在存放6個(gè)月后黏度上升了10%（這一幅度是比較正常的，如存放環(huán)境溫度高，黏度上升幅度還要大

12、）,在調(diào)整到同樣的黏度時(shí)需要加入的稀釋劑較6個(gè)月前增加，這就減少了調(diào)配好的涂料的固體含量，其他噴涂因素不變的情況下，涂料膜厚會降低。不規(guī)范的調(diào)漆操作和存放方式會導(dǎo)致固體含量減少。如原漆在包裝桶中沒有得到充分?jǐn)嚢?，固體含量高的成分留在桶中,這樣間接地降低了涂料的固體含量。還有，調(diào)配好的涂料放置時(shí)間過長而密封不好導(dǎo)致溶劑揮發(fā)后,固體含量會增加。1.5 噴涂走槍運(yùn)行速度以ABBTR5002噴涂機(jī)器人為例，槍速范圍為：03000mm/s；生產(chǎn)中，一般旋杯選用速度為6001000mm/s,空氣噴槍選用速度為8001500mm/s之間；理論上噴涂速度同膜厚成反比關(guān)系，但實(shí)際上，由于不同速度選用的噴涂參數(shù)會

13、間接影響到轉(zhuǎn)移率，所以在滿足噴涂節(jié)拍的前提下，優(yōu)先選用較低的槍速。關(guān)于槍速對于轉(zhuǎn)移率的影響，可以這樣解釋：槍速慢，獲得同樣膜厚使用的涂料流量低，相應(yīng)的霧化空氣也小，對于提高轉(zhuǎn)移率有利。對于旋杯也是如此，這可能與電荷轉(zhuǎn)移需要的時(shí)間有關(guān)。測試表明，在同樣條件下噴涂產(chǎn)品，使用旋杯速度在500mm/s時(shí)比速度為700mm/s時(shí)轉(zhuǎn)移率提高5%1.6 噴涂時(shí)噴幅的寬度指霧化器噴出的涂料在被噴涂面覆蓋的寬度。噴幅寬度受到下述參數(shù)的影響：噴槍離被噴涂表面型!、霧化和扇面參數(shù)（空氣噴槍）或者整形空氣（旋杯）。單頭空氣噴槍的噴涂形狀是橢圓形的，旋杯的霧形是圓形的，雙頭噴槍根據(jù)兩個(gè)噴頭的夾角，形狀有所不同，但是基本

14、也呈橢圓形。從空間角度看，它們的霧形是都是圓錐形或者橢圓錐形的。因此當(dāng)噴涂距離變短時(shí)，噴幅寬度成比例地縮小。對于空氣噴槍來說，霧化空氣壓力與扇面空氣壓力的比值對噴幅寬度呈線性影響。所以當(dāng)在修改相應(yīng)的噴涂流量時(shí)，需要考慮因?yàn)檎{(diào)整霧化和扇面空氣值間接影響到的噴幅寬度。7 /7重慶XX汽車零部件有限公司評級論文第三章噴涂漆膜厚度的控制對于機(jī)器人涂裝施工而言，確保生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定是需要優(yōu)先控制的；上述5個(gè)影響膜厚的因素可以采用不同的方式控制和調(diào)整。7.1 流量調(diào)整的控制流量的調(diào)整是生產(chǎn)中最頻繁用于調(diào)整的參數(shù)；需要注意的是：調(diào)整空氣噴槍的流量時(shí)，一同調(diào)整的氣體的霧化和扇面壓力的值會隨之發(fā)生變化，這會同時(shí)影

15、響到轉(zhuǎn)移率，最后影響到膜厚。7.2 涂料轉(zhuǎn)移率穩(wěn)定涂料轉(zhuǎn)移率一般不作為生產(chǎn)中調(diào)整的因素，在生產(chǎn)中需要關(guān)注的是因?yàn)檗D(zhuǎn)移率變化導(dǎo)致的噴涂質(zhì)量事故；一般多發(fā)生在因?yàn)檗D(zhuǎn)移率下降導(dǎo)致的漆層變?。蝗珈o電噴槍因設(shè)備故障導(dǎo)致電壓下降引起轉(zhuǎn)移率的降低。7.3 固含量參數(shù)穩(wěn)定為保證涂料固體含量參數(shù)穩(wěn)定，推薦下列措施：監(jiān)控不同批次的原漆固體含量，尤其是對于膜厚敏感的涂料，如遮蓋力高的色漆；縮短原漆的存放時(shí)間，盡可能使用新鮮的涂料；避免涂料存放環(huán)境溫度過高；規(guī)范調(diào)漆操作；不同季節(jié)所用的稀釋劑配方不同，可以通過機(jī)器人IPS設(shè)置參數(shù)調(diào)整，避免流量的更改。8 /8重慶XX汽車零部件有限公司評級論文3.4 走槍速度的平穩(wěn)噴涂速度在噴涂軌跡程序編制過程中調(diào)整，一旦確定之后就基本不再變動(dòng)，只有在一些特定的情況下朧行調(diào)整，如噴涂遮蓋力特別差的色漆而噴槍流量接近上限時(shí)采用調(diào)低速度的方法較為有效。3.5 噴涂寬幅的合規(guī)噴幅寬度主要在程序編制時(shí)確定，后期的調(diào)整主要是針對一些特殊平面，如對于窄平面使