第4章 汽车涂装常用方法及其装备

1第4章汽车涂装常用方法及其装备涂装方法系指将涂料（液态或粉末状）薄而均匀的涂布的被涂物表面上的工艺。在汽车工业的100多年的涂装史中，开始常用的涂装方法是刷涂、刮涂、喷涂、浸涂、淋涂、指涂等，随着工业技术的进步，新型涂料的出现和汽车涂层质量要求的提高，汽车涂装方法有了大的变革，除喷涂法及其改进型的方法在汽车涂装中尚占一定的比例外，其他方法均已或正在被高效自动化的涂装方法所取代。现今汽车涂装常用涂装方法除喷涂法外，还有电泳涂装法、自动静电涂装法、粉末静电涂装法等。本章仅对汽车涂装常用的涂装方法及其装备作系统介绍。一．喷涂法及其装备喷涂法是靠压缩空气或高压扩散使涂为雾化，高速喷射涂到被涂物上的一种涂装方法。按其喷涂原理及改进方式，喷涂方法的分类如下：冷喷涂——手工、自动涂装机（机械手或往复机）空气喷涂法热喷涂——手工静电喷涂——手工、自动涂装机（机械手或往复机）喷涂法热喷涂——手工、机械手高压无气喷涂法静电喷涂——手工空气辅助喷涂——手工喷涂法在绝大多数场合下涂料不加热，一般为室温或调温控制在规定的±1℃范围内，故称为冷喷涂。为节省稀释溶剂的用量和提高一次喷涂的膜厚，将涂料加热到一定温度再喷涂，这种喷涂方法称为热喷涂法。热喷涂主要适用于稀释剂用量多的硝基漆、乙烯系、氨基树脂系和水溶性涂料等加热后粘度下降显著的涂料的涂装。不适用于油性系涂料的涂装。在喷涂硝基漆时采用热喷涂法（涂料加热到70～75℃）不仅节省稀释剂，涂膜的流平性好，光泽高，不受气候影响，不用担心湿度大，易产生白化弊病，涂膜丰满，不易产生垂流等弊病。热喷涂所用工具与空气喷涂法或高压无气喷涂法相同，仅在输送涂料循环系统中增设加热器，加热方式分循环式和非循环式两种，热源主要是电和热水。絷喷涂热固性涂料时加热温度必需控制在不产生反应的温度下，另外要防止加热器过热。静电喷涂法是将静电涂装法的原理与空气喷涂法或高压无气喷涂法的相结合，以提高涂料的利用率。它是将喷枪喷头上的阀针作为高压负电极，枪体绝缘，手柄部分接地，改装开发而成。（70～80）年代的手提式喷枪是外接高压静电发生器，通过高压电缆将高压静电输送到喷头的电极针上。其缺点，电缆较硬，旦重，不便操作，如美国兰氏公司生产的“REA”就是这种类型。美国固瑞克（Graco）公司在90年代最新开发的手提式电喷枪PRO3500和PRO4500，无外接静电发生器，将高科技产品——微型涡轮发电机和有整流、振荡、倍压功能的高压静电发生器安设在塑料制的枪体内。无火花放电和人身安全问题，可与一般喷枪同样操作，由于有静电环抱作用，涂料的利用率较一般的喷涂可提高20%左右，在边缘，转角，背面，2凹面等都能喷涂上漆，可减少走枪次数。上海大众轿车车身涂装已采用PRO3500喷枪（其技术规格见表1-1和图4-4）取代了一般的喷枪。选择何种喷涂方法，主要根据被涂物的特性，所喷涂的涂料品种，涂层的装饰性和现场条件等决定，但在当今节省资源和高环保要求下，各种喷涂方法的涂着效率（或称涂料利用率）是选择喷涂方法的关键因素。固端克公司在实验室中同等条件下，用各种不同类型喷枪喷涂宽度为15cm的被涂物时，所测得的涂料利用率，见表1-1。表1-1用不同类型喷枪喷涂时的涂料涂着效率涂着效率（%）喷枪类型102030405060708090100空气喷枪15～30高压无气喷枪20～40空气辅助无气喷枪25～45空气静电喷枪45～75高压无气静电喷枪50～80空气辅助无气静电喷枪55～85（一）空气喷涂法及其用具空气喷涂脂抹粉靠压缩空气的气流使涂料雾化，在气流带动下，喷涂到被涂物表面上的一种涂装方法。这是最初20年代～30年代为适应硝基漆之类的快干型涂料的涂布而开发的一种施工方法。基于它几乎适用一专利号种涂料，各种被涂物，效率高，作业性好，每小时可涂装（150～200）m2，约为刷涂的8～10倍，且能得到均美观的涂膜，空气喷涂法至今还是中小批量汽车涂装和汽车修补涂装的主要涂装方法之一。空气喷涂法的涂料涂着效率低（在喷涂大件如车身的场合一般为50%～60%），漆雾飞散多，致使操作环境变差。1．喷枪空气喷涂法的主要工具是喷枪（图4-1和图4-12），它是使涂料和压缩空气混合后，喷出呈雾状的工具。喷枪可按涂料与压缩空气的混合方式的不同，涂料的供给方式及空气帽的构造进行分类。一般分为内部混合型和外部混合型两种。按涂料供给方式又可分为吸上式，重力式和压送式三种。前两种适用于汽车修补涂装，压送式适用于涂料便利一大的工业涂装。一般常用的喷枪由喷头，调节部件和枪体三部分构成。喷头由空气帽、喷嘴、针阀等组成，它是改变涂料的才化，喷流图样等决定喷枪性能的关键部件。调节部件是调节涂料喷出量和空气流的装置。枪体上装有开闭针阀的枪机和防止漏漆、漏气的密封件，并制成便于作业，便于手握的形状。空气喷涂用喷枪还可按涂料喷嘴和空气使用量等分类。现列举日本喷枪的规格为例（表1-2）供参考。3表1-2喷枪的种类（日本工业标准）供给涂料的方式被涂物喷雾图样涂料喷嘴的口径/mm空气用量/L·min－1涂料喷出量/ML·min－1喷漆幅度/mm试验条件吸上式重力式小型S扁平型0.81.01.21.31.51.6160170175180190200455080901001206080100110130140喷涂空气压力为0.3Mpa喷涂距离20mm喷枪移动速度0.05m/a以上大型L扁平型1.31.51.61.82.0(2.2)2.528030031032330330340120140160180200210230150160170180200210230喷涂空气压力为0.35Mpa喷涂距离250mm喷枪移动速度0.1m/s以上重力式小型S圆型(0.5)①0.6(0.7)0.81.040以下4550607010以上1520305015以上15202530喷涂空气压力为0.3Mpa喷涂距离20mm喷枪移动速度0.05m/a以上压送式小型S扁平型0.70.81.0180200290140150200140150170喷涂空气压力为0.35Mpa喷涂距离200mm喷枪移动速度0.1m/s以上大型L扁平型1.01.21.31.51.6350450480500520250350400520600200240260300320喷涂空气压力0.35Mpa喷涂距离250mm喷枪移动速度0.15m/s以上①（）内的口径一般不使用。现将喷头的三个主要件的特性介绍如下：1．涂料喷嘴涂料从嘴中喷出，因喷嘴易被涂料磨损，一般用合金钢制作，并经热处理，其口径随用途而异。涂料流出口与空气帽应为同心圆，并在那里使涂料与空气混合。喷嘴的口径有0.5、0.7、1.0、1.2、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0mm的多种规格，一般常用的是（1～2.5）mm。口径（0.5～0.7）mm的适用于着色剂、虫胶等易雾化的低粘度涂料；（1～1.5）mm的适用于硝基漆、合成树脂磁漆等；（2～2.5）mm的适用于雾化粒子稍粗和稍粘的底漆的中间层涂料；（3～5）mm的适用于塑料溶胶、防声浆等粒粗粘稠的涂料。口径越大，涂料的喷出量就越多，若空气压力不够，雾化粒子就变粗。吸上式比压送式喷枪喷出的涂料少，一般应选用稍大口径的喷嘴。2．针阀喷嘴前端内壁呈针状，与枪针酯套成涂料针阀，当扳动枪机使枪针后移，喷嘴即打开。喷嘴口径和枪针配套使用。3．空气帽又称喷嘴头在空气帽上有喷出压缩空气的中心孔、侧面空气孔和辅助空气孔，而且根据用途的不同，这些孔的位置、数量和孔径等各有差异。空气帽、喷嘴和枪针是配套的，不能任意组合使用。空气帽有少孔型和多孔型两种。少孔型的有中心孔1个，两角部各有1个角部孔共3个孔，如图4-2a所示。中心孔与喷嘴间有小的间隙为（0.5～0.3）mm，靠从这间隙中喷出的激烈的空气流吸出涂料，并使其雾化。从侧面空气孔（又称角部孔）喷出的空气流对呈圆形喷雾图样起压扁的作用，而呈椭圆形，若角部在纵向，则喷雾图样向横向扩伸，若角部在横向，则图样向纵向扩展。随喷枪种类的不同，角部孔的倾斜度也不一样，当不向侧面空气孔送压缩空气时，喷雾又呈圆形。图4-2b为多孔型的空气帽，角部孔的周围有多个对称布置辅助空气孔，所以从这种类型的空气帽喷出的空气量和压力较均衡。其优点是少料喷雾较细，分布较均匀，喷涂的幅度4较宽，在喷嘴周围不易积存涂料等，可是其空气用量较少孔型的要多。多孔型空气帽的空气孔数有5、7、9、11、13、15个等多种。少孔型的空气用量小，雾化能力差，涂着效率也低。选用何种空气帽应根据被涂物的大小、形状、产量、涂料的种类、喷涂时的空气压力和用量、涂料供给方式综合平衡来考虑决定之。空气帽和涂料喷嘴的选配，见表1-3。表1-3空气帽和涂料喷嘴的选配图表空气幅和涂料喷嘴的接合喷幅宽度涂料喷出量漆滴大小涂膜涂着效果所用涂料喷嘴相同时空气帽的变化趋势大空气量大小薄低空气量小小大厚高在所用空气帽相同时喷嘴口的变化趋势大喷嘴口大大大厚高喷嘴口小小小小薄低根据用途不同还有各种改型喷枪，如供喷涂管子和窄腔内壁用的长头喷枪，喷枪头部离枪体可长达（0.2～1）m（如供汽车车身空腔喷防锈蜡用的各种变形的长头喷枪）；供建筑、桥梁、船舶等高处涂装用的长手柄喷枪，手柄长达（1～2）m；供往复机和机械手自动涂装用的自动喷枪，它与一般喷枪的不同点是靠空气压力操纵枪机，通常在枪针后部安有一个小气缺，因而可远距离操作。此外，还有供喷涂高粘度涂料用的大口径喷枪，口径为（6～8）mm，涂料供给需高压压送，喷雾图样是圆形，空气使用量（200～600）L/min。当今生产各种类型的喷枪的公司有美国固瑞克（Gra-co）、平克斯（Binks）、日本岩田（iwata）等。各家的型号很多，应根据所用涂料品种及类型、喷涂量、被喷涂物的特性和现场条件等选购，或尊重制造厂及代理商的推荐。在70年代兰斯伯克（Ransburg）公司开发了REA型手提式静电空气喷枪，如图4-3所示。高压电力供应器扣作时的电压为60kV，其重量为25㎏，外形尺寸的直径为330mm，高340mm。定电压器的输入电压为100/200V±15%，50/60Hz，电力消耗为60W/h，其外形尺寸为高190mm、深150mm、宽200mm。美国固瑞克（Graco）公司的最新的无电缆的手提式静电空气喷枪的技术规格列于表1-4中，其类型如图4-4所示。表1-4固瑞克公司的静电空气喷枪的技术规格类别型号适用范围工作电压可配枪嘴口径/mm尺寸/cm重量/㎏备注手动PRO3500SC空气喷涂普通涂料65V.V1.023.50.85短路电流120μA带电压通测器空气喷涂水性涂料PRO3500WC空气喷涂高导涂料65V1.20.85PRO3500WB空气喷料水性涂料1.5～1.8PRO4500SC空气喷料可调电压0～85kV可调28.30.974PROAA4000SC空气辅助或静电无气喷涂75kV自动PRO-4600配机器人PRO-5000配往复机注：最大供漆压力为7×105Pa左右；最大空气压力7×105Pa左右。52．空气喷涂的操作及其要点空气喷涂是由空气和涂料混合使涂料雾化，雾化程度取决于喷枪的中心空气孔和辅助空气孔喷射出来的空气流速和空气量。在涂料喷出量恒定时，空气量越大涂料雾化越细，雾化曲线如图4-5所示。3.6×10雾化条件：d。=（）×0.75Q1式中d。——平均粒径（μm）；Q1——为空气使用量除以涂料喷出量的值。用同一喷枪喷涂吕种不同或粘度不同的涂料，其漆雾的细度也不同，粘度越高漆雾越粗。调整的方案为加大空气量或减小涂料的喷出量，漆雾都可变细，实际上是调整比值（Q1）。提高空气压力后，漆雾也会烃细，这也就是增大空气量之故。所以空气量与涂料喷出量之比值（Q1）是影响漆雾粗细的最主要的因素。喷枪的空气压力、涂料喷出量、喷雾图样幅度之间有着一定的关系。及上式和重力式喷枪，通过提高空气压力，使涂料的喷出量增加，但不能超过某一界限（0.6MPa～0.7MPa），超过反而减少。因为喷雾图样幅度虽然随着空气压力的上升稍有增加，但超过界限以上，则喷雾图样有集中的