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影响机器人喷涂漆膜厚度的因素

2020-09-14(4163)次浏览

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）。影响喷涂机器人喷涂漆膜厚度的因素也就是这几个原因构成，下面松健机器人分别来讲一下这几个名词的意义。

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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）。影响喷涂机器人喷涂漆膜厚度的因素也就是这几个原因构成，下面松乐机器人分别来讲一下这几个名词的意义。

机器人喷涂视频

一、喷涂流量

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。根据流量控制是否闭环分两类。

一是对流量精度高的设备采用闭环控制，在闭环控制中，常用的设备配置有两种：

1、是使用计量齿轮泵，即泵每转一圈所获得的体积数是恒定的，机器人1PS 系统控制计量泵的转速来达到定量供漆，在这类系统中，涂料的动力来自齿轮泵产生的压力。

2、是通过流量计和节流阀组成的闭路系统来控制，在这类系统中，涂料的压力来源于供漆系统，流量计获得的流量信号传到机器人IPS 系统与已标定的值作比较，当流量有偏差时，信号返馈给节流阀，通过改变节流阀开闭度来调节。使用第二种方案控制时对供漆压力的稳定性要求高。机器人喷涂系统提供了多级修正流量偏差的方法。如在ABBTR5002喷涂机器人上，对于系统的偏差有两种途径可以调整。一是可以通过机器人设鼍中的ROBOT PARAMETRE 中的涂料特性设置，这种情况下允许对于每种涂料系统进行不同的设置，如可以修正流量受到涂料的黏度和相对密度的影响。二是可以通过TEACHPADENT 中的BRUSH 设置。如当BRUSH 中设置是200而实际测量得到的流量是220时，可以设置BRUSH 比例为200/220=91%，这样实际的喷涂流量成为200。需要注意的是这种设置重新开机后参数自动恢复到100%。喷涂中流量范围的选用主要受到两个环节的影响：计量泵和雾化器。这两个设备的瓶颈决定了最后可以获取的流量范围。如当使用6cc 计量泵时，因为泵的受控转速范围是0～150r/min，因此它的额定流量在0～900mL/min。同时，雾化器也存在不同的流量上限。如ABB 机器人旋杯ROBOBEL625的上限为400mL/min，所以在这种设备配置中，最高流量只能是 400mL/min。同样，过低的流量在使用计量泵时泵的转速过慢，无法达到应有的精度。另一个需要关注的因素是，在空气喷涂时，流量的大小影响到涂料雾化效果。根据机器人喷涂保险杠的经验，空气喷枪选用许可流量的20%～70%较为合适，旋杯选用20%～100%流量。

二、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。事实上整个涂装设备的发展历史也可以看作是一部提高涂料转移率的历史，因为它与涂装制造成本和环境保护这两个主题密切相关。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。这就又增加了一个因素，即工件的接地状态直接影响了涂料的转移率。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。试验表明，在使用ROBOBEL 喷涂色漆时，一般接地和良好接地的产品转移率相差10%～20%。如ROBOBEL625在喷涂使用金属夹接地的SVW2000门槛条的实测转移率为70%左右，而接地不良的情况下只有50%左右。对于空气喷枪来说，雾化空气压力对转移率影响也是较大的，雾化压力过大会造成空气喷到被喷涂面后反弹气流增加，阻止后续小漆粒到达被喷涂面，导致转移率下降。

三、涂料固体含量

涂料固体含量参数通常有体积百分比和质量百分比两种，计算膜厚时使用的是体积百分比。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。

作为原漆控制指标的固体含量造成的偏差一般在±2%，这种偏差的影响有时是很大的。例如一种遮盖力为11μm的色漆，原漆的固体含量在27%±2%之间，这样高低极限的偏差在（29～25）/25=16%。如果原来使用29%喷涂的膜厚在12μm，现在25%的只能喷到12/29×25=10.3μm，显然膜厚不够了。这种情况下，就需要对涂料原料的固体含量指标严格监控，并要求供应商对于敏感的涂料给出更小的范围。

②原漆存放时间过长导致的偏差。

一般涂料的黏度随着存放时间的延长会上升，而在调配涂料时常是以涂料黏度作为控制指标的。这就出现了原漆存放前后所调配的涂料固体含量的变化。比如。一种涂料在存放6个月后黏度上升了10%（这一幅度是比较正常的，如存放环境温度高，黏度上升幅度还要大），在调整到同样的黏度时需要加入的稀释剂较6个月前增加，这就减少了调配好的涂料的固体含量，其他喷涂因素不变的情况下，涂料膜厚会降低。

③不规范的调漆操作和存放方式会导致固体含量减少。

如原漆在包装桶中没有得到充分搅拌，固体含量高的成分留在桶中，这样间接地降低了涂料的固体含量。还有，调配好的涂料放置时间过长而密封不好导致溶剂挥发后，固体含量会增加。

四、喷涂机器人走枪速度

生产中，一般旋杯选用速度为600～1000mm/s，空气喷枪选用速度为800～1500mm/s之间。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%。

五、喷涂机器人的喷幅宽度

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。所以当在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。

影响喷涂机器人喷涂漆膜厚度的因素也就是有以上的五种因素组成，控制喷涂机器人喷涂厚度也要从以上的五种原因入手。

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