30.Технологія фарбування машин та агрегатів. Контроль якості.

Загальні відомості. Фарбування машин, а також агрегатів, вузлів і деяких деталей виконується з метою створення покриттів на металевих і дерев'яних поверхнях, які захищають їх від впливу оточуючого середовища, корозії металу і гниття деревини, а також у декоративних цілях для забезпечення вимог технічної естетики. Для фарбування використовують різні лакофарбові матеріали (рідкі або пастоподібні багатокомпонентні речовини, які при на- несенні тонким шаром на тверду поверхню висихають з утворен- ням плівки — лакофарбового покриття, яке утримується на по- верхні силами адгезії).

До лакофарбових покриттів ставляться, такі основні вимоги: висока адгезія до поверхні виробу, газо- і водонепроникність, ме- ханічна міцність, стійкість проти зношування і хімічна стійкість.

Надійність покриття залежить від зовнішніх факторів, які руйнують фарбовий шар, і рівня технологічного процесу фарбу- вання. Точне дотримання технологічного процесу може сприяти значному обмеженню виливу шкідливих дій, тобто збільшенню строку служби покриття.

У процесі експлуатації лакофарбове покриття сільськогоспо- дарської техніки змінюється під впливом сонячної радіації, пере- паду температур і атмосферних опадів, різних видів забрудне- ності, механічних впливів тощо. Ці зміни відбиваються на фізико- хімічних і механічних властивостях покриття і викликають його старіння і руйнування. Основною причиною старіння є хімічні процеси, які спричиняють руйнування структур (деструкцію) ла- кофарбового покриття: розрив ланцюгів макромолекул, зменшення їх розміру тощо, при цьому одночасно проходить і процес по- дальшої полімеризації (структурування) лакофарбового покриття, який призводить до підвищення твердості та знилсення пластич- ності плівки. Руйнуючі впливи деструкції інтенсивиіші. Крім того, па пофарбованій поверхні мають місце і процеси електрохімічної корозії.

Руйнування лакофарбового покриття пов'язане також із фі- зичними процесами: розтріскуванням покриття внаслідок різних коефіцієнтів теплового розширення плівки і підфарбованого ме- талу, впливом вібрацій і ударів, ерозійним руйнуванням покриття під дією пилу, грунту, оброблюваного матеріалу тощо.

Зовнішньою ознакою початку старіння лакофарбових покриттів є втрата блиску і милення (на пофарбованій поверхні з'являється білий порошок —дрібні частинки пігменту, які входять до складу лакофарбпого покриття і легко видаляються).

Оскільки сільськогосподарська техніка експлуатується в умо- вах підвищеної запиленості, де можуть міститися агресивні ре- човини (добрива, хімікати), і зберігається часто на відкритих майданчиках, піддаючись температурним коливанням і опадам, лакофарбові матеріали потрібно правильно вибирати, щоб попи могли захистити поверхню техніки.

Лакофарбові матеріали складаються із таких основних ком- понентів:

плівкоутворювальних речовин — оліфи (на основі рослинних масел і синтетичних смол), бітумів, асфальтенів і ефірів, які сприя- ють склеюванню пігментів і наповнювачів і утворенню після виси- хання твердої, тонкої корозійностійкої плівки;

пігментів — порошкоподібних природних і синтетичних кольо- рових окислів і солей металів, нерозчинних у воді, розчинниках і плівкоутворювальних речовинах, які надають покриттю необхід- ного кольору (залізний сурик, свинцеві білила, синій кобальт то- що), а також подрібнених металевих порошків (алюмінієвої пуд- ри, золотистої бронзи тощо);

розчинників —органічних летких рідин (ацетону, уайт-спіриту, бензолу, ксилолу, сольвенту), які розчиняють плівкоутворюючі речовини;

розріджувачів — багатокомпонентних органічних рідин, при- значених для доведення лакофарбових матеріалів до рекомендує- мо! в'язкості (речовини подібні до розчинників, але значно де- шевші), а також для їх розрідження у випадку загустіння у період зберігання.

До лакофарбових матеріалів можуть входити також:

пластифікатори (для підвищення еластичності покриття); сика- тиви (для прискорення затвердження плівкоутворюючих речовин); наповнювачі (порошкоподібні неорганічні речовини — крейда, као- лін, білила тощо), нерозчинні у воді, розчинниках, плівкоутворю- ючих речовинах, які вводять для міцності, зменшення вартості покриття; спеціальні добавки, наприклад, для морозостійкості ла- кофарбового покриття.

До основних видів готових лакофарбових матеріалів відносять- ся лаки, фарби, емалі, грунтівки і шпатлівки.

Лак— це розчин плівкоутворюючих речовин в органічних роз- чинниках або воді, який після висихання утворює тверду прозору однорідну плівку (бітумні лаки, утворюють непрозору плівку).

Фарба — суспензія пігменту або суміші пігментів з наповню- вачами на оліфі, маслі, емульсії, латексі, яка після висихання утворює непрозору однорідну плівку.

Емаль — суспензія пігменту або суміші пігментів з наповнюва- чами у лаці, яка після висихання утворює непрозору тверду плів- ку з різним блиском і фактурою поверхні.

Трутівка— суспензія пігменту або суміші пігментів з напов- нювачами у плівкоутворюючій речовині, яка після висихання утво- рює непрозору однорідну плівку з хорошою адгезією до підкладки і покривних шарів.

Шпаклівка — густа в'язка маса Із суміші пігментів з наповню- вачами у плівкоутворюючій речовині, призначена для заповнення нерівностей і зглажування фарбуємої поверхні.

Всі лакофарбові матеріали діляться на групи залежно від основних плівкоутворюючих, які входять до їх складу і мають своє позначення наприклад, масляні-МА, нітроцелюлозні — НЦ, нен- тафталієві — ПФ, гліфталеві — ГФ, бітумні —БТ, епоксидні — 311 тощо. Всередині цих груп лакофарбові матеріали класифікуються за ознакою переважного призначення: атмосферостійкі — 1, для роботи у приміщеннях — 2, консерваційні — 3, водостійкі — 4, спе- ціальні— 5, маслобензостійкі — 6, хімічно стійкі — 7, термостій- кі — 8, електроізоляційні — 9, грунтівки — 0, шпаклівки — 00 тощо.

У позначенні лакофарбового матеріалу зазначають: вид мате- ріалу (лак, фарба, емаль, груптівка, шпаклівка), плівкоутворюючу печовину (МА, ПФ, ГФ, НЦ тощо), номер групи переважного при- значення, присвоєний матеріалу порядковий номер, колір тощо.

Для лакофарбових матеріалів, які не містять органічних роз- чинників (водорозріджувальних, порошкових, водоемульсійних), після найменування лакофарбового матеріалу ставлять буквепний індекс: П — фарба порошкова, В — фарба водорозріджувана, З — фарба водоемульсійна, Б — лак без активного розчинника. На- приклад, фарба З-ВА-524: 3 — емульсійна, ВА — полівенілацетат- на, 5 — спеціальна, 24 регістраційний номер.

Технологія фарбування машин. Покриття із лакофарбових ма- теріалів роблять, як правило, багатошаровими і складаються із:

шару грунтівки — для забезпечення міцного зв'язку між по- верхнею, що фарбується, і наступними шарами фарби;

шару шпаклівки (місцевої або загальної) —для згладжування нерівностей поверхні. Шпаклівка повинна мати хороші механічні властивості навіть у товстому шарі;

одного або кількох фарбових шарів (основний елемент покрит- тя), який повинен мати задовільну покривну здатність, механічну міцність, газо- і водонепроникність, не бути токсичним і пожежо- небезпечним.

Загальна товщина лакофарбового покриття невелика — у се- редньому 100 мкм. У випадку збільшення товщини шару приско- рюється руйнування покриття через вібрації пофарбованих повер- хонь і різке коливання температури. Шар меншої товщини ні вид- ше зношується і не забезпечує захисту пофарбованої поверхні від корозії.

Підготовка поверхонь до фарбування і послідовне нанесення шарів лакофарбових покриттів становить основу технології фар- бування машин та їх складових частин.

На різних стадіях процесу нанесення лакофарбових матеріалів можуть використовуватися різні технологічні способи, застосуван- ня яких залежить від призначення операцій, конструктивних особ- ливостей об'єктів фарбування і необхідності місцевого або загаль- ною фарбування, а також від спеціалізації І програми ремонтного виробництва.

Агрегати і деякі складові частини машин (двигуни, рами, мос- ти, баки тощо) фарбують до встановлення їх на машину. Кабіну, капоти та інші зовнішні складові частини машин попередньо грун- тують І остаточно фарбують після загального складання.

Підготовка поверхні до фарбування передбачає знімання старої фарби, видалення, корозії, зачищення І знежирювання деталей (див. п. 2.5).

Дефекти поверхонь (зминання, подряпини тощо) усувають за- чищенням ручними, електро- і пневмошліфувальнимй машинками.

Знежирювання об'єктів фарбування викопують у мийних ма- шинах розчинами СМЗ або парострумшшим способом — парово- дяним (або з додаванням СМЗ) струменем при температурі 60—

95 °С і тиску 0,8—2 МПа.

Ділянки поверхонь, покритих іржею, перед фарбуванням оо- робляють перетворювачами іржі, основним компонентом яких є ортофосфорна кислота. Вони перетворюють продукти корозії за- ліза у захисний шар хімічно стійких нерозчинних з'єднань, які мають високу адгезію до поверхні металу. Шар розпушеної і ша- рової іржі попередньо видаляють механічним шляхом, а потім

знежирюють уайт-спіритом.

Наявність' на поверхні об'єкту фарбування навіть невеликої кількості забруднень (більше 0,005 мг/с.м²) суттєво знижує або навіть усуває можливість утворення адгезійних зв'язків між по- верхнею, що фарбують, і покриттям.

Грунтування виконують, як правило, розпилюванням грунту на підготовленій поверхні. Для міцного зчеплення з поверхнею шар грунту потрібно добре просушити. Більшість грунтівок (крім фос- фотуючих ВЛ-02, ВЛ-023) рекомендується сушити при 100 -110 °С протягом 30 хв. Грунтівки-иерстворювачі іржі готовлять безпо- середньо перед використанням шляхом змішування основи і кис- лотного затвердника у співвідношенні: на 100 масових частин основи грунту додають 3 масові частини 85%-ного розчину орто- фосфорної кислоти. Витрата грунту для одношарового покриття не исосвищує 150 г/м², тривалість висихання при температурі 18—22'X становить не більше 24 год. Строк зберігання грунту з ортофосфорною кислотою —пс більше доби.

Шпаклювання виконують пензлем, розпилювачем, а для зароб- ки більш глибоких нерівностей — вручну, шпателем. Шпаклівку наносять тонким шаром кілька разів так, щоб загальна товщина покриття не перевищувала допустимої для кожної шпаклівки: алкідностирольної —о'і мм, нітрошпаклївки — 0,5, епоксидної міс- цями до 2—5, масляних і гліфталевих — 2 мм. Після висихання кожного шару покриття поверхню шліфують для покращення зчеп- лення між шарами. Шліфування виконують водостійкою шкуркою, сильно змочуючи поверхню водою. Для проміжного шпаклювання застосовують шкурки 8 або № 6, для остаточного № 4 або № 5, надіті па шліфувальний блок, виготовлений із вулканізацій- ної гуми. Шліфування виконують вручну ручними електричними (ИЗ-2102А, ИЗ-2ЮЗА) і пневматичними (І'Д-1, ОПМ-3, ОПМ-4) машинками.

Основним методом нанесення лакофарбових матеріалів е по- вітряне розпилення, яким наносять до 70 % лакофарбпих матеріа- лів. При цьому застосовують установку, яка працює так. Стиснуте повітря із ресивера компресора по шлангу подається у масловІ- докремлювач, у якому очищається від води і масла, і далі по шлангу до фарборозпилювача, а по шлангу через редуктор тиску у фарбонапірний бак. Під тиском повітря лакофарбовий матеріал при відкритому крані із фарбонапірного бака по трубці і шлангу п^;дводиться до фарборозпилювача. Повітря і лакофарбовий мате- ріал подаються у фарборозпилювач одночасно. Лакофарбовий ма- теріал при виході із сопла фарборозпилювача зустрічає струмінь стиснутого повітря, подрібнюється ним, захоплюється і наноситься па поверхню у розпиленому стані.

Якщо обсяг робіт невеликий, застосовують фарборозпилювачі, у яких лакофарбний матеріал подається силою тяжіння із не- великого бачка, розміщеного па корпусі фарборозпилювача.

Існують фарборозпилювачі із внутрішнім і зовнішнім змішуван- ням. У перших лакофарбовий матеріал змішується з повітрям у камері перед розпилювальним соплом, в який обидва компоненти надходять під тиском, у других — підведене до сопла стиснуте повітря з великою швидкістю спрямовується у кільцевий отвір МІЖ матеріальним і повітряним соплами і, захоплюючи навколишнє повітря, створює розрідження перед матеріальним соплом. Якість розпилювання у останньому випадку добра, але збільшується ту- маноутворення.

Промисловістю виготовляються фарборозпилювачі із зовнішнім змішуванням таких марок: КРУ-1, КР-20, КР-10-1, СО-72, ЗИЛ.

Залежно від величини надлишкового тиску фарборозпилювачі бувають середнього (0,25—0,55 МПа) і низького (до 0,15 МПа) тиску. Відстань від головки розпилювача до поверхні, що фарбує- ться, для плоского струменя повинна становити 250—350 мм, для круглого — не більше 400 мм.

До недоліків повітряного розпилювача відносяться втрати ла- кофарбного матеріалу (20—40 %), необхідність застосування руч- ної праці в умовах, шкідливих для здоров'я, і складного облад- нання — розпилювальних камер з потужною вентиляцією і очис- ними пристроями.

Під час безповітряного фарбування розпилювальний лакофарб- ний матеріал подається насосом під високим тиском до сопла розпилювача, у якому набуває швидкості, вищої за критичну при даній в'язкості. Матеріал розпилюється у результаті перетворення потенціальної енергії рідини, яка знаходиться під тиском 10— 20 МПа, у кінетичну при виході із сопла . фарборозпилювача. Внаслідок падіння тиску у струмені до атмосферного звільняються сили, які намагаються розширити лакофарбний матеріал. Легко- летка частина розчинника випаровується із збільшенням об'єму і подрібнює лакофарбний матеріал. Промисловістю випускаються установки ФАКЕЛ-3, ВЕЄР-1 тощо.

Застосовують також розпилювання лакофарбових матеріалів під високим тиском (4—10,0 МПа) з нагріванням до 40—100°С. Від нагрівання знижується поверхневий натяг і в'язкість лако- фаобових матеріалів, що дає можливість розпилювати більш в'язкі лакофарбні матеріали ї отримувати покриття товщиною до 25— ЗО мкм за одну технологічну операцію.

Метод струминного обливання передбачає обливання виробу лакофарбовими матеріалами із системи сопел і витримування у паровій зоні (пазах розчинників) для грунтівки 8—10 хв, для ема- лей 10—14 хв.' Концентрація парів розчинників — 15—20 мг/л. У цих умовах випаровування розчинників уповільнюється, що сприяє рівномірному розтіканню лакофарбового матеріалу по по- верхні і утворенню рівномірного за товщиною покриття.

Метод занурення застосовують для виробів, до обробки яких не ставляться високі вимоги. У цьому випадку вироби повністю занурюють у ванну з лакофарбовими матеріалами, потім вийма- ють і витримують для стікання надлишку матеріалу.

Фарбування в електричному полі високої напруги заключається в тому, що між двома електродами, що знаходяться під напругою І розміщені на деякій відстані один від одного, створюється елек- тричне поле. Одним із електродів є виріб, що фарбується, (пози- тивний заземлений електрод), а другим - коронуючий електрод (негативний). У створене між ними постійне електричне поле ви- сокої напруги вводять розпилений лакофарбний матеріал, частин- ки якого," заряджаючись від іонізованого повітря або кромки електроду, рухаються по силових лініях електричного поля і осі- дають на" заземленому виробі, утворюючи на його поверхні рівно- мірне покриття.

Для нанесення покриттів у електростатичному полі використо- вують пневматичні, безповітряні або відцентрові електростатичні розпилювачі. В електростатичному полі можна наносити покриття тільки із лакофарбових матеріалів, які мають певні електрофізич- ні властивості: питомий об'ємний опір (1-Ю³—1-Ю⁷ Ом-см) і діелектричну проникність 6—10. Для надання цих властивостей у лакофарбові матеріали вводять розчинники (РЗ-1В, РЗ-2В, РЗ-ЗВ тощо).

Якість фарбування виробів в електричному полі залежить не тільки від електричних властивостей лакофарбового матеріалу, але й від напруги на короиуючих електродах, відстані від них до поверхні, що фарбується, прийнятої напруги на електродах, в'язкості лакофарбових матеріалів, вологості і температури у фар- бувальній камері. Промисловістю виготовляється стаціонарне автоматичне обладнання, яке працює при напрузі 100—140 кВ і ручне — ЗО кВ (УЗРЦ-4, УЗРЦ-5 і УГЗР-З).

Сушіння лакофарбових покриттів передбачає перетворення ла- кофарбної плівки у тверде покриття (тобто процес ллївкоутво- рення).

Процес сушіння, можна розділити на два періоди: інтенсивного випаровування розчинника і утворення просторових структур у результаті хімічних процесів окислення, конденсації і полімери- зації.

Залежно від умов матеріалів, організації виробництва і вимог до покриття сушіння може бути природним (холодним) при тем- пературі повітря 18—23^СС або штучним при підвищених темпе- ратурах. За тепловим впливом на поверхню розрізняють конвек- ційний, терморадіаційпий і терморадіаційно-конвекційний способи.

При конвекційному способі тепло передається виробу під час безпосереднього контакту плівки фарби з гарячим повітрям, ви- паровування розчинників починається з поверхні покриття з утво- ренням зовнішньої твердої плівки, внаслідок чого утруднюється вихід летких речовин із нижніх шарів фарби, що може призвести до утворення на покритті пор і тріщин. Тому виріб потрібно на- грівати з малою швидкістю для рівномірного випаровування роз- чинника із покриття.

Терморадіаційне сушіння заключаеться в тому, що інфрачерво- ні промені безпосередньо нагрівають виріб через шар фарби і сушіння покриття починається із середини. Від поверхні деталі пари розчинника вільно виходять через рідкий шар покриття. Джерелом інфрачервоних променів є дзеркальні лампи розжарю- вання потужністю 250 і 500 Вт і трубчасті слсктропагрівачі. До недоліків тер морадіацінного способу відносяться:

нерівномірне висихання плівки пофарбованих поверхонь виро- бів складної конфігурації внаслідок різної відстані до поверхні генератора випромінювання;

економічна недоцільність застосування цього методу для литих виробів із стінками товщиною понад ЗО мм;

неможливість сушити світлі емалі, які жовтіють під впливом інфрачервоних променів.

Терморадіаційно-конвекційний спосіб заключаеться в тому, що виріб нагрівають терморадїаційним і конвекційним способами, які дозволяють проводити гаряче сушіння як зовнішніх поверхонь виробу, опромінюваних інфрачервоними променями, так і недосяж- них поверхонь. Цей спосіб застосовують для сушіння в одній каме- рі виробів різної конфігурації і розмірів.

Контроль якості лакофарбових покриттів. Якість покриття оці- нюють за зовнішнім'видом (блиском, видимими включеннями, хви- лястістю тощо) і •іовщиіюю покриття. Дуже тонка плівка може пропускати вологу і гази, сприяючи передчасному руйнуванню поверхні. Дуже товста плівка легко розтріскується і відшаровує- ться. Для визначення товщини лакофарбового покриття викори- стовують прилади, принцип дії яких грунтується на зміні сили тяжіння магніту до ферромагнітної підкладки (поверхні деталі)/ залежно від товщини шару покриття.