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如何控制机器人喷涂漆膜厚度

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2023/3/6     浏览次数:    

引 言:

随着国内乘用车工业的发展,越来越多的喷涂取代了手工作业。在这种趋势中,机器人喷涂所占的比例也越来越大。如原先在车身喷涂中普遍使用的6杯站或9杯站系统,也有被机器人喷涂替代的趋势。

机器人喷涂既保持了手工喷对复杂形面的适应,又具精确性和重复性。本文将讨论机器人施工时影响最终涂膜厚度的各种因素,为生产中对膜的控制调整提供一些思路。


膜厚控制的意义

对于涂装施工而言,涂膜厚度是涂装工艺中最重要的控制因素,其意义在于:



1

防止因膜厚不适当导致的涂层缺陷

根据经验,现场生产中涂层的外观缺陷有超过一半以上是因为漆层膜厚控制不当造成的。一些常见的涂装缺陷如流挂、漆层薄、露底色等直接与膜厚控制失控有关,还有一些缺陷也间接同这有关。譬如,保险杠喷涂的第一层助黏底漆膜厚不够,会导致整个涂层附着力下降,同时底漆的膜厚达不到要求时其导电效果也会下降,这会引起第一道色漆使用静电喷涂时涂料的转移率下降,最后导致色漆不足。



2

帮助外观指标的调整

常见的漆膜外观指标如光泽、色差、桔皮、DOI等都需要以膜厚控制作为基础。上述指标都明显受到膜厚,特别是面漆膜厚的影响,因此,在整个涂装质量控制中,把膜厚作为最重要的控制因素是必须的。



3

成本的控制

除了膜厚控制对涂装质量的影响体现在质量成本外,涂装的主要成本中约有一半被涂料所占据。精确的膜厚控制不仅有助于涂装质量的稳定,还有利于涂料的节约。统计显示,采用同样设备喷涂时,是否精确控制膜厚其所消耗的涂料相差25%以上。


影响漆膜厚度的因素

在机器人喷涂施工中,涂层膜厚可以按如下公式计算:

干膜厚度=(流量×涂料体积固体含量×涂料转移率)/(走枪速度×喷幅宽度)



1

流 量

即喷涂时单位时间从喷枪口流出的涂料体积。在机器人喷涂中,这个数据直接在BRUSH(刷子)参数表中确定。一些老式的机器人喷涂中,流量控制没有和机器人系统建立联系,无法在一个喷涂程序中间随时更改流量。而大部分新机器人的流量控制系统直接由机器人的IPS系统控制,使流量控制更加精确和便捷。



2

涂料转移率

涂料转移率,指最终附着在产品表面的涂料占涂料从喷枪中喷出的总流量的比例,也称作上漆率。影响转移率的主要参数包括:雾化器种类、静电高低、喷涂参数、导电性等。

使用怎样的喷涂设备是决定转移率的第一因素,因为不同的设备转移率有着明显的差别。一些主要雾化器转移率从小到大为:普通空气喷枪,静电空气喷枪,旋杯。

静电是影响涂料转移率的第二大因素,有无静电和静电高低的差别在施工中表现得非常明显。由于静电喷涂时,涂料粒子带电导致涂料向工件吸附,因此需要先到达工件表面的带电颗粒快速转移电荷,维持工件表面和喷枪之间的电压差,确保两者之间的空间电场强度对于涂料转移率非常关键。

工件的接地状态是影响涂料转移率的第三因素。这一因素在喷涂导电性不好的工件时尤其明显,如塑料保险杠。



3

固体含量

固体含量参数通常有体积百分比和质量百分比两种,计算膜厚时使用体积百分比。在涂装施工中,常常会忽视这一因素变化带来的不稳定,由于机器人喷涂中其他因素的精确控制,这一因素的影响比起在手工喷涂中显得更为突出。

下面的几个因素可能引起施工时涂料固体含量的不稳定:

①不同批次涂料固体含量的变化。

②原漆存放时间过长导致的偏差。

③不规范的调漆操作和存放方式会导致固体含量减少。



4

走枪速度

理论上喷涂速度同膜厚成反比关系,但实际上,由于不同速度选用的喷涂参数会间接影响到转移率,所以在满足喷涂节拍的前提下,优先选用较低的枪速。关于枪速对于转移率的影响,可以这样解释:枪速慢,获得同样膜厚使用的涂料流量低,相应的雾化空气也小,对于提高转移率有利。对于旋杯也是如此,这可能与电荷转移需要的时间有关。测试表明,在同样条件下喷涂产品,使用旋杯速度在500mm/s时比速度为700mm/s时转移率提高5%。



5

喷幅宽度

指雾化器喷出的涂料在被喷涂面覆盖的宽度。

喷幅宽度受到下述参数的影响:

喷枪离被喷涂表面距离、雾化和扇面参数(空气喷枪)或者整形空气(旋杯)。单头空气喷枪的喷涂形状是椭圆形的,旋杯的雾形是圆形的,双头喷枪根据两个喷头的夹角,形状有所不同,但是基本也呈椭圆形。从空间角度看,它们的雾形是都是圆锥形或者椭圆锥形的。因此当喷涂距离变短时,喷幅宽度成比例地缩小。对于空气喷枪来说,雾化空气压力与扇面空气压力的比值对喷幅宽度呈线性影响。所以当修改相应的喷涂流量时,需要考虑因为调整雾化和扇面空气值间接影响到的喷幅宽度。


对于机器人涂装施工而言,确保生产工艺的稳定是需要优先控制的。上述5个影响膜厚的因素可以采用不同的方式控制和调整。



1

为保证涂料固体含量参数稳定,推荐下列措施:


①监控不同批次的原漆固体含量,尤其是对于膜厚敏感的涂料,如遮盖力高的色漆;

②缩短原漆的存放时间,尽可能使用新鲜的涂料;

③避免涂料存放环境温度过高;

④规范调漆操作;

⑤不同季节所用的稀释剂配方不同,可以通过机器人IPS设置参数调整,避免流量的更改。




2

喷涂速度在喷涂轨迹程序编制过程中调整,一旦确定之后就基本不再变动,只有在一些特定的情况下进行调整,如喷涂遮盖力特别差的色漆而喷枪流量接近上限时采用调低速度的方法较为有效。



3

喷幅宽度主要在程序编制时确定,后期的调整主要是针对一些特殊平面,如对于窄平面使用小的幅宽能有效节约涂料。调整中需要关注因为喷幅变化带来的其他影响喷涂质量的情况,如当通过喷涂距离调整幅宽时,涂料到达被喷涂面的溶剂含量同时发生变化,可能发生相应的流挂或者干喷;当通过雾化扇面压力调整时,可能会影响到涂料的雾化效果。



4

涂料转移率一般不作为生产中调整的因素,在生产中需要关注的是因为转移率变化导致的喷涂质量事故。一般多发生在因为转移率下降导致的漆层变薄。如静电喷枪因设备故障导致电压下降引起转移率的降低。



5

流量的调整是生产中最频繁用于调整的参数。需要注意的是,调整空气喷枪的流量时,一同调整的气体的雾化和扇面压力的值会随之发生变化,这会同时影响到转移率,最后影响到膜厚。


漆膜厚度虽然只受到上述讨论的5个因素的影响,机器人喷涂又使我们对于这些因素的控制能力得到加强,但因为这中间的每个因素又受到整个涂装系统的多个因素的影响,因此在实际生产施工中,需要根据实际情况,设计出有效的施工参数的监控体系,确保膜厚可控可调。

以上就是小编总结的关于如何控制机器人喷涂漆膜厚度。如果您还想了解关于机器人的其他问题请关注合肥皖一官方网站。合肥皖一焊接器材有限公司全心全意致力于工业机器人研发生产、销售、服务,拥有全系列工业机器人产品,为客户创造最大价值。欢迎来电咨询400 0551 107

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