Jak zwiększyć wydajność natrysku proszku malarskiego w produkcji przemysłowej

Zacznij od proszku, a nie od pistoletu

Najszybszym sposobem na utratę wydajności przenoszenia w procesie malowania proszkowego jest traktowanie każdego proszku jako identycznego. Rozkład wielkości cząstek, przepływowość oraz zachowanie podczas naładowania decydują o tym, ile proszku powłokowego osadzi się na elemencie. Zbyt duża ilość drobnych cząstek może powodować słabe przepływanie, nieregularne naładowanie oraz zatykanie filtrów. Zbyt duża ilość grubych cząstek może prowadzić do odbijania się od powierzchni i powolnego tworzenia warstwy powłoki. Większość operacji natrysku elektrostatycznego działa najlepiej przy kontrolowanym rozkładzie wielkości cząstek, najczęściej z wartością mediany w zakresie 30–45 mikronów. Norma ISO 8130-13 określa analizę rozkładu wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej, a uzyskane dane są bardziej przydatne niż wynik pojedynczego badania sitowego. Istotne jest również stosunek materiału odzyskanego. Powtarzalne wykorzystanie odzyskanego proszku w zakresie 10–25% jest powszechne, ale zawartość drobnych cząstek i zanieczyszczeń zmienia się w czasie. Jeśli odzyskany proszek jest ponownie wprowadzany do procesu bez wcześniejszego badania, właściwości natrysku ulegają zmianie od zmiany do zmiany.

Ustaw pistolet przed dostosowywaniem prędkości linii

Ustawienia pistoletu są pierwszym obszarem, którego operatorzy dokonują dostosowań w przypadku odchylenia grubości warstwy lakieru. Napięcie koronowe, prąd, powietrze doprowadzające proszek, powietrze atomizujące oraz odległość natrysku wzajemnie na siebie oddziałują. Wyższe napięcie może poprawić naładowanie cząsteczek, ale po przekroczeniu określonego progu powoduje jonizację zwrotną, szczególnie przy grubszych warstwach. Zbyt mała odległość natrysku zwiększa masę osadu, ale wiąże się z ryzykiem wyładowań łukowych oraz efektu „skórki pomarańczowej”. Zbyt duża odległość prowadzi do marnowania proszku w kabinie natryskowej. Praktycznym zakresem początkowym jest odległość od 150 do 300 mm pomiędzy końcówką pistoletu a powierzchnią detalu. Obszary typu klatka Faradaya wymagają niższego napięcia lub specjalnych dysz. Pistolet należy sprawdzać za pomocą testu wzoru, a nie metodą prób i błędów.

Uziemienie i haki są cichymi zabójcami wydajności

Jeśli element nie jest uziemiony, proszek nie ma powodu, aby się do niego przyklejać. Haki do malowania tworzą warstwę utwardzoną po wielokrotnym przejściu, a ta warstwa działa jak izolator. Opór uziemienia może wzrosnąć z kilku setek omów do kilku megomów bez wykrycia tego przez nikogo. Sprawdzenie miernikiem na początku każdej zmiany jest podstawową czynnością, ale wiele linii ją pomija. Ważne jest również zaprojektowanie haków. Haki mocujące elementy zbyt blisko siebie powodują cienie i blokują natrysk. Haki rozmieszczone zbyt daleko od siebie marnują przestrzeń w kabinie. W jednej fabryce w południowym Chinach, produkującej meble metalowe na linii z lakierem epoksydowo-poliestrowym, grubość warstwy różniła się o ponad 30 mikrometrów na tym samym ruszcie. Przyczyną nie był pistolet. Haki miały grube, utwardzone osadzanie, a opór ścieżki uziemienia przekraczał 5 megomów. Po usunięciu osadzania z haków, wprowadzeniu kontroli ciągłości uziemienia oraz dostosowaniu odległości między rusztami zakres grubości warstwy się zawęził, a zużycie proszku zmniejszyło się.

Przepływ powietrza, wilgotność i system odzysku muszą działać razem

Przepływ powietrza w kabinie kontroluje kierunek ruchu proszku. Zbyt silny przepływ w dół powoduje, że proszek mija element i trafia do filtrów. Zbyt słaby przepływ pozwala proszkowi dryfować i zanieczyszczać kabinę. Większość kabinek pracuje z prędkością chwytania w zakresie 0,3–0,6 m/s na otwarciu, ale optymalna wartość zależy od konstrukcji kabiny i rozmiaru elementu. Wysoka wilgotność może powodować grudkowanie proszku w zbiorniku i przewodzie doprowadzającym. Niska wilgotność może zwiększać ładunek elektrostatyczny i utrudniać czyszczenie. Jakość sprężonego powietrza nie jest opcjonalna. Olej, woda i cząstki w przewodzie powietrznym mogą zanieczyścić proszek i spowodować wady. Systemy odzysku wymagają regularnego czyszczenia. Jeśli cyklon lub kolektor wkładkowy są przeciążone, drobne frakcje krążą ponownie, a skuteczność przenoszenia maleje.

Okno utwardzania i przygotowanie powierzchni wpływają na współczynnik wydajności pierwszego przebiegu

Powder coating nie dotyczy tylko natryskiwania. Przygotowanie powierzchni decyduje o przyczepności i wyglądzie. Czysta, prawidłowo opłukana część zapewnia proszkowi powierzchnię, która przyjmuje ładunek i rozprowadza się równomiernie. Oleje, kurz i pozostałości po płukaniu powodują powstawanie kraterów oraz słabą przyczepność. Harmonogram utwardzania również ma znaczenie. Każda chemia proszku ma swoje określone okno temperatury i czasu. Proszki epoksydowe, epoksydowo-poliestrowe oraz specjalne proszki funkcyjne zachowują się w różny sposób. Niedostateczne utwardzanie prowadzi do słabej odporności chemicznej. Nadmierne utwardzanie może spowodować żółknięcie, zmniejszenie połysku lub kruchość warstwy. Masa części ma znaczenie, ponieważ ciężkie elementy metalowe dłużej osiągają temperaturę utwardzania. Prędkość taśmy transportowej odpowiednia dla cienkich blach może okazać się niewystarczająca dla grubej odlewni. Wskaźnik pierwszego przejścia poprawia się, gdy piec utwardzający jest charakteryzowany za pomocą rejestratora danych, a nie jedynie ustawiany według karty technologicznej. Termopary umieszczone na próbkach pokazują rzeczywistą temperaturę metalu. Ten krok trwa dłużej niż odczyt temperatury z wyświetlacza pieca, ale zapobiega konieczności przeprowadzenia całej zmiany ponownego przetwarzania.

Korzystaj z danych i małych prób, aby znaleźć rzeczywiste ograniczenie

Poprawa wydajności natrysku to problem systemowy, a nie pojedynczy parametr. Ograniczeniem może być jakość proszku, ustawienia pistoletu, uziemienie, przepływ powietrza, odzysk, przygotowanie powierzchni lub proces utwardzania. Losowe próby zwykle poprawiają jeden parametr, pogarszając jednocześnie inny. Skuteczniejsze są niewielkie, zaprojektowane eksperymenty przeprowadzane bezpośrednio na linii produkcyjnej. Należy zmieniać po jednym czynniku naraz, mierzyć grubość warstwy, wydajność przenoszenia oraz wskaźnik wadliwości i zatrzymywać te ustawienia, które pozostają stabilne przez pełną zmianę pracy. Jeśli linia rejestruje ustawienia pistoletów, warunki w kabinie natryskowej oraz grubość warstwy dla każdej szafki, ukazują się wzorce, których nie da się zauważyć przy użyciu zwykłego notatnika. Hsinda dostarcza proszków epoksydowych, epoksydowo-poliestrowych oraz specjalnych proszków funkcyjnych w ramach operacji kontrolowanej przez system ERP i MES, o rocznej zdolności produkcyjnej wynoszącej około 5000 ton. Spójna jakość proszku oraz dane dotyczące partii ułatwiają interpretację prób na linii, co pomaga fabrykom poprawiać wydajność malowania proszkowego bez poszukiwania skrótów.