10.4. Технологія нанесення лакофарбових покриттів
Поряд із властивостями елементів, що входять до складу лакофарбових матеріалів, важливого значення набуває технологія їхнього нанесення. Процес нанесення можна розбити на наступні основні операції:
• для вантажних вагонів: підготовка металевих, дерев'яних поверхонь для фарбування, ґрунтування, фарбування;
• для зовнішніх поверхонь кузовів пасажирських вагонів: підготовка поверхонь для фарбування, ґрунтування, шпатлювання, шліфування, виявляюче фарбування, остаточне фарбування, сушіння пофарбованих поверхонь.
Підготовка металевих поверхонь забезпечує міцне зчеплення (адгезію) ґрунтовки з офарблює поверхностью, що.
Особливо шкідливим із всіх забруднень поверхні є корозія. Вона порушує з'єднання шаруючи фарби з офарблюємою поверхнею. Крім того, корозія, наявна спочатку в незначній кількості, із часом навіть під шаром фарби збільшується в обсязі. Це приводить до розриву плівки фарби спочатку в окремих точках, а потім на цілих ділянках.
Видалення корозії, залишків старої фарби з поверхні є важкою й трудомісткою роботою, тому процес очищення необхідно максимально механізувати.
У цей час застосовують наступні методи очищення: механічне, хімічне й термічне очищення. Механічне очищення застосовується при місцевому розчищенні невеликих площ на стінах і дахах вагонів, для чого використають переносні механізовані машинки, оснащені різним інструментом, що зскрібає (дротові щітки, шарошки, иглофрези). При більших обсягах робіт ці пристрої неефективні через низьку продуктивність, сильного шуму й високої запиляємості в зоні очищення.
Найефективнішими методами очищення кузовів є дробеструйне або дробеметне очищення.
При дробеструйному очищенню поверхні вироби обдуваються струменем стисненого повітря, що містить як абразив сталевий дріб або металевий пісок.
Эффективність очищення залежить від гранності дробу і її розмірів. Дріб з гострими гранями має кращу здатність очищати чим кругла. Розміри дробу повинні лежати в межах 1...2 мм. Дріб з меншими розмірами менш ефективен, а дріб з більшими розмірами прискорює процес очищення, але може привести до погіршення декоративного виду покриття за рахунок занадто високої шорсткості поверхні від зіткнення з нею швидколетящого дробу.
Достоїнством струминного способу очищення є простота й більш висока експлуатаційна гнучкість устаткування. Очищення поверхні потоком швидколетящого дробу забезпечує досить високу чистоту поверхні й трохи збільшують її шорсткість, що сприяє посиленню зчеплення наносимого покриття з очищеною поверхнею.
Разом з тим експлуатація струминного методу практично неможлива без оператора, змушеного перебувати безпосередньо в зоні очищення, для якої характерні підвищений рівень запиленості й шуму. Тому в останні роки на ВРЗ сталі застосовувати дробеметний метод очищення.
У дробеметних установках абразив здобуває необхідну швидкість в апаратах метального (роторного) типу. Металевий дріб на лопатках ротора здобуває швидкість до 50 м/с і із цією швидкістю через насадки направляється поверхні, що очищає убік. Дробеметне очищення значно перевершує дробеструйне очищення в енергетичному відношенні. Разом з тим дробеметна установка більш складна по конструкції, тому її доцільно застосовувати в крупносерійному виробництві.
Хімічні методи очищення розроблені і їхня застосовність залежить від площ поверхонь, що очищають. Локальне очищення кузовів роблять ґрунтовками-перетворювачами, змивками СД, АФТ-1, СП-7 і пастами, які залежно від консистенції наносять шпателем, розпилювачем або кистю.
Наприклад, різні змивки наносять на поверхні лійкою й розтирають кистю.
Після цього витримують якийсь час, а розм'якшені шари фарби видаляють шкребками, залишки змивають водою. Цей спосіб малопродуктивний і сильно забруднює робочі місця.
Ґрунтовки-перетворювачі перетворюють іржу в ґрунтове покриття, що міцно з'єднується з металевою поверхнею. Ґрунтовка-перетворювач ВА-0112 складається з основи й затвердувача. Як основу застосовується полівінілацетатна емульсія, окис кульгавий, окис алюмінію, червоний залізоокисний пігмент і дистильована вода. Затвердувачем є 85 %-во ортофосфорна кислота.
При необхідності повного очищення кузова на ВРЗ роблять багаторазове обливання 15 %-вим водяним розчином каустику розпилювачем.
Для знежирення й одночасно фосфатування кузовів суцільнометалевих пасажирських вагонів під нанесення лакофарбових покриттів роблять пароводоструйну обробку. Застосовувані моніторні установки працюють на пароводяній суміші, нагрітої парою до 140 °С, з додаванням розчинника й фосфатуюєщего препарату (наприклад, препарат на основі ортофосфорної кислоти з добавкою кальцинованої соди).
Фосфатна плівка поліпшує адгезію й захисні властивості лакофарбового покриття.
Пароводоструйне очищення з одночасним фосфатуванням збільшує строк служби покриття на 20...30 %. Однак, по своїх захисних властивостях такі покриття уступають тим, які наносяться по поверхні, очищеної дробеструйним або дробеметним способом.
Метод фосфатування ефективний тільки для холоднокатаного листа. При наявності окалини, зварних швів, якихось порожнин, у яких затримується фосфатующий розчин, метод не забезпечує необхідної міцності й довговічності покриття.
При термічному способі очищення окалину, корозію, стару фарбу й інші забруднення видаляють за допомогою спеціальних пальників різної форми.
Газопламений спосіб полягає в нагріванні поверхонь звичайних конструкційних сталей, при якому шар окисла заліза, що має менший коефіцієнт теплового розширення в порівнянні з основним металом, легко розтріскується й відшаровується. При очищенні малолегованих сталей такий спосіб не застосуємо, тому що коефіцієнти теплового розширення сталі й окислів майже однакові. Термічна обробка небажана й для конструкцій з тонколистового металу, тому що нагрівання може викликати деформацію.
Перший шар лакофарбового покриття, наносимий безпосередньо на очищену металеву або дерев'яну поверхню, називається ґрунтовкою.
Основне призначення ґрунтування — це створення належного антикорозійного шару, що забезпечує високу міцність зчеплення з поверхнею виробу й з наступним лакофарбовим покриттям.
Ґрунтовка, будучи основою всякого лакофарбового покриття, повинна мати високу антикорозійну стійкість, мати високу механічну міцність і тому вимагає обґрунтованого вибору матеріалу й технології його нанесення.
При виборі ґрунтовки необхідно враховувати властивості матеріалу, на який вона наноситься, властивості матеріалів наступних шарів покриття, а також умови експлуатації виробу.
Неправильний вибір ґрунтовки приводить до відшаровування, розтріскуванню покриттів або інших явищ, що знижують їх захисні й декоративні властивості. Ґрунтовка повинна наноситися на поверхню металевого або дерев'яного виробу рівним шаром товщиною 10...15 мкм. Для кращого змочування поверхні й зчеплення з нею ґрунтовки, а також одержання тонкого шару робоча в'язкість ґрунтовки повинна бути менше, ніж в'язкість лакофарбового матеріалу наступних шарів. Підвищення в'язкості спричиняє утворення стовщеної плівки, що не забезпечує гарного зчеплення з поверхнею деталі.
Найбільше поширення на рухомому составі як ґрунтовки знайшли залізний сурик на натуральній оліфі, ґрунтовка ФЛ-ОЗК, ГФ-021, емалі ПФ-115, ПФ-133, ПФ-0142.
Шпатлювання — це операція по нанесенню на шар ґрунтовки спеціальних шпаклевочних паст для згладжування дефектів пофарбованих поверхонь.
Шпаклівка являє собою густу пастоподібну масу, що для забезпечення гарної адгезії варто наносити тільки на заґрунтовану поверхню, тому що адгезія шпаклівок безпосередньо до металу значно гірше, ніж ґрунтовок. Виключення становлять епоксідні шпаклівки, які можна наносити безпосередньо на метал. Шпаклівка з метою забезпечення достатньої міцності зчеплення із ґрунтовкою повинна наноситися товщиною не більше 0,5 мм.
При більшій товщині шару шпаклівки процес висихання відбувається нерівномірно й шар розтріскується, що приводить до відшаровування всього покриття. Залежно від вимог, пропонованих до якості зовнішньої обробки, шпаклівка може бути нанесена в один або кілька шарів при загальній товщині до 1,8 мм.
Кожен наступний шар шпаклівки може наноситися тільки по висушеному попередньому шарі.
При обробці кузовів вагонів високої якості шпатлювання виробляється в основному в три етапи: місцеве шпатлювання, коли вирівнюються окремі найбільш глибокі нерівності на поверхні; суцільне шпатлювання, коли проводиться вирівнювання всієї поверхні кузова; остаточне шпатлювання, коли вирівнюються дефектні місця на зашпаклеваної поверхні, виявлені після шліфування або нанесення виявного покривного шару. У вагонобудуванні застосовують шпаклівки типу ПФ-002, ХВ-004, ХВ-005, МС-006, ЭП-0015.
Шліфування поверхонь призначене для остаточного згладжування всіх поверхонь, створення гладкої злегка шорсткуватої поверхні, що поліпшує адгезію покривних шарів лакофарбових матеріалів.
Ця операція виробляється після кожної операції шпатлювання. Для шліфування застосовуються природні абразивні матеріали (пемза, корунд) і штучні (карборунд, штучна пемза й ін.). Застосовують сухе й мокре шліфування. У другому випадку шліфує поверхность, що, змочують водою, скипидаром й ін.
Шліфування одна із трудомістких операцій, тому для її виконання застосовують пневматичні або електричні машинки. У машинках обертальної дії (рис. 10.1) робочим інструментом для шліфування служать тверді кола із закріпленими на них абразивними шкурками або м'які кола з фетру або повсті при поліруванні.
Рис. 10.1. Пневматична машинка УПМ-1:
1 — гумовий диск; 2-планшайба; 3 — ведене зубчасте колесо; 4 пневматичний роторний двигун; 5 — штуцер із краном стисненого повітря; 6 — рукоятка; 7 — труба для підведення води
Призначення виявного шару фарби - повніше виявити пошкодження зашпаклеваних поверхонь, не виявлених при попередніх оглядах. На глянсовій поверхні нанесеної емалі всі неусунуті дефекти поверхні переглядаються досить чітко.
Виявний шар фарби може наноситися будь-яким способом з тонким рівним шаром. Для цієї мети використовуються ті ж емалі, якими остаточно офарблюються кузови вагонів.
Після нанесенні виявного шару фарби покриття просушується, оглядається й при виявленні дефектів поверхні проводиться остаточна виправка спеціальною лаковою шпаклівкою ПФ-002 або нитрошпаклівками.
Після висихання цього шару шпаклівки виробляється шліфування для остаточного згладжування поверхонь й збільшення адгезії наступного покривного шару.
Для фарбування кузовів вантажних вагонів застосовують перхлорвінілові емалі типу ХВ-113, ХС-119, ХС-759, ХВ-1100, ПФ-115, залізний сурик. Для фарбування кузовів пасажирських вагонів застосовують емалі на основі алкидних смол типу ПФ-115, ПФ-1126, ПФ-115 ВР, УРФ-128 й інших.