Проект участка по покраске корпусных деталей

Безвоздушное распыление как разновидность гидравлического  рас пыления оказалось более  экономичным по сравнению с пневматическим распылением (потери лакокрасочного материала на туманообразование сокращаются на 20—25%, расход растворителей — на 15—25%)[1] и более удобным и безопасным по сравнению с ручным электростатическим распылением. В целом способ гидравлического распыления выгодно отличается от других способов распыления более высокой производительностью и меньшим загрязнением окружающей среды вредными веществами. Он применяется как в ручном, так и в автоматическом режиме.

1.2 Преимущества порошковой покраски

Порошковые краски появились в  нашей стране в 60-70 годах прошлого века и сразу стали очень популярны. Широкое распространение процессов  порошковой окраски в промышленности обусловлено удобством использования  и технологичностью данного вида лакокрасочного материала:

1. Технология порошковой окраски является практически безотходной. При порошковой окраске используется 97 процентов окрасочного материала, отходы окраски без потерь возвращаются в производственный цикл;
2. Простота технологии порошковой окраски – от персонала не требуется высокой квалификации, только аккуратность и исполнение инструкций нанесения порошковой краски;
3. Экономичность процесса порошковой окраски – порошковая покраска производится обычно в 1 слой, а не в 2-3-4, как при применении жидких красок;
4. Технология порошковой покраски легко поддаётся автоматизации, стоимость автоматических линий относительно невысока, что активно способствует интенсификации окрасочного производства в частности и всего производства в целом;
5. Технология порошковой покраски позволяет добиться снижения затрат энергии на 20-40 процентов по сравнению с применением жидких красок;
6. Применение оборудования порошковой окраски позволяет присвоить производственным помещениям более низкую категорию взрыво- пожароопасности
7. Применение технологии порошковой окраски позволяет добиться на готовом изделии покрытия с хорошей химико-физической стойкостью к внешним воздействиям. По этому параметру порошковая окраска значительно превосходит жидкую окраску, великолепные экологические характеристики технологии и материалов порошковой окраски позволяют экономить на дорогостоящих средствах защиты персонала, на разработке мероприятий и документации раздела экология, сократить платежи в бюджет за вредное воздействие на окружающую среду. [6]

2. Технологическая часть

           2.1. Требования, предъявляемые к корпусным деталям

Механическая  обработка корпусных заготовок  сводится главным образом к обработке  плоскостей и отверстий, поэтому  технологические требования, обусловливающие наименьшую трудоемкость обработки, определяют следующими основными условиями:

1) форма корпусной  детали должна быть возможно  ближе к правильной геометрической форме, например в поперечном сечении предпочтительнее форма четырехугольника; форма корпусной детали должна также предусматривать возможность ее полной обработки от одной базы: от плоскости и двух установочных отверстий на этой плоскости или от базовых отверстий в корпусе;

2) обработка плоскости  и торцов отверстий по возможности  должна выполняться на проход, для чего плоскости и торцы не должны иметь выступов; торцам отверстий необходимо придавать удобную форму для обработки их торцевой фрезой или цековкой;

3) корпусная деталь  не должна иметь поверхностей, не перпендикулярных осям отверстий:

4) точно растачиваемые  отверстия не должны иметь  внутренних выступов, препятствующих растачиванию на проход; диаметры обрабатываемых отверстий внутри корпусной детали не должны превышать диаметров соосных им отверстий в наружных стенках детали;

5) в корпусных  деталях следует избегать многообразия  размеров отверстий и резьб.

На диаметральные  размеры основных отверстий задают допуски в пределах 5...8-го квалитетов точности. Допуски на межосевые расстояния основных отверстий и перпендикулярность осей отверстий задают в соответствии с назначением корпусных деталей, например для корпусов зубчатых и червячных передач в пределах 0,04...0,06 мм и выше. Отклонения от соосности отверстий принимают в пределах половины допуска на диаметральный размер соосных отверстий . Основные отверстия предназначены для монтажа опор валов. Шероховатость поверхности Rа = 2,5 ..., 0,63 мкм. Межосевые расстояния основных отверстий выдерживают согласно стандарту с допусками.

Неперпендикулярность  торцевых поверхностей корпусных деталей осям отверстий допускают в пределах 0,1... 1,0 мкм на 1 мм радиуса отверстия, эти поверхности обрабатывают с шероховатостью поверхности Rа =3,2...1,6 мкм. Отклонение от прямолинейности плоских поверхностей устанавливают в пределах 50...200 мкм на 100 мм длины. Поверхности разъема выполняют с шероховатостью поверхности Rа = 3,2...0,8 мкм.

2.2. Нанесение покрытия в электрическом поле высокого напряжения

В электрическом  поле можно наносить порошковые материалы  без предварительного нагрева изделий. Благодаря этому, а также легкости автоматизации, возможности получения  тонких покрытий и ряду других достоинств способ получил широкое распространение  в промышленности. Он применяется  для отделки автомотодеталей, приборов и электробытовых машин, для защиты трубопроводов. Разрабатывается технология покрытия порошковыми материалами  кузовов легковых автомобилей.

Основы способа. В основе электростатического нанесения  порошковых материалов, как и жидких красок, лежит принцип электризации частиц, находящихся в состоянии  аэрозоля. Перевод порошков в аэрозоли достигается псевдоожижением, пневматическим или механическим (центробежным) распылением. В зависимости от этого различают  нанесение порошковых материалов в  кипящем слое с наложением электрического поля и электростатическим распылением.

Зарядка частиц порошков (контактная или посредством  ионной адсорбции) достигаются воздействием внешнего электрического поля или трением  частиц (статическая или трибоэлектри-зация). Как и в случае аэрозолей жидкостей, заряд частиц является функцией их радиуса, диэлектрической постоянной материала и напряженности электрического поля.

Вследствие высокого электрического сопротивления порошковых красок приобретенный их частицами  заряд длительно сохраняется  при контакте с любой (в том  числе электропроводящей) поверхностью, что позволяет транспортировать заряженные частицы (аэрозоль), а также  изделия с нанесенным на них порошком, не опасаясь ссыпания частиц с поверхности. Предварительная зарядка частиц в специальном межэлектродном пространстве с последующей их подачей к  изделию позволяет избежать неблагоприятного воздействия сильных электрических  полей на процесс осаждения, устранить  обычно встречающийся эффект электростатического  рассеяния и тем самым обеспечить получение равномерных покрытий на изделиях достаточно сложной конфигурации. Этот принцип нашел применение при  разработке промышленных установок.

2.3. Основные стадии процесса нанесения порошкового слоя:

-забор порошкового материала из насыпного или кипящего слоя с помощью эжекторного насоса,

-пневматическая транспортировка порошкового материала по шлангу от эжекторного насоса к распылителю,

-зарядка частиц порошкового материала зарядными устройствами распылителей,

-осаждение частиц порошка на изделие с образованием сплошного порошкового слоя.

Забор порошкового  материала из бункеров с кипящим  слоем целесообразно использовать при больших производственных программах или при окраске только одним  цветом. Забор порошка из насыпного  слоя ("забор из коробки") предпочтительнее применять при небольших производственных программах и частой смене цвета  порошкового материала 

Зарядка частиц порошкового материала может  осуществляться электростатическим или  трибостатическим способами. При электростатическом способе зарядки частицы заряжаются ионами в поле коронного разряда, создаваемом высоковольтными электродами  распылителя, что обеспечивает эффективную  зарядку любых типов порошковых материалов. Трибостатическая зарядка  осуществляется за счет трения порошкового  материала о трибоэлектризующие конструкции распылителя. В конструкции  распылителей при этом отсутствуют  высоковольтные элементы, но зарядка  при этом более чувствительна  к степени осушки воздуха от влаги  и к типам применяемых порошковых материалов.

При осаждении  порошкового материала на изделие  частицы проходят две зоны. Первая зона - это основной промежуток между  распылителем и изделием. Здесь частицы  порошка движутся в основном за счет потока воздуха по направлению к  окрашиваемому участку поверхности  изделия. Вторая зона - это узкий  слой у поверхности изделия, где  частицы порошка движутся в потоке воздуха, обтекающем изделие. Осаждение  заряженных частиц порошка на поверхность  изделия происходит под действием  электрического поля. При образовании  на поверхности изделия сплошного  слоя порошка в нем начинают происходить  процессы, препятствующие дальнейшему  осаждению частиц на поверхность  изделия. Таким образом, существует предельная толщина получаемого  порошкового слоя, зависящая от величины заряда частиц в слое. Чем больше заряд, тем меньше предельная толщина  слоя порошка.

При нанесении  порошкового слоя на изделия сложной  формы есть ряд особенностей в  выборе режимов работы распылительного  оборудования.

Процесс нанесения  порошкового слоя на изделия осуществляется в установках нанесения покрытий, состоящих из окрасочных камер и  систем рекуперации порошка.

Процесс формирования покрытия.

 В процессе  формирования покрытия из нанесенного  порошкового слоя создается монолитное  качественное покрытие на поверхности  изделия. 

Чаще всего  процесс формирования покрытия осуществляется путем нагрева порошкового слоя до состояния его оплавления с  образованием монолитного слоя. При  последующей обработке в результате отверждения (для термореактивных  материалов) или охлаждения (для  термопластичных материалов) слоя образуется твердая пленка.

Процесс оплавления проходит в несколько стадий:

-сначала порошок проходит вязко-текучее состояние;

-затем проходит сплавление частиц порошка с образованием монолитного слоя;

-одновременно со сплавлением происходит смачивание покрываемой поверхности и растекание расплава полимера;

Отверждение покрытий на основе термореактивных материалов происходит в процессе теплового  воздействия и длится вполне определенное время. Каждому покрываемому изделию  соответствует оптимальный режим  отверждения. Охлаждение покрытий на основе термореактивных материалов не влияет на свойства покрытия.

Для термопластов режим и среда охлаждения во многом определяют качество покрытия. В качестве охлаждающего агента используют воду, минеральные масла, применяют охлаждение на воздухе.

Для формирования покрытия используют:

конвективную  теплопередачу тепла от нагретого  воздуха к изделию с порошковым слоем (конвективные печи). Оплавление порошкового слоя происходит с внешней  стороны, что затрудняет выход газов  из слоя. Данный способ обладает большой  универсальностью и не зависит от формы изделия, но имеет повышенные энергетические затраты;

инфракрасный  нагрев изделия с порошковым слоем. Оплавление порошкового слоя происходит с внутренней стороны, что облегчает  выход газов из слоя. Способ обладает низкими энергетическими затратами, но пригоден для изделий простой  конфигурации.

2.4. Технология нанесения порошковых красок

Типовой технологический  процесс получения покрытий из порошковых красок включает три основные стадии: подготовку поверхности, нанесение  порошкового материала, формирование из него покрытия (запекание). Качество покрытий зависит от строгого соблюдения технологических режимов всех стадий процесса.

Подготовка поверхности

Детали, на которые наносят порошковые покрытия, должны быть предварительно подготовлены, обладать ровной поверхностью без окислов, ржавчины и т. п. Для подготовки поверхности пригодны как сухие, так и мокрые способы очистки. Это обезжиривание, удаление оксидов, а при жестких условиях эксплуатации нередко дополнительно наносят конверсионные покрытия. В качестве обезжиривающих веществ применяют органические растворители, водные моющие (щелочные и кислые) растворы и эмульсии растворителей в воде (эмульсионные составы) . Органические растворители (уайт-спирит, нефрас) из-за вредности и огнеопасности применяют для обезжиривания способом ручной протирки изделий ограниченно, главным образом при окрашивании небольших партий.

Основной промышленный способ обезжиривания связан с использованием водных моющих составов - концентратов. Моющий раствор получают путем растворения моющих средств-порошков (МСУ, БОК и др.) в требуемом количестве воды. Так, например, в случае состава МСУ на 1кг концентрата берут 50 л воды. Обезжиривание проводят при 40-80 градусов по Цельсию продолжительностью по времени при окунании 5-20 мин, при распылении 1-5 мин. Этот способ приемлем для обработки как черных, так и цветных металлов.

Щелочное обезжиривание  требует специального оборудования, предусматривающего не только обработку  изделий моющим составом, но и последующую  их промывку и сушку, а также необходимы очистка и утилизация сточных  вод, поэтому не для всякого покрасочного цеха это приемлемо. В этом отношении  привлекают внимание способы обезжиривания, не связанные с проведением этих операций. Например пароводоструйный (обработка поверхности пароводяной  струей с температурой 90-100°С и давлением 0,5-2,0 Мпа) и термический (нагревают  изделия с масляными и жировыми загряз нениями до 400-450°С) способы. Термический  способ обработки используют при  окрашивании труб. Для удаления оксидов (очистка поверхности от ржавчины, окалины, старых покрытий) в основном используют механические (струйная абразивная обработка) и химические способы (растворение  или отслаивание оксидов с  помощью кислот в случае черных металлов, с помощью щелочей в случае алюминия и его сплавов).