大面积硅橡胶防热涂层自动刮涂工艺研究.pdf
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1、自动刮涂工艺与当前应用的自动喷涂工艺相比,具有涂装效率高、有机溶剂使用量极低的优点。基于此,通过自动刮涂工艺参数优化,提高产品涂装工艺水平,大幅减少涂装作业过程中产生的废气排放,同时进行了典型样件刮涂及工艺稳定性验证,进一步表明工艺优化结果的可靠性,为相关研究提供参考。关键词:硅橡胶防热涂层;自动刮涂工艺;工艺参数优化中图分类号:TQ6370引言当前,某产品外表面防热涂层的涂装主要采用自动喷涂为主、手工刮涂为辅的工艺进行施工,生产过程需添加大量的有机溶剂进行稀释后才能满足喷涂条件。喷涂及涂层固化过程中,伴随着大量的溶剂挥发,废气排放量很大,废气排放环保治理问题突出国家“十三五”规划已将涂料VO
2、C纳人环保总量控制指标,高VOC涂料的使用将面临严厉的环保管制,同时,高溶剂型涂料的喷涂随时面临停产或限产。现有喷涂工艺存在较大的危害人员健康及环保治理隐患,急需开展高固含涂料的自动刮涂工艺研究,大幅减少有机溶剂的使用量。1研究技术方案1.1自动刮涂系统技术方案(见图1)研究内容技术途径!卧式夹持旋转机构大面积硅橡胶防热涂层自动刮涂工艺研究自动刮涂系统的设计刮涂姿态控制工艺自动刮涂工艺参数样件刮涂工艺验证图1 自自动刮涂系统技术方案1.2自动刮涂系统的设计自动刮涂系统工艺尤其适用于圆筒形工件自动刮涂。卧式夹持旋转机构由车体、工件驱动支撑卡爪、工件从动支撑卡爪、驱动减速电机等组成。旋转机构两端都
3、配备有四爪调心卡盘,方便不同直径的工件进行调节,满足产品的多样性的需求。试验用自动刮涂系统样机如图2 所示。收稿日期:2 0 2 2-1 0-2 6作者简介:戚鹏,男,1 9 8 0 年出生,毕业于北京工业大学,本科,高级工程师,主要从事涂料自动涂装工艺方面的研究工作。*通信作者:刘洪源,男,1 9 7 1 年出生,毕业于北京航空航天大学,硕士学位,高级工程师,主要从事安全环保监督管理工作。山西化工Shanxi Chemical Industry大面积硅橡胶防热涂层自动刮涂工艺研究戚鹏,刘洪源*(航天材料及工艺研究所,北京1 0 0 0 7 6)文献标识码:A在调节到适当位置后,由三维行走机构
4、根据设定的程序,将涂料刮涂到工件表面。可编程控制器PLC是整个电气控制系统的主要部分,主要承担系统的信号处理、控制运算等任务。控制程序中设有相关设备的互锁及连动逻辑时序,以实现整体系统的安全可靠运行。国图2 试验用自动刮涂系统样机解决的关键问题最终成果!自动刮涂系统的刮板及三维行走机构建立电气控制系统刮板接触工件位置刮板接触工件角度刮涂用涂料溶剂比例刮涂系统工艺参数优化供料压力参数优化样件刮涂工程应用Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.025文章编号:1 0 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 0 6 7-0 3当开
5、始刮涂工件时,安装在调节轴上的刮板机构1.3刮涂姿态控制工艺1.3.1刮板接触工件位置试验在工件侧方向同时进行涂覆与刮涂时,通过刮板倾角流到工件表面并同时受到刮板挤压,涂层附着力形成工艺指导资料用于生产效果最好,同时水平可操控性良好,便于控制,涂层表面无明显缺陷,如图3 所示。自动刮涂工艺参数的确定图3 侧面涂覆与刮涂同步1.3.2舌刮板接触工件角度试验为了保证涂料的流动性及留有可操作的间隙,防止涂料持续流出,外流浪费并污染涂层表面,选择60与45进行试验。如图4与图5所示,无论6 0 或45接触角,在首次刮涂时,由于刮板堆料的需要,在边缘都会产生一定留挂,但随着刮涂继续,45接触角由于倾角大
6、,相对涂料流速较快,涂料挤压力大,适应更快的工件山西化工第43 卷式中:Q为流量,m/s;u为流量系数,与阀门或管子的形状有关,一般管路取0.6 0.6 5;A为面积,m;p为通过阀门前后的压力差,在此指涂料压力,Pa;p为流体的密度,kg/m;d为喷嘴孔径,mm从式(1)可以看出,针对特定防热涂料,在选定挤出嘴的情况下,工作压力决定了出料流量。接触角度6 0 图4刮板与工件不同接触角转速与刮板行走速度。1.4自动刮涂工艺参数优化1.4.1刮涂用涂料溶剂比例优化刮涂用涂料与喷涂用涂料相比,由于溶剂比例小,其固化速度相对较快。为了确定可用的较优的涂料黏度,分别使用不同的溶剂比例来配置防热涂料,并
7、测量其黏度变化。根据表1 试验可知,随着涂料中溶剂比例增大,其固化时间随之变长;初始黏度中,3 0%与50%溶剂体积分数的涂料黏度过低,留挂严重,无法有效附着在产品表面;在刮涂1.5h后,1 0%溶剂比例涂料黏度达到1 50 0 0 0 mPa?s,其刮涂效果见图6,附着力下降,表面破损严重;而2 h后,1 0%溶剂体积分数涂料已经固化,无法测量其黏度。表1 不同溶剂比例下防热涂料黏度变化固化剂体积溶剂体积初始黏度1h黏度1.5h黏2h黏度序号分数/%分数1%/mPas/mPas度/mPas/mPas122232接触角度451069.000125 000152.0003032.000 58 0
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