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姓
工
门 位 名 号 材料工程师 蒋 开 东
二〇一六年九月
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目 录
摘要------------------------------------------------------------------1
第一章 膜厚控制的意义
1.1：防止涂层缺陷--------------------------------------2
1.2：满足外观标准--------------------------------------2
1.3：达到成本控制--------------------------------------2
第二章 影响漆膜厚度的因素
2.1：膜厚的计算----------------------------------------3
2.2：喷涂的流量----------------------------------------3
2.3：涂料转移率----------------------------------------4
2.4：涂料固含量----------------------------------------4
2.5：喷涂的速度----------------------------------------5
2.6：喷幅的宽度----------------------------------------5
第三章 喷涂漆膜厚度的控制
3.1：流量调整要可控------------------------------------6
3.2：涂料转移率稳定------------------------------------6
3.3：固含量参数稳定------------------------------------6
3.4：走枪速度需平稳------------------------------------7
3.5：喷涂宽幅要合规------------------------------------7
第四章 总结
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影响机器人喷涂漆膜厚度的因素及控制
摘要：随着国内乘用车工业的发展，越来越多的机械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。汽车车身外覆件也大量使用机器人喷涂，如国内轿车保险杠喷涂中超过一半的产量使用了机器人。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探讨思路。
关键字：膜厚 厚度 因素 控制
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第一章：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：
2.1防止因膜厚不适当导致的涂层缺陷
根据现场生产中涂层外观缺陷统计的数据：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、薄喷、露底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，最后导致色漆膜厚不足。
2.2有助于帮助漆膜外观指标的合理调整 漆膜常规外观指标如：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。
2.2有利于帮助涂装成本控制的有效达成 除了膜厚控制对涂装质量影响体现的质量成本外，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。
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第二章 影响漆膜厚度的因素
早期在国内使用的机器人喷涂主要有岩田或三菱等，控制精度较差；新的涂装线普遍采用ABB、FANUC、DURR、安川等多轴机器人。
2.1 膜厚的计算方式
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)；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。在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控制，使。
2.2 喷涂流量的设定
2.2.1根据流量控制是否闭环分两类
一是：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IPS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。
二是: 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。
2.2.2对于系统的偏差有两种途径可以调整
一是：可以通过机器人设置中的ROBOTPARAMETRE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%。
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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%～旋杯选用
2.3 涂料喷涂转移率
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 喷涂设备是决定转移率的第一因素，不同的设备转移率有着明显的差别；喷涂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；它们在喷涂金属或塑料零件时的涂料转移率：空气喷枪15%-40%、HVLP喷枪30%-60％、空气静电喷枪40- 80％、HVLP静电90％、旋杯式雾化70 - 95％。
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涂料转移率非常关键；这又增加一个因素，即工件接地状态直接影响涂料的转移率。
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，。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。
2.4 涂料固体份含量 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。
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2.5喷涂走枪运行速度
以ABBTR5002喷涂机器人为例，枪速范围为：0～3000mm/s；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%
2.6喷涂时喷幅的宽度
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。
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第三章 喷涂漆膜厚度的控制
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。
3.1 流量调整的控制
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。
3.2 涂料转移率稳定
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。
3.3 固含量参数稳定
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。
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3.4 走枪速度的平稳
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5
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。
3.5 喷涂宽幅的合规
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。
第四章 总结
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，因此在实际生产线施工中，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。
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