Глава 9. Конструирование и обслуживание подвесок
Хорошо спроектированные подвески являются важным условием общего успеха любой операции при нанесении покрытий. Система подвесок должна обеспечивать необходимую равномерность нанесения покрытия и одинаковую толщину пленки при соблюдении безопасности работы. Детали должны быть подвешены на конвейерной линии с максимально возможной плотностью. Конструкция подвесок и надежное заземление, обеспечиваемое ими, - факторы безопасной работы систем электростатического нанесения покрытий.
Сложность и большое разнообразие возможных конфигураций деталей делают конструирование подвесок одной из непростых производственных проблем. Поэтому приведенная информация может быть использована только в качестве ориентира при проведении указанной работы.
Подвески закреплены на конвейерной цепи или оси загрузчика, тогда как окрашиваемые детали висят на разных крюках, которые являются частью подвески. Каждая подвеска может нести одну деталь, если она большая, либо множество деталей, если они имеют небольшой размер. То, как детали расположены относительно друг друга, оборудования и подвесного пути, может влиять на качество покрытия и на эффективность работы системы в целом. Поэтому важен надлежащий подход при проектировании подвесок, а также тщательная периодическая их очистка и обслуживание в процессе эксплуатации.
9.1. Требования к подвескам
Какой бы тип подвесок ни был выбран, при их применении необходимо соблюдать ряд основных требований.
1. Хорошее заземление для обеспечения безопасности работы и качества покрытия. Хорошее заземление - одно из важных условий качественного нанесения порошковой краски способом электростатического распыления. Если деталь не заземлена либо плохо заземлена, то это приведет к скоплению порошка в контактных точках подвески. К тому же деталь может накапливать энергию от электростатического зарядного устройства и выступать в качестве конденсатора, разряжая свою энергию при приближении к земле. Это создает возможность разряда или появления искры, которые при определенных условиях могут привести к воспламенению взвешенного в воздухе порошка. Подвески с хорошими и чистыми контактными точками исключают подобные явления.
Рекомендуется делать отдельную систему заземления путем закапывания медного стержня в землю на глубину от 2,4 до 3 м, в зависимости от расположения грунтовых вод. Электрическое сопротивление между деталью и землей не должно превышать 10 Ом. Необходимо проводить регулярные проверки заземления с помощью мегаомметра как часть планово-профилактических мероприятий.
2. Прочность и устойчивость положения. Подвески должны быть легкими, но достаточно прочными, выдерживать необходимые операции при загрузке/разгрузке изделий, успешно функционировать в условиях нагрева. Жесткость конструкции должна сводить к минимуму качание и повороты, обеспечивая стабильную и постоянную ориентацию детали. Подвески должны хорошо входить в сцепление с конвейером и двигаться равномерно, не допуская раскачивания деталей более чем на 2-3 см в любом направлении при прохождении деталей через зону окрашивания. При использовании автоматических распылителей с разной направленностью факела (манипуляторы, роботы и др.) могут потребоваться еще более строгие допуски для выполнения работы надлежащим образом.
Устойчивость подвески и детали также важна во время проведения операций химической очистки и промывки, во время которых на детали распыляются вода и химикаты под достаточно большим давлением.
Таким образом, подвески должны стабильно удерживать детали во время движения конвейера, но быть подвижными, возвращаться в надлежащее положение после наклонов, спусков и поворотов конвейера.
3. Прочное крепление на конвейере. Крепление подвесок на конвейере должно быть таким, чтобы свести к минимуму его раскачивание и колебание. Помимо этого, должно быть предусмотрено достаточное пространство между креплением крючка на конвейере и деталью (хвостовик). Минимальное расстояние между верхней частью детали и креплением подвеса к конвейеру (см. рис. 6.3) составляет 60 см. Если деталь находится ближе к узлу конвейерного крепления, могут возникнуть проблемы, связанные с попаданием порошка в конвейерный тракт и на цепь. При коротком хвостовике подвески верх деталей может плохо покрываться порошком или, наоборот, на них может попадать грязь с конвейера, что может стать причиной загрязнения покрытий.
Следует обратить внимание на правильную эксплуатацию подвесок и требуемое расположение на них деталей. Детали должны быть расположены таким образом, чтобы проходить через зону распыления порошка всеми поверхностями, допускаемое отклонение по отношению к рабочей стороне автоматического окрасочного оборудования не должно превышать 5°. Если это невозможно, окрасочное оборудование должно быть установлено соразмерно углу подвески детали. При этом все детали должны висеть под одним углом, чтобы предотвратить их столкновение с распылителями.
Если на одном подвесе крепятся несколько деталей, главная поверхность каждой обрабатываемой детали должна быть в той же плоскости, что и у деталей вверху, внизу или сбоку. Обычно при этом допускается отклонение в 2-3 см, за исключением случаев, когда используется сложное многоосевое движение автоматического распылителя. В этих случаях конструкцию необходимо согласовывать с поставщиком оборудования.
Детали должны висеть в одинаковом профильном окне для обеспечения однородности покрытия и устранения переустановок распылителя. Установка деталей на одинаковом начальном уровне позволит оператору отключать все нижние распылители, если они не используются для нанесения покрытия на более короткие детали, которые не заполняют все окно. Это значительно снижает вероятность избыточного распыления и, следовательно, повышает эффективность окрасочных работ. В некоторых высокоавтоматизированных системах высота детали определяется автоматически и включаются соответствующие распылители, чтобы порошковый материал попадал на деталь, а не в пустое пространство.
Необходимо следить за контактными точками подвесок. Контактные точки между деталью и подвеской, а также между подвеской и конвейером особенно важны для достижения максимальной эффективности окрашивания. Обычно одной контактной точки на детали достаточно для хорошего заземления. Однако для обеспечения более надежного заземления детали желательно иметь несколько контактных точек. Контактные точки между конвейером и деталью должны поддерживаться чистыми, свободными от краски, чтобы обеспечить хорошее заземление. Подвески для нескольких деталей должны загружаться полностью, чтобы исключить потери порошка в неиспользуемых местах.
Там, где это возможно, место контакта детали с подвеской следует сконструировать так, чтобы защитить его от попадания краски, это повышает надежность заземления. Для обеспечения лучшего контакта шток подвеса должен быть заостренным. Это обеспечит лучшее прохождение тока в месте контакта с деталью.
Важно также установить режим регулярного обслуживания для очистки, регулировки и/или замены крюков на постоянной основе. Приходится подчеркнуть еще раз, что недостаточное заземление вызывает плохое электростатическое притяжение частиц порошка, приводящее к дорогостоящим отбраковкам окрашенных изделий, а также представляет потенциальную опасность в работе.
В процессе работы не исключаются случаи экранирования деталей и стирания покрытий. Экранирование может происходить, если какая-либо часть подвески находится слишком близко к детали. В этих местах могут образоваться непрокрасы или тонкая пленка, что может привести к браку. Это может происходить и в тех случаях, когда вес подвески больше, чем вес покрываемой детали. Для уменьшения этого эффекта требуется, чтобы любая часть подвески была удалена от окрасочного оборудования как минимум на 5 см больше, чем деталь. Для исправления покрытия используют ручное подкрашивание. Однако это не всегда дает нужный эффект.
При окрашивании следует учитывать плотность загрузки деталей на конвейере. Максимально близкое расположение подвесок на конвейере и полная их загрузка дают положительный результат в отношении производительности и равномерности окрашивания. Очевидно, что чем меньше пустого пространства будет проходить перед распылителями, тем меньше порошка будет попадать в возвратную систему. Однако появляется опасность получения покрытий неравномерной толщины из-за неравномерного обтекания деталей порошком (случай экранирования). Для хорошего окрашивания деталей рекомендуется соблюдать расстояние между ними, равное удвоенной глубине проникновения порошка. В противном случае применяют устройства для вращения подвесок на 90° для равномерного прокрашивания плотно размещенных деталей.
Важным фактором эффективной и безопасной работы окрасочного оборудования является регулярная и тщательная очистка подвесок и крючков. Существует несколько видов очистки: химическая, обжиг и другие (см. гл. 12). Конструкция подвески должна позволять ее очистку. Так, очистка обжигом требует высоких температур, которые могут повредить подвес, деформировать его или привести к отпуску стали. В этом случае должен быть спроектирован более тяжелый подвес с использованием материалов, которые выдерживают высокие температуры (до 600 °С), также должно учитываться удаление остатка (золы), остающегося после обжига. Химические или солевые ванны обычно меньше повреждают подвесы, но создают проблемы по защите окружающей среды.
Важным аспектом при конструировании подвесок является легкость загрузки и разгрузки деталей. Данные операции должны выполняться по возможности с наименьшей нагрузкой на персонал. Подвески, которые трудно загружать, приводят к лишней трате времени на их комплектование.
Наконец, следует учитывать стоимость изготовления подвески и ее окупаемость. Этот фактор часто является основным при их конструировании. На рынке имеются стандартные подвески, производимые в больших количествах. Если какие-либо из них отвечают производственным требованиям, нужно рассмотреть возможность их приобретения. Конструировать свой собственный подвес желательно в том случае, если он будет применим для деталей разной формы, т. е. будет универсальным.
Правильно сконструированная подвеска снижает количество бракованных деталей, а также уменьшает необходимость проведения частой очистки и обслуживания. Все это экономит время и деньги.
9.2. Зачистка и ремонт подвесок
Зачистка крючков и стоек от налипших и отвердевших порошковых красок представляет собой важное звено производственной работы. По мере того как покрытия становятся более устойчивыми в химическом и механическом отношении, задача быстрого их удаления становится более сложной. Степень чистоты крючков и стоек может оказывать непосредственное влияние на качество, производительность и четкость работы установки. В настоящей главе рассматриваются различные методы зачистки подвесок, позволяющие обеспечить получение качественного покрытия.
Частота зачистки крючков и стоек определяется рядом факторов. К наиболее важным из них относятся:
- снижение эффективности осаждения порошковой краски на изделиях;
- загрязнение изделий, вызванное осыпанием налипшего порошка от крючков и стоек;
- помехи для правильной подвески и/или ориентации деталей;
- избыточная нагрузка на конвейерную систему из-за наслоения на подвесках порошкового материала.
Частоту операций по зачистке крючков и стоек необходимо регламентировать; график составляется с учетом количества используемой на участке порошковой краски. Интервал регулярной зачистки подвесок должен быть установлен и оформлен документально.
Существуют правила, соблюдение которых способствует увеличению интервалов между операциями очистки подвесок.
При работе всегда следует полностью загружать подвески; на частично загруженные подвески порошка осаждается больше, так что требуется более частая зачистка.
Конструировать стойки надо таким образом, чтобы не они, а изделия представляли собой мишень для наносимой порошковой краски.
Следует отключать оборудование для нанесения порошковой краски, когда через кабину проходят стойки без деталей.
Необходимо обеспечивать надлежащее заземление для системы нанесения порошковой краски. Максимальное сопротивление цепи заземления должно составлять 10 Ом.
Методы зачистки
На практике применяется множество методов зачистки
Механические:
- Стальная дробь
- Песок
- Гранулы полимера
- Шарики сухого льда
- Стеклянные шарики
- Водяные струи
Тепловые:
- Выжигание
- Отжиг
- Псевдоожиженный слой
Термохимические:
- Соляной расплав
Химические:
- Растворители
- Водные системы
Каждая методика имеет свои возможности, недостатки и преимущества. При оценке методов зачистки следует учитывать следующие факторы: скорость и полноту зачистки; возможность обработки отдельных деталей, мелких или крупных партий; совместимость с длительным воздействием на стойки; удобство автоматизации.
Быстрая зачистка может дать возможность быстрого возврата стоек в производственный процесс, снижая, таким образом, количество дополнительных стоек, которые могут потребоваться. Наличие или отсутствие тщательной зачистки будут диктовать, насколько интенсивными должны быть операции вторичной очистки. Если процесс зачистки приводит при длительном использовании к деформации или иному повреждению стоек, то при сравнении различных альтернатив зачистки должны приниматься в расчет время и стоимость их ремонта.
Механические методы зачистки основаны на разрушении или истирании отвержденного покрытия. Интенсивность струйной зачистки можно регулировать силой или скоростью струи, а также твердостью используемого абразива. Воздействие стальной дроби является наиболее жестким, гранул полимера - наиболее мягким.
Для зачистки стоек и крючков при обслуживании обычно используются пескоструйная или дробеструйная обработка с использованием стальной дроби и обработка водяными струями. Использование шариков углекислоты ("сухого льда") или гранул полимера, обычно применяемых для удаления старых или бракованных покрытий с тонких или чувствительных подложек, например алюминия, неприемлемо для зачистки крючков и стоек. Механические методы зачистки могут использоваться в сочетании с другими методами, такими как выжигание или отжиг. Потенциальным недостатком методов механической зачистки являются малые размеры "мишени", которую представляют стойки и крючки для струй абразивного материала. Это требует точного направления струи для достижения оптимальных результатов. Кроме того, излишняя интенсивность струйной обработки может привести к механической деформации тонких секций стоек.
Механическим методом можно обрабатывать подвески партиями либо по одной, в зависимости от размеров. Продолжительность процесса может изменяться в зависимости от типа абразива и природы и количества материала покрытия, подлежащего удалению. Обычно продолжительность цикла составляет от 30 до 120 мин.
Тепловые методы зачистки - выжигание, отжиг и очистка в псевдоожиженном слое абразива. Методы тепловой зачистки основаны на разрушении или разложении органических компонентов отвержденного покрытия. При достаточно высоких температурах и достаточном времени выдержки органические компоненты покрытия превращаются в кокс. В этом углеродном остатке присутствуют также неорганические компоненты (пигменты, наполнители и т. д.). По завершении цикла термообработки эти остатки удаляются с поверхности промывкой водой, пескоструйной обработкой или какими-либо другими механическими средствами. Подвески, очищаемые данными методами, должны быть устойчивы к воздействию высоких рабочих температур (около 650 °С). Некоторые металлы, такие как магний, по причине их воспламеняемости нельзя обрабатывать этими методами. Рабочая температура данного процесса может также привести к снижению упругости стальных пружинных держателей или твердости других металлов.
Отжиг представляет собой операцию по очистке подвесок в печи партиями. После загрузки температуру в печи постепенно поднимают до-340-400 °С. По мере возрастания температуры в печи органические вещества, присутствующие в покрытии, разлагаются. Их обычно дожигают в камере термического или каталитического дожига. В зависимости от массы загруженных деталей и присутствующего на них покрытия в некоторых случаях требуется пламегашение с использованием, например, струи воды или пара, для одновременного контроля за температурой после того, как покрытие достигнет температуры самовоспламенения и/или разложения.
Для удержания подвесок в печи используются тележки и/или полки. Продолжительность процесса зависит от массы удаляемого материала покрытия и составляет обычно от 3 до 6 ч.
При зачистке выжиганием подвески подвергаются воздействию высокотемпературной окружающей среды, в буквальном смысле выжигающей покрытие. Обычный диапазон рабочих температур для данного процесса очистки составляет от 540 до 650 °С. Благодаря высокой температуре продолжительность цикла очистки мала, и во многих случаях такая очистка может выполняться без удаления подвесок из производственной линии. Скорость линии для проведения процессов выжигания составляет 0,15-1,8'м/мин и может быть обеспечена путем использования специальной линии или ответвления, если скорость конвейера для нанесения покрытия превышает эту скорость. Продолжительность процесса может составлять от 1 до 4 мин, в зависимости от того, какое количество материала покрытия должно быть удалено.
Подвески, подлежащие зачистке, должны выдерживать указанную выше рабочую температуру. При зачистке выжиганием предусматриваются быстрое охлаждение в воде и вторичная очистка для удаления углеродного слоя. Это обеспечивает абсолютную чистоту стойки или крючка на выходе из камеры.
При очистке в псевдоожиженном слое в качестве теплоносителя используются нагретый газ и абразивы, такие как оксид алюминия или диоксид кремния (песок или кварц). Путем продувания воздуха и газообразных продуктов сгорания (получаемых от сжигания горючего газа) через слой инертных частиц их переводят в псевдоожиженное состояние. Горячие частицы вместе с воздухом и газообразными продуктами сгорания быстро нагревают подвески до рабочей температуры, обычно 430 °С. Органические компоненты, образующиеся при разложении покрытия, испаряются, оставляя после себя зольный остаток. Некоторая механическая очистка или обтирка осуществляются за счет движения псевдоожиженной среды. Часто при использовании данного процесса не требуется никаких операций вторичной очистки для удаления золы. Продолжительность цикла очистки, в зависимости от массы удаляемого покрытия, составляет от 30 до 60 мин. В такой системе подвески обычно обрабатываются партиями. Количество подвесок в такой партии зависит от их размеров и ограничений, налагаемых оборудованием.
Термохимический метод представляет собой комбинацию теплового и химического воздействия на материал покрытия. Наиболее распространенным примером промышленных систем термохимической очистки являются ванны с солевым расплавом. Комбинация воздействия химических окислителей и повышенной температуры приводит к быстрому (от нескольких секунд до нескольких минут) удалению покрытия при 430-480 °С. Большая скорость и полнота зачистки позволяют устанавливать системы с солевым расплавом в производственной линии и обрабатывать подвески при рабочей скорости конвейера. После извлечения из ванны подвески промывают в воде комнатной температуры для охлаждения и удаления остатков соли, присутствующей на поверхности. Никаких операций вторичной очистки обычно не требуется.
Химические методы зачистки имеют две разновидности: горячая и холодная. Обе они основываются на нарушении целостности покрытия под действием химических реагентов. Проводятся исследования и выполняются разработки с целью получения наиболее эффективных средств, воздействующих на самые разные виды органических покрытий.
Средства горячей химической зачистки обычно представляют собой водные растворы каустической соды или других щелочей с соответствующими присадками, поверхностно-активными веществами, ускорителями и ингибиторами. Их разрушающее действие заключается в омылении полимера покрытия щелочью. Это приводит к размягчению покрытия с его последующим набуханием до такой степени, что оно самостоятельно отслаивается от подвески или приходит в такое состояние, что легко удаляется при промывке водой. Стойкость к разрушению разных покрытий не одинакова. Например, покрытия из традиционных красок легко поддаются омылению горячими щелочными составами, в то время как обычно используемые современные системы значительно более стойки к воздействию таких средств. Кроме того, многие активные присадки, которые когда-то применяли в составах для горячей очистки, изъяты из производственных процессов вследствие ограничений, связанных с охраной окружающей среды и/или здоровьем и безопасностью людей.
В этом процессе подвески могут обрабатываться партиями с продолжительностью цикла от 5 до 120 мин - в зависимости от типа и количества удаляемого материала покрытия.
Средства холодной химической зачистки обычно представляют собой системы на основе растворителей. Исторически наиболее эффективные средства такой зачистки основывались на метиленхлориде с соответствующими активаторами, ускорителями и ингибиторами. Эти системы уже не используются широко вследствие неблагоприятного воздействия метиленхлорида на окружающую среду и здоровье людей. Эффективные активаторы, такие как фенол или его производные, также уже не применяются в производстве.
Этот процесс может использоваться для обработки подвесок партиями с продолжительностью цикла от 5 до 120 мин - в зависимости от типа и количества удаляемого материала покрытия.
Ремонт подвесок
Согнутые или сломанные подвески создают множество проблем при нанесении покрытий. Поэтому все подвески, стойки, приспособления и т. д., используемые для навешивания деталей в системах нанесения покрытий, должны периодически осматриваться и ремонтироваться. Подвески лучше всего ремонтировать сразу же после их зачистки. Это наилучшее время для выявления дефектов подвесок, которые могли образоваться в процессе зачистки, и наиболее удобное время для ремонта без ущерба для работы всей производственной установки.
Ремонт подвесок необходим, прежде всего, для уменьшения возможности повреждения оборудования для нанесения покрытий. Хорошо известен факт, что согнутые или сломанные подвески являются основной причиной остановок конвейера и повреждения оборудования.
Следующая причина, по которой необходим ремонт подвесок, относится к производству. Например, если на стойке для деталей нельзя разместить желаемое число деталей из-за недостаточного количества крючков, то производство будет также страдать.
Фактически наиболее частыми проблемами, вызываемыми неисправными подвесками, являются неравномерность толщины пленки и неполное укрытие поверхности.
