鐵路客車涂裝應(yīng)用靜電噴涂工藝的可行性分析

摘 要：本文對(duì)主流涂裝工藝進(jìn)行概述，綜合闡述各噴涂工藝原理及優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)靜電噴涂工藝應(yīng)用于鐵路客車涂裝作業(yè)的可行性進(jìn)行分析及對(duì)其應(yīng)用前注意事項(xiàng)進(jìn)行說明，旨在拓寬視野，改善噴涂環(huán)境，提高鐵路客車涂裝質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：鐵路客車涂裝；靜電噴涂；可行性分析

1概述

噴涂是借助不同的工作原理將涂料霧化成微粒并送至被涂工件表面的一種涂裝方式。根據(jù)工作原理的不同，可以分為空氣噴涂、高壓無氣噴涂和靜電噴涂，以及由上述基本噴涂形式派生的各種組合方式。

鐵路客車涂裝質(zhì)量關(guān)系車體鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命和外觀裝飾性，隨著新工藝、新涂料的不斷涌現(xiàn)，鐵路客車涂裝水平得到了較大提升。然而，鐵路客車涂裝主要噴涂工藝仍然局限于空氣噴涂法及無氣噴涂法，基于上述兩種噴涂工藝，一般僅能通過引進(jìn)新型空氣噴槍來兼具噴涂效率及霧化效果。本文提及的靜電噴涂工藝兼具空氣噴涂及無氣噴涂的優(yōu)點(diǎn)，作業(yè)效率和油漆利用率高、環(huán)境污染少且噴涂后漆膜裝飾性優(yōu)越，故在鐵路客車涂裝作業(yè)領(lǐng)域，存在相當(dāng)大的可開發(fā)前景。

2常見噴涂工藝基本原理及主要優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 空氣噴涂法

空氣噴涂是目前油漆涂裝中采用比較廣泛的一種工藝，它是靠壓縮空氣氣流從空氣帽的中心孔噴出時(shí)在涂料出口形成的負(fù)壓，使涂料自動(dòng)流出并在壓縮空氣的沖擊混合下液-氣相急驟擴(kuò)散，涂料被微粒化并充分霧化，然后在氣流推動(dòng)下射向工件表面而沉積成膜的涂漆方法。

空氣噴涂工藝簡(jiǎn)單易操作，不受涂料品種和被涂物形狀限制，漆膜質(zhì)量較好。但涂料利用率低，施工層次較多，加入的稀釋劑用量大，環(huán)境污染較嚴(yán)重等。

2.2 高壓無氣噴涂法

高壓無氣噴涂是20世紀(jì)60年代以后興起的一種噴涂新技術(shù)，是通過高壓泵把涂料加壓到11～25MPa的高壓，獲得高壓的涂料在噴槍噴嘴處噴到大氣是壓力驟減，體積發(fā)生劇烈膨脹，并以高達(dá)100m/s的速度與空氣發(fā)生碰撞而霧化成極小的顆粒，被噴到工件表面形成均勻涂膜的噴涂工藝。

高壓無氣噴涂效率和涂料利用率高，涂料附著力強(qiáng)，可噴涂高粘度涂料，對(duì)環(huán)境污染小。但無氣噴涂槍沒有涂料噴出量和噴霧幅寬調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，因而在噴涂作業(yè)中不能調(diào)節(jié)涂料噴出量和噴幅寬度，只有更換噴嘴才能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，涂料霧化粒子較粗，漆膜裝飾性一般。

2.3 靜電噴涂法

靜電噴涂是利用電荷同性相斥，異性相吸的基本特性設(shè)計(jì)的，它是利用高壓靜電場(chǎng)使帶負(fù)電的涂料微粒沿著電場(chǎng)相反的方向定向運(yùn)動(dòng)，并使涂料微粒吸附在帶正電工件表面的一種噴涂方法。工作時(shí)靜電噴涂的噴槍接負(fù)極，工件接正極并接地，在高壓電源的高電壓作用下，噴槍的端部與工件之間就形成一個(gè)靜電場(chǎng)，使空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的電暈放電。涂料經(jīng)霧化后噴出，被霧化的涂料微粒通過槍口極針的邊緣時(shí)因接觸而帶電，當(dāng)經(jīng)過電暈放電所產(chǎn)生的氣體電離區(qū)時(shí)，將再一次增加表面電荷密度。帶負(fù)電的涂料微粒在靜電場(chǎng)作用下，向異極性的工件表面運(yùn)動(dòng)，被沉積在工件表面上形成均勻的涂膜。

靜電噴涂涂料利用率和涂裝生產(chǎn)效率高，作業(yè)環(huán)境好，漆膜裝飾性優(yōu)越。靜電噴涂對(duì)涂料和溶劑的導(dǎo)電性、揮發(fā)性有特定要求，涂層均勻程度受工件外形影響較大。

3 鐵路客車應(yīng)用靜電噴涂涂裝作業(yè)的可行性分析

3.1 涂料利用率提高，環(huán)境污染改善

在高壓靜電場(chǎng)噴涂時(shí)，帶有負(fù)電荷的涂料微粒沿電力線方向噴涂到帶有正電荷的工件表面，從而減少了飛散和反彈，涂料利用率可達(dá)到85%～90%以上，一般比空氣噴涂提高1～2倍。目前車體鋼結(jié)構(gòu)端墻及側(cè)墻須整車噴涂底漆、中涂漆、面漆、清漆累計(jì)至少5遍，涂料用量較大，靜電噴涂工藝應(yīng)用后可整體節(jié)余涂料用量，長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

而且在高壓靜電場(chǎng)中噴涂時(shí)，漆霧的擴(kuò)散也遠(yuǎn)不及空氣噴涂或無氣噴涂時(shí)那樣多，這樣就使噴涂作業(yè)環(huán)境條件得到改善，有利于作業(yè)人員身體健康。

3.2 涂裝作業(yè)效率的提升

靜電噴涂作業(yè)時(shí)，涂料在電場(chǎng)力作用下吸附于工件表面，漆霧飛散和反彈減少的同時(shí)，涂裝作業(yè)效率顯著提升，一般比空氣噴涂要提高1～2倍，縮短客車車體噴涂周期，緩解生產(chǎn)一線作業(yè)壓力，為完成日生產(chǎn)任務(wù)提供技術(shù)保障。

3.3 優(yōu)異的漆膜質(zhì)量

靜電噴涂作業(yè)時(shí)，由于高壓靜電場(chǎng)的作用，涂料微粒受電場(chǎng)的作用產(chǎn)生環(huán)抱效果，分散度高，在射流中分布也較均勻，因而涂層均勻、平整、飽滿，漆膜的光澤、附著力均較高。

3.4 可靠的靜電噴涂裝置

靜電噴漆裝置包括高壓靜電控制器、高壓靜電發(fā)生器和靜平噴槍。其中高壓電源可靠性要求較高，目前已經(jīng)具備將高壓靜電發(fā)生器集成固化并安裝于噴槍本身之中，不用高壓加載，極大地提高了操作的安全性。美國(guó)固瑞克公司更推出一種新型的內(nèi)置式靜電噴槍，無需外接電源，利用壓縮空氣帶動(dòng)槍內(nèi)的渦輪機(jī)發(fā)生靜電，安全性能極高。靜電噴涂裝置的日趨先進(jìn)，為廣泛地引用靜電噴涂技術(shù)提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

4 靜電噴涂工藝應(yīng)用前的準(zhǔn)備工作分析

結(jié)合靜電噴涂的工作原理及影響靜電噴涂的因素，引進(jìn)靜電噴涂工藝前須對(duì)以下幾個(gè)問題提前解決。

4.1 人員培訓(xùn)

靜電噴涂技術(shù)盡管可靠性較高，但有別于空氣噴涂法，人員培訓(xùn)須先行。采購(gòu)設(shè)備時(shí)須制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐嘤?xùn)計(jì)劃，包括設(shè)備使用維護(hù)、設(shè)備操作規(guī)程以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)做等內(nèi)容，由設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，從技術(shù)人員到一線操作者須清晰靜電噴涂的原理及操作要領(lǐng)，以保證噴涂新工藝的穩(wěn)步實(shí)施并收到預(yù)期效果。

4.2安全設(shè)施保障

靜電噴涂法有一定的危險(xiǎn)性，特別是由于工件接地不良，或當(dāng)噴距不當(dāng)、操作失誤等而引起火花放電時(shí)，均易釀成火災(zāi)。因此必須有可靠的防火、防爆設(shè)施，噴涂區(qū)域周圍的物體、設(shè)備、人體必須接地，作業(yè)人員須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。

4.3 工藝參數(shù)確定

涂料的電阻太大或者太小都會(huì)影響靜電噴涂的效果，選用電阻率為5～50MΩ？cm涂料比較適宜，對(duì)于電阻率在100MΩ？cm以上的導(dǎo)電性差涂料，可以在涂料中添加適當(dāng)極性溶劑，如二丙酮醇、低碳醇類等。故靜電噴涂工藝引進(jìn)初期，須與涂料供應(yīng)商進(jìn)行技術(shù)交底，確保供應(yīng)的材料能夠滿足靜電噴涂工藝的基本要求。

一般涂料粘度愈高，施工固體分高，漆膜容易達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。但高粘度涂料一般霧化性較差，需要加入稀釋劑（揮發(fā)性、極性、溶解性有一定要求）降低其黏度保證霧化效果良好，前期涂料的施工粘度須明確，根據(jù)施工粘度進(jìn)行設(shè)備選型，避免后期影響施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

通過常見涂料噴涂工藝原理的簡(jiǎn)介與比較，簡(jiǎn)要地總結(jié)了靜電噴涂工藝存在的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用前須做的準(zhǔn)備工作。靜電噴涂工藝應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，兼具空氣噴涂及無氣噴涂的優(yōu)點(diǎn)，用于鐵路客車（側(cè)墻和端墻）涂裝具有一定的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性，鐵路客車噴涂行業(yè)可以結(jié)合自身企業(yè)現(xiàn)狀，作以借鑒參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁治齊、熊楚才.涂料噴涂工藝與技術(shù)：化學(xué)工業(yè)出版社.北京，2009年1月

[2]瞿云才.涂裝工技師鑒定培訓(xùn)教材：機(jī)械工業(yè)出版社，2013年10月

[3]王先會(huì).金屬加工油劑選用指南：中國(guó)石化出版社，2014年1月

作者簡(jiǎn)介：

王俊毅（1987-），男，民族：漢，籍貫：山東省萊州市，當(dāng)前職務(wù)：技術(shù)員，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：鐵道車輛。