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机器人喷涂漆膜厚度控制

发布时间:2014.10.14    点击数: 13960

        随着国内乘用车工业的发展,越来越多的机械喷涂取代了手工作业。在这种趋势中,机器人喷涂所占的比例也越来越大。如原先在车身喷涂中普遍使用的6杯站或9杯站系统,也有被机器人喷涂替代的趋势。汽车车身外覆件也大量使用机器人喷涂,如国内轿车保险杠喷涂中超过一半的产量使用了机器人。机器人喷涂既保持了手工喷对复杂形面的适应,又具精确性和重复性。本文将讨论机器人施工时影响最终涂膜厚度的各种因素,为生产中对膜的控制调整提供一些思路。
       膜厚控制的意义
       对于涂装施工而言,涂膜厚度是涂装工艺中最重要的控制因素,其意义在于:
       (1)防止因膜厚不适当导致的涂层缺陷。根据经验,现场生产中涂层的外观缺陷有超过一半以上是因为漆层膜厚控制不当造成的。一些常见的涂装缺陷如流挂、漆层薄、露底色等直接与膜厚控制失控有关,还有一些缺陷也间接同这有关。譬如,保险杠喷涂的第一层助黏底漆膜厚不够,会导致整个涂层附着力下降,同时底漆的膜厚达不到要求时其导电效果也会下降,这会引起第一道色漆使用静电喷涂时涂料的转移率下降,最后导致色漆不足。
      (2)帮助外观指标的调整。常见的漆膜外观指标如光泽、色差、桔皮、DOI等都需要以膜厚控制作为基础。上述指标都明显受到膜厚,特别是面漆膜厚的影响,因此,在整个涂装质量控制中,把膜厚作为最重要的控制因素是必须的。
      (3)成本的控制。除了膜厚控制对涂装质量影响体现的质量成本外,涂装的主要成本中约有一半被涂料所占据。精确的膜厚控制不仅有助于涂装质量的稳定,还有利于涂料的节约。统计显示,采用同样设备喷涂时,是否精确控制膜厚其所消耗的涂料相差25%以上。目前在国内使用的机器人喷涂主要有日本岩田或三菱机器人,这些设备引进较早,控制精度较差;新的涂装线普遍采用ABB、FANUC、MOTOMAN、DURR等多轴机器人,在本文中主要是以ABB机器人为基础进行讨论
       影响漆膜厚度的因素在机器人喷涂施工中,涂层膜厚可以按如下公式计算:
       干膜厚度=(流量×涂料体积固体含量×涂料转移率)/(走枪速度×喷幅宽度)(1)流量,即喷涂时单位时间从喷枪口流出的涂料体积。在机器人喷涂中,这个数据直接在BRUSH(刷子)参数表中确定。一些老式的机器人喷涂中,流量控制没有和机器人系统建立联系,无法在一个喷涂程序中间随时更改流量。而大部分新机器人的流量控制系统直接由机器人的IPS系统控制,使流量控制更加精确和便捷。 
        (4)走枪速度。 以ABBTR5002喷涂机器人为例,枪速范围为:0~3000mm/s。生产中,一般旋杯选用速度为600~1000mm/s,空气喷枪选用速度为800~1500mm/s之间。理论上喷涂速度同膜厚成反比关系,但实际上,由于不同速度选用的喷涂参数会间接影响到转移率,所以在满足喷涂节拍的前提下,优先选用较低的枪速。关于枪速对于转移率的影响,可以这样解释:枪速慢,获得同样膜厚使用的涂料流量低,相应的雾化空气也小,对于提高转移率有利。对于旋杯也是如此,这可能与电荷转移需要的时间有关。测试表明,在同样条件下喷涂产品,使用旋杯速度在500mm/s时比速度为700mm/s时转移率提高5%。
        (5)喷幅宽度。  指雾化器喷出的涂料在被喷涂面覆盖的宽度。喷幅宽度受到下述参数的影响:喷枪离被喷涂表面距离、雾化和扇面参数(空气喷枪)或者整形空气(旋杯)。单头空气喷枪的喷涂形状是椭圆形的,旋杯的雾形是圆形的,双头喷枪根据两个喷头的夹角,形状有所不同,但是基本也呈椭圆形。从空间角度看,它们的雾形是都是圆锥形或者椭圆锥形的。因此当喷涂距离变短时,喷幅宽度成比例地缩小。对于空气喷枪来说,雾化空气压力与扇面空气压力的比值对喷幅宽度呈线性影响。所以当在修改相应的喷涂流量时,需要考虑因为调整雾化和扇面空气值间接影响到的喷幅宽度。

 

         漆膜厚度虽然只受到上述讨论的5个因素的影响,机器人喷涂又使我们对于这些因素的控制能力得到加强,但因为这中间的每个因素又受到整个涂装系统的多个因素的影响,因此在实际生产线施工中,需要根据实际情况,设计出有效的施工参数的监控体系,确保膜厚可控可调。

 

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