Методи нанесення захисних покриттів
Фарбування кистями є найбільш простим способом фарбування, не потребуючого ніякого спеціального устаткування, що забезпечує незначні витрати лакофарбових матеріалів. Недоліками цього способу фарбування є мала продуктивність, труднощі одержання покриттів гарної якості при нанесенні швидковисихаючих лаків й емалей.
Застосування валиків для фарбування плоских поверхонь підвищує продуктивність праці в порівнянні з фарбуванням кистю. Однак інші недоліки аналогічні попередньому методу.
Найбільше часто застосовуваним у вагоноремонтному й вагонобудівному виробництві методом нанесення лакофарбових матеріалів є пневматичне розпилення. Цей метод дозволяє наносити на поверхню рівномірні шари ґрунтовки, лаку, емалей. Цим високопродуктивним методом можна одержати високоякісні покриття на більших поверхнях.
Недоліками методу є: утворення барвистого тумана, що погіршує санітарно-гігієнічні умови праці й вимагає створення вентиляційних систем для відсосу забрудненого повітря; більша втрата лакофарбового матеріалу, що доходить до 60 %; підвищена витрата розчинників для доведення лакофарбових матеріалів до необхідної робочої в'язкості.
Повітряне розпилення лакофарбових матеріалів роблять фарбораспилюючими установками (рис. 10.2).
Установка працює в такий спосіб: по шлангу 4 у масловіддільник 5 подається стиснене повітря під тиском 0,4...0,7 МПа (4...7 кг/ см2) від загальної заводської мережі або компресора для очищення його від води й масла. Очищене стиснене повітря по шлангу 3 надходить у фарбораспилювач 2 і насадку фарбокрасителя 1 і по шлангу 6 через редуктор тиску 7 у фарбонагнітальний бак 8.
Рис. 10.2. Фарбораспилююча установка
Під тиском стисненого повітря лакофарбовий матеріал при відкритому крані 9 із фарбонагнітального бака 8 по трубці 10 і шлангу 11 надходить у фарбораспилювач.
Застосовуються фарбораспилювачі двох типів (рис. 10.3), що розрізняються способом змішання лакофарбового матеріалу з повітрям. У фарбораспилювачі із внутрішнім змішуванням (рис. 10.3, а) лакофарбовий матеріал і повітря надходять під тиском у камеру перед соплом, що розпорошує.
Суміш повітря й фарби, виходячи із сопла, дробиться на дрібні краплі, утворюючи факел, спрямований на офарблюєму поверхню. Ступінь здрібнювання лакофарбового матеріалу в фарбораспилювачах цього типу менше, ніж у фарбораспилювачах із зовнішнім змішуванням (рис. 10.3, б).
У вагонобудівній і вагоноремонтній галузях широке застосування знайшли фарбораспилювачі із зовнішнім змішуванням. У цих розпилювачах стиснене повітря надходить у кільцевий зазор, утворений отвором повітряної головки 2 і наконечником сопла 1 для лакофарбового матеріалу. При розпиленні стиснене повітря, що випливає з кільцевого зазору з великою швидкістю, створює розрідження перед соплом. Лакофарбовий матеріал, що витікає із сопла з невеликою швидкістю, попадає в зону розрідження й дробиться на крапельки дуже малих розмірів. Утворений факел направляється на офарблюєму поверхню .
Рис. 10.3. Схеми розпилювальних головок
Метод безповітряного розпилення заснований на подачі насосом лакофарбового матеріалу до сопла фарбораспилювачя під високим тиском зі швидкістю, при якій потік рідини дробиться на дрібні частки, у результаті перепаду тиску на виході з насадки. Цьому сприяє також миттєвий випар летучих розчинників.
На відміну від факела, що виходить при пневморозпиленні, факел лакофарбового матеріалу при безповітряному розпиленні чіткіше обкреслений і захищений від навколишнього середовища оболонкою пар розчинників, що запобігає розсіюванню часток лакофарбового матеріалу в навколишнє середовище.
Метод безповітряного розпилення під високим тиском у порівнянні з фарбуванням пневматичним розпиленням має наступні переваги: зниження втрат лакофарбових матеріалів на 10-15 % у результаті зменшення витрати на туманоутворення; зменшення витрати розчинників на розведення матеріалів у зв'язку з розпиленням більше грузлих лакофарбових матеріалів; поліпшення санітарно-гігієнічних умов праці за рахунок зменшення туманоутворення.
Метод безповітряного розпилення найбільш ефективний при фарбуванні великих виробів, що мають суцільну плоску або об'ємну форму із плавною кривизною, як, наприклад, кузова вагонів.
Цей метод заснований на застосуванні фарбораспилювачів високого тиску, у головку яких установлене пристрій, що розпорошує, представлене на рис. 10.4.
У корпусі 1 пристрою, що розпорошує, установлена циліндрична насадка (сопло) 2, передня частина якої має сферичну форму. Усередині сопла є конічний або циліндричний канал, що закінчується півсферою з радіусом 0,25...0,50 мм. Вихідний отвір сопла еліпсоподібної форми. Простір між прискорювачем 3 і соплом 2 утворює розширювальну камеру 4.
Офарблення методом занурення є одним з найпростіших методів нанесення лакофарбових матеріалів й у той же час самим продуктивним методом, що дозволяє офарблювати як зовнішні, так і внутрішні поверхні. Цей метод знайшов широке застосування для нанесення ґрунтовок і при фарбуванні виробів, невеликих розмірів й обтічної форми, до декоративної обробки яких не пред'являються високі вимоги. Установка для фарбування зануренням 1 представлена на рис. 10.5.
В умовах масового виробництва деталі 5 підвішуються на штанзі 2 конвеєри 4, за допомогою якої деталі повністю поринають у ванну з лакофарбовим матеріалом, а потім виходять із ванни й переміщаються над похилою ринвою, у який стікає надлишок фарби з деталей.
До недоліків методу ставляться утворення патьоків і нерівномірність покриття по товщині. Однак підбором в'язкості лакофарбового матеріалу й швидкості витягу з ванни частково запобігають утворення цих недоліків. Іншими недоліками методу є прискорений випар розчинника, для видалення якого камера повинна бути обладнана витяжною вентиляцією 3, і неможливість використання швидковисихаючих лакофарбових матеріалів.
Фарбування в електростатичному полі засновано на використанні фізичного явища переносу електрично заряджених часток лакофарбових матеріалів по напрямку силових ліній цього поля.
Рис.10.4. Схема розпилюючого пристрою фарборозпилювачів високого тиску
Рис. 10.5. Установка для фарбування зануренням із двоцепним підвісним конвеєром
Негативний потенціал подається на коронирующі електроди на електророзпилювач, а позитивний на підлягаючому фарбуванні деталь.
Частки фарби, виходячи з розпилювача, здобувають негативний заряд й, рухаючись по силових лініях електричного поля, осаджуються рівномірним шаром на поверхні виробу.
Оптимальне значення напруги електричного поля становить 60... 140 кВ. Найкращий ефект осадження фарби досягається при відстані від розпилювача до виробу в межах 200...300 мм. При зменшенні цієї відстані коронний розряд може перейти в іскровий і привести до запалення легколетучих компонентів лакофарбових матеріалів. При цьому способі корисне використання лакофарбових матеріалів може досягати 95...98 %.
Спосіб забезпечує високу якість покриття, спрощується процес регулювання товщини покриття й може бути повністю автоматизований.
До недоліків цього методу ставляться: неповне офарблення виробів складної конфігурації, неможливість фарбування внутрішніх поверхонь і підвищена пожежонебезпека.
Для фарбування різних виробів в електростатичному полі застосовують пересувні самохідні установки й спеціальні великогабаритні камери. Схема великогабаритної пересувний електрофарбувальної установки представлена на рис. 10.6.
Установка змонтована на П-подібному порталі. Портальна установка постачена механізмом пересування 17, високовольтним устаткуванням 11,12 для створення електричного поля в зоні дії розпилювачів й обладнанням подачі фарби 1, 2.
Рис. 10.6. Схема пересувної установки для фарбування пасажирських вагонів в електричному полі
Для очищення повітря від токсичних пар розчинників установка обладнана потужною системою вентиляції.
При включенні установки башмаки струмоприймача 14 подають трифазний струм напругою 380 В від тролейних проводів 15 по кабелях 13 у понижуючий трансформатор 16. На виході цього трансформатора утворюється однофазний змінний струм напругою 220 В, що підводить до трансформатора 12 випрямляючого високовольтного пристрою. Цей трансформатор підвищує напругу до 140 кв. Проходячи далі через електронну лампу 11, випрямляча 12 струм на виході із пристроя перетворюється в постійний напругою до 140 кВ.
З випрямного пристрою струм високої напруги проходить через обмежувальні резистори 8, ізолятори 6, 7,9 і надходить до розпилювачів 4, створюючи між чашею розпилювача й стінкою вагона електричне поле. З кожного боку порталу встановлено по три розпилювача. Поверхні вагона, що не попадають під дію електричних розпилювачів (дах, рама з підлогою), офарблюють за допомогою повітряних або безповітряних розпилювачів.
Приводний механізм 5 забезпечує зворотньо-поступальний рух розпилювачів у вертикальному напрямку, фарба до розпилювачів подається з бака 3 дозуючими пристроями 7 по трубках 2. Керування установкою й системою вентиляції здійснюється з пульта, розташованого на порталі.
Існують пересувні фарбувальні установки, які офарблюють і дах вагона. Для цього на них передбачені додаткові розпилювачі, змонтовані під стелею порталу поперек вагона й спрямовані вниз до даху. Стаціонарні фарбувальні камери влаштовані й діють по такому ж принципі.
Електроосадження — метод нанесення на виріб водорозчинних лакофарбових матеріалів. Для нанесення покриттів цим методом вироб занурюють у ванну з водяним розчином лакофарбового матеріалу й пропускають постійний електричний струм.
Виріб, що офарблюється, підключається до анода, катодом є металевий корпус ванни або опущені в неї металеві пластини.
При пропущенні через ванну електричного струму частки плівкоутворювальної речовини заряджаються, переміщаються до анода (виробу) і осаджуються на ньому. Утворені покриття, мають гарну рівномірність по товщині.
Недоліком методу є можливість нанесення тільки одношарових тонких покриттів на струмопровідній поверхні. Такі покриття не мають достатній корозійний захист, тому більшість діючих установок електроосадження використовують тільки для нанесення ґрунтовок, поверх яких наносять іншими методами покривні лакофарбові матеріали.
Схема установки для фарбування методом електроосадження представлена на рис. 10.7.
Установка працює в такий спосіб: офарблюючі детали, 3 підвішують на кронштейни конвеєра 2 і переміщають по напрямку стрілки у ванну електроосадження 1. Ванни виготовляються з листової сталі й
розташовують безпосередньо під конвеєром у заскленій камері. При вході в камеру є система блокування, що відключає електроживлення ванни.
Рис. 10.7. Схема установки для фарбування електроосадженням
Вся система обладнана рядом мішалок 4 для запобігання розшаровування лакофарбових матеріалів, у тому числі в баці для підготовки лакофарбових матеріалів 8. Холодна вода в систему надходить через фільтр 9, установку для знесолення й у резервну ємність 10. Вихідний лакофарбовий матеріал надходить у ємність 7, звідки подається в змішувач 6 і після перемішування з водою надходить у ванну електроосадження. Підігрів всієї системи здійснюється гарячою водою, що надходить через теплообмінник 5.
Камера обладнана вентиляцією для викиду пару і газів, що виділяються в процесі роботи ванни.