機(jī)器人噴涂時(shí)影響漆膜厚因素及解決方法

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1、1引言隨著國(guó)內(nèi)乘用車工業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的機(jī)械噴涂取代了手工作業(yè)。在這種趨勢(shì)中，機(jī)器人噴涂所占的比例也越來(lái)越大。如原先在車身噴涂中普遍使用的6杯站或9杯站系統(tǒng)，也有被機(jī)器人噴涂替代的趨勢(shì)。汽車車身外覆件也大量使用機(jī)器人噴涂，如國(guó)內(nèi)轎車保險(xiǎn)杠噴涂中超過(guò)一半的產(chǎn)量使用了機(jī)器人。機(jī)器人噴涂既保持了手工噴對(duì)復(fù)雜形面的適應(yīng)，又具精確性和重復(fù)性。本文將討論機(jī)器人施工時(shí)影響最終涂膜厚度的各種因素，為生產(chǎn)中對(duì)膜的控制調(diào)整提供一些思路。2膜厚控制的意義對(duì)于涂裝施工而言，涂膜厚度是涂裝工藝中最重要的控制因素，其意義在于：（1）防止因膜厚不適當(dāng)導(dǎo)致的涂層缺陷。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，

2、現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中涂層的外觀缺陷有超過(guò)一半以上是因?yàn)槠釋幽ず窨刂撇划?dāng)造成的。一些常見(jiàn)的涂裝缺陷如流掛、漆層薄、露底色等直接與膜厚控制失控有關(guān)，還有一些缺陷也間接同這有關(guān)。譬如，保險(xiǎn)杠噴涂的第一層助黏底漆膜厚不夠，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)涂層附著力下降，同時(shí)底漆的膜厚達(dá)不到要求時(shí)其導(dǎo)電效果也會(huì)下降，這會(huì)引起第一道色漆使用靜電噴涂時(shí)涂料的轉(zhuǎn)移率下降，最后導(dǎo)致色漆不足。（2）幫助外觀指標(biāo)的調(diào)整。常見(jiàn)的漆膜外觀指標(biāo)如光澤、色差、桔皮、DOI等都需要以膜厚控制作為基礎(chǔ)。上述指標(biāo)都明顯受到膜厚，特別是面漆膜厚的影響，因此，在整個(gè)涂裝質(zhì)量控制中，把膜厚作為最重要的控制因素是必須的。（3）

3、成本的控制。除了膜厚控制對(duì)涂裝質(zhì)量影響體現(xiàn)的質(zhì)量成本外，涂裝的主要成本中約有一半被涂料所占據(jù)。精確的膜厚控制不僅有助于涂裝質(zhì)量的穩(wěn)定，還有利于涂料的節(jié)約。統(tǒng)計(jì)顯示，采用同樣設(shè)備噴涂時(shí)，是否精確控制膜厚其所消耗的涂料相差25%以上。目前在國(guó)內(nèi)使用的機(jī)器人噴涂主要有日本巖田或三菱機(jī)器人，這些設(shè)備引進(jìn)較早，控制精度較差；新的涂裝線普遍采用ABB、FANUC、MOTOMAN、DURR等多軸機(jī)器人，在本文中主要是以ABB機(jī)器人為基礎(chǔ)進(jìn)行討論。3影響漆膜厚度的因素在機(jī)器人噴涂施工中，涂層膜厚可以按如下公式計(jì)算：干膜厚度=（流量×涂料體積固體含量×涂料轉(zhuǎn)移率）/（走

4、槍速度×噴幅寬度）（1）流量，即噴涂時(shí)單位時(shí)間從噴槍口流出的涂料體積。在機(jī)器人噴涂中，這個(gè)數(shù)據(jù)直接在BRUSH（刷子）參數(shù)表中確定。一些老式的機(jī)器人噴涂中，流量控制沒(méi)有和機(jī)器人系統(tǒng)建立聯(lián)系，無(wú)法在一個(gè)噴涂程序中間隨時(shí)更改流量。而大部分新機(jī)器人的流量控制系統(tǒng)直接由機(jī)器人的IPS系統(tǒng)控制，使流量控制更加精確和便捷。如在ABB機(jī)器人噴涂的流量控制中，根據(jù)流量控制是否閉環(huán)分兩類。一是對(duì)流量精度高的設(shè)備采用閉環(huán)控制，在閉環(huán)控制中，常用的設(shè)備配置有兩種：一是使用計(jì)量齒輪泵，即泵每轉(zhuǎn)一圈所獲得的體積數(shù)是恒定的，機(jī)器人1PS系統(tǒng)控制計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到定量供漆，在這類系

5、統(tǒng)中，涂料的動(dòng)力來(lái)自齒輪泵產(chǎn)生的壓力。二是通過(guò)流量計(jì)和節(jié)流閥組成的閉路系統(tǒng)來(lái)控制，在這類系統(tǒng)中，涂料的壓力來(lái)源于供漆系統(tǒng)，流量計(jì)獲得的流量信號(hào)傳到機(jī)器人IPS系統(tǒng)與已標(biāo)定的值作比較，當(dāng)流量有偏差時(shí)，信號(hào)返饋給節(jié)流閥，通過(guò)改變節(jié)流閥開(kāi)閉度來(lái)調(diào)節(jié)。使用第二種方案控制時(shí)對(duì)供漆壓力的穩(wěn)定性要求高。機(jī)器人噴涂系統(tǒng)提供了多級(jí)修正流量偏差的方法。如在ABBTR5002噴涂機(jī)器人上，對(duì)于系統(tǒng)的偏差有兩種途徑可以調(diào)整。一是可以通過(guò)機(jī)器人設(shè)鼉中的ROBOTPARAMETRE中的涂料特性設(shè)置，這種情況下允許對(duì)于每種涂料系統(tǒng)進(jìn)行不同的設(shè)置，如可以修正流量受到涂料的黏度和相對(duì)密

6、度的影響。二是可以通過(guò)TEACHPADENT中的BRUSH設(shè)置。如當(dāng)BRUSH中設(shè)置是200而實(shí)際測(cè)量得到的流量是220時(shí)，可以設(shè)置BRUSH比例為200/220=91%，這樣實(shí)際的噴涂流量成為200。需要注意的是這種設(shè)置重新開(kāi)機(jī)后參數(shù)自動(dòng)恢復(fù)到100%。噴涂中流量范圍的選用主要受到兩個(gè)環(huán)節(jié)的影響：計(jì)量泵和霧化器。這兩個(gè)設(shè)備的瓶頸決定了最后可以獲取的流量范圍。如當(dāng)使用6cc計(jì)量泵時(shí)，因?yàn)楸玫氖芸剞D(zhuǎn)速范圍是0～150r/min，因此它的額定流量在0～900mL/min。同時(shí)，霧化器也存在不同的流量上限。如ABB機(jī)器人旋杯ROBOBEL625的上限為400

7、mL/min，所以在這種設(shè)備配置中，最高流量只能是400mL/min。同樣，過(guò)低的流量在使用計(jì)量泵時(shí)泵的轉(zhuǎn)速過(guò)慢，無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的精度。另一個(gè)需要關(guān)注的因素是，在空氣噴涂時(shí)，流量的大小影響到涂料霧化效果。根據(jù)機(jī)器人噴涂保險(xiǎn)杠的經(jīng)驗(yàn)，空氣噴槍選用許可流量的20%～70%較為合適，旋杯選用20%～100%流量。（2）涂料轉(zhuǎn)移率，指最終附著在產(chǎn)品表面的涂料占涂料從噴槍中噴出的總流量的比例，也稱作上漆率。事實(shí)上整個(gè)涂裝設(shè)備的發(fā)展歷史也可以看作是一部提高涂料轉(zhuǎn)移率的歷史，因?yàn)樗c涂裝制造成本和環(huán)境保護(hù)這兩個(gè)主題密切相關(guān)。影響轉(zhuǎn)移率的主要參數(shù)包括：霧化器種類、靜電高

8、低、噴涂參數(shù)、導(dǎo)電性等。使用怎樣的噴涂設(shè)備是決定轉(zhuǎn)移率的第一因素，因?yàn)椴煌脑O(shè)備轉(zhuǎn)移率有著明顯