За последние десять лет в мировой популярности технологии порошковой окраски (нанесения порошковой краски) наблюдается постоянный рост. Одной из движущих сил, стимулирующих ошеломляющий успех, являются постоянные улучшения в покрасочном оборудовании, применяемом  для  нанесения порошковых полимерных  красок.

Со времен зарождения порошковых красок производители оборудования для нанесения порошковых покрытий столкнулись с некоторыми изменениями, включающими: максимизацию эффективности первичного трансфера; эффективная окраска площадей решетки Фарадея; улучшенное качество последнего слоя и однородность; а также повторная окраска бракованных деталей. Последние разработки в области технологий, тем не менее, позволили лидирующим производителям предложить своим пользователям новые детали оборудования, которые в большей степени отвечают этим изменениям.

Понимание феномена электростатики, включенного в процесс порошковой окраски, одинаково важно как для производителей, так и для потребителей. Так как оборудование становится все более и более усложненным, чтобы сделать возможным многие функции, не доступные ранее, очень важно осознавать, какие именно детали (технические характеристики) заслуживают инвестиций, для каких именно покрытий и почему.

В системах коронной зарядки строго неравномерное электрическое поле создается между распылителем (пистолетом) и обрабатываемой деталью применением потенциала высокого (обычно отрицательного) напряжения на заостренный электрод.

Неравномерность этого поля необходима, так как линии поля (силовые линии) сходятся на остриях, и их плотность в любом пространстве представляет силу электрического поля.

Поэтому, если мы применим высокочастотный потенциал к одноточечному электроду и разместим заземленный объект больших размеров впереди электрода, мы создадим электрическое поле, сила которого максимальна на вершине заостренного электрода.

Как это работает

В воздухе всегда имеются свободные электроны или ионы. Если электрон пройдет через сильное электрическое поле, он начнет двигаться в этом поле вдоль силовых линий и его скорость может увеличиваться напряженностью поля. Если электрон ускоряется вдоль силовых линий, он в конечном счете попадет в молекулу воздуха.

Если сила поля адекватна и электрон за время движения вдоль силовых линий собрал достаточное количество кинетической энергии, его влияние на молекулу воздуха будет достаточно сильным, чтобы расщепить ее на два вторичных электрона и один положительный ион (остаток молекулы). Вторичные электроны будут постоянно ускоряться в электрическом поле. Двигаясь по силовым линиям, они будут расщеплять новые молекулы и образовывать новые ионы и электроны.

Из-за притягивания противоположных зарядов положительные ионы, образованные в результате каждого деления, также будут ускоряться напряжением поля и двигаться вдоль силовых линий. Тем не менее, их движение будет проходить в противоположном направлении к отрицательным электродам распылителя (пистолета).

Опять-таки, при достаточном электрическом поле положительные ионы могут либо расщеплять молекулы на своем пути к отрицательному электроду, либо, если они достигают электрода, воздействовать на него с такой силой, что они расщепят новые ионы на металлической поверхности электрода. Этот процесс – коронный разряд. Он является самоподдерживающимся при напряженности поля равной некоторому начальному уровню или превышающей его.

Сразу после начала процесса ионизации пространство между пистолетом и заземленной деталью заполняется миллионами ионов и свободных электронов. Впредь в данном документе термин «свободные электроны» будет заменен более широко используемый термин «свободные ионы».

Незаряженная диэлектрическая частица искажает внешнее электрическое поле таким образом, что некоторые из силовых линий вытягиваются к поверхности частицы, входят под углом 90 0, проходит через нее и выходит под углом 90 0. При наличии в электрическом поле свободных ионов они последуют по силовым линиям к незаряженной частице и в конечном счете попадут в поле поляризации частицы, тем самым увеличивая заряд самой частицы.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока заряд, аккумулированный на частице, в результате притягивания множества ионов не будет достаточным для создания частицей своего электрического поля. Это поле в свою очередь снова изменит линии внешнего поля. В это время линии внешнего поля будут отодвинуты от частицы. Когда это произойдет, ионы из внешнего поля не смогут больше притягиваться к частице, так как они аннулируются своим собственным полем. Другими словами, частица достигла максимального заряда, что зависит от напряженности внешнего поля, размера частицы и материала.

1 «Свободные ионы» - это отрицательные ионы, производимые процессом коронной ионизации, которые не притягиваются частицами порошка и остаются свободными в пространстве между пистолетом и заземленной деталью, двигаясь в сторону ближайшего заземления вдоль силовых линий.

2 Деформация внешнего электрического поля незаряженной частицей вызвана собственным полем поляризации частицы, детальное рассмотрение которого выходит за рамки данного документа.

При электростатической окраске порошковой  краской  мы распыляем порошковую краску  через пространство сильного электрического поля и высокой ионной концентрации. Проходя через него, частицы заряжаются таким образом, как это описано выше. Процесс зарядки порошковых частиц управляется формулой (уравнением) Pauthenier ‘а.

Наибольшим образом зарядка зависит от напряженности поля, размера и формы порошковых частиц, а также количества времени, которое частицы проводят в зарядном пространстве. Тем не менее, следует заметить, что единственная сила, которая продвигает частицу к заземленной подложке, - это электрическая сила, равная заряду частицы, увеличенная напряженностью электрического поля.

Поток воздуха доставляет  порошковую частицу к детали. Однако, если частица не заряжена или если напряженность поля недостаточна, частица будет отскакивать от металлической подложки и либо будет удалена струей воздуха, либо упадет под воздействием сил гравитации. Электрическая сила помогает частице преодолеть силы аэродинамики и гравитации и остается на поверхности частицы до тех пор, пока ее не заменит воздействием другая сила. Эта новая сила – притяжение между заряженной частицей и заземленной металлической поверхностью.

Основы электростатики

Большинство материалов, применяемых для порошковой окраски, - сильные диэлектрики. Заряженные однократно, они не позволяют зарядке быстро заканчиваться. В действительности, большинство материалов, применяемых для порошковой окраски, сохраняют свою зарядку в течение нескольких часов, даже если небольшие частицы материала располагаются на заземленной металлической поверхности.

Если заряженная порошковая частица расположена рядом с металлической поверхностью, она индуцирует заряд равной силы, но противоположной полярности внутри металла. Проще говоря, это происходит, потому что электроны проводимости внутри металла освобождают пространство рядом с местом контакта порошковой частицей и поверхностью металла.

Как только электроны уходят, то, что остается – это пространство с дополнительным положительным зарядом, равным по силе отрицательному заряду на порошковой частице. Обычно этот положительный заряд называют «зеркальный заряд».

Как только зеркальный заряд индуцируется внутри металла, два заряда одинаковой силы и разной полярности существуют рядом друг с другом, разделенные поверхностью металла. Два эти заряда не будут притягивать друг друга и будут удерживать порошковую частицу на поверхности металла, но они также создадут новое электрическое поле между собой.

Чем больше частица порошковой краски  на металлической поверхности и чем больше ее заряд, тем сильнее будет электрическое поле между частицей и ее зеркальным отображением. Таким образом, тем сильнее электростатические притяжение между ними.

Тот факт, что более крупные частицы дают более сильное притяжение к заземленному металлу, объясняет, почему мы чаще наблюдаем эффект «апельсиновой корки» при более толстых слоях порошкового покрытия.

После того, как первичный слой порошковой краски нанесен на металлическую поверхность, частицы последующих слоев должны индуцировать заряды зеркального отображения уже существующего слоя диэлектрического материала на наносимый. Наличие существующего слоя диэлектрической порошковой краски ослабляет процесс индукции (так как нет прямого контакта частиц порошка с поверхностью металла).

Более слабые заряды более мелких частиц могут быть недостаточными для создания силы притяжения достаточно мощной для того, чтобы удерживать частицы на поверхности уже нанесенного слоя порошковой краски.

Большие по размеру порошковые частицы обычно аккумулируют более сильный заряд, и поэтому сила притяжения между ними и их индуцированным зеркальным отражением также более мощная. В результате бОльшие порошковые частицы предпочтительнее для нанесения наверх существующего незастывшего слоя. Если попытаться посмотреть на поперечное сечение незастывшего слоя порошковой краски, нижняя часть (ближе к металлу) будет иметь частицы порошка в среднем меньшего размера, чем на верхней части.

Если в процессе затвердения материал для порошковой окраски плохо растекается, бОльшие по размеру частицы из верхнего слоя могут не растекаться полностью и останутся на контуре поверхности детали или незастывшего слоя. Это приведет к снижению глянца, негладкой поверхности верхнего слоя и апельсиновой корке из-за недостаточных «текучих» качеств материала для покраски.

Мы проанализировали процесс осаждения частиц порошка на заземленную металлическую поверхность. Если мы будем продолжать распыление заряженного порошка на ту же самую поверхность, в конечном счете возникнет обратная ионизация.

При нанесении порошковой  полимерной краски на металлическую поверхность  напряженность электрического поля внутри слоя порошковой краски возрастает. Каждая новая нанесенная порошковая частица увеличивает:

1) совокупный заряд слоя порошковой краски;

2) совокупный зеркальный заряд внутри металла;

3) напряженность электрического поля внутри слоя.

Если мы продолжаем наносить заряженный порошок, напряженности электрического поля внутри слоя порошковой краски в конечном счете будет достаточно для ионизации воздуха между частицами порошка. Процесс ионизации внутри слоя покрытия очень схож с тем, что происходит вокруг электрода распылителя (пистолета) при применении к нему высокого напряжения. Блуждающие электроны, находящиеся в воздухе, ускоряют электрическое поле, расщепляют молекулы воздуха и производят большое количество отрицательных электронов и положительных ионов. Так  как противоположные заряды притягиваются, отрицательные электроны направляются к также положительному заземлению, а положительные ионы пытаются оторваться от слоя краски и направиться к отрицательному электроду распылителя. В результате этого интенсивного движения электронов и ионов через слой краски развиваются стримеры (Streamers).

Стример можно наблюдать как миниатюрное свечение или искру, проходящую через слой порошковой краски. Внутри стримера многочисленные электроны и положительные ионы двигаются в противоположных направлениях. После образования стримера его можно наблюдать через увеличительное оборудование в виде светящихся точек на поверхности порошкового покрытия.

В сущности процесс проявления стримера через слой порошковой краски идентичен коронной ионизации вокруг высокочастотного электрода пистолета – распылителя. Таким образом, его часто относят к «обратной ионизации».

Обратная ионизация – это еще одна широко распространенная причина апельсиновой корки на слое при нанесении порошковой краски. Она также является ведущей силой, вызывающей так называемое качество «самоограничения» процесса порошковой окраски, так как сильно снижает эффективность трансфера.

Как только ионы, выработанные обратной ионизацией внутри порошкового покрытия покидают слой краски, они нейтрализуют заряд порошковых частиц, расположенных рядом со стримерным каналом. Активное направленное движение положительных ионов вдоль стримерных каналов захватывает также молекулы воздуха, в результате чего возникает так называемый феномен «электрического ветра». Электрический ветер отрывает от слоя порошковые частицы, которые были нейтрализованы положительными ионами. Это создает микро кратеры, которые несложно заметить на поверхности незасохшего слоя в форме «звездочек». Если материал порошковой краски не достаточно хорошо растекается в процессе засыхания, кратеры, образованные в процессе обратной ионизации, не растекутся полностью, в результате чего поверхность слоя после высыхания будет «волнистой».

Давайте посмотрим, что происходит в пространстве между окрасочным пистолетом и деталью во время электростатического нанесения порошковой краски. Высокочастотный потенциал, нанесенный на наконечник зарядного электрода  окрасочного пистолета, создает электрическое поле между пистолетом и заземленной деталью. Это приводит к коронной разрядке.

Большое количество свободных ионов, производимых коронной разрядкой, заполняет пространство между пистолетом и деталью. Некоторые из ионов притягиваются порошковыми частицами, в результате чего частицы заряжаются. Однако множество ионов остается свободными и продвигаются вдоль линий электрического поля к заземленной металлической детали, смешиваясь с порошковыми частицами, приводимые в движение струей воздуха.

В чем суть проблемы

Как указывалось выше, облако заряженных порошковых частиц и свободных ионов, созданное в пространстве между пистолетом и деталью, обладает некоторым кумулятивным потенциалом, который называется пространственный заряд. Подобно облаку во время грозы, создаваемого электрическое поле между собой и землей (что в конечном счете приводит к вспышкам молнии), облако из заряженных порошковых частиц и свободных ионов создает электрическое поле между ним самим и заземленной деталью. Поэтому при стандартной системе зарядки коронного типа электрическое поле, находясь в непосредственной близости к поверхности детали, дополняется полями, созданными зарядным электродом пистолета и пространственным зарядом. Комбинация двух этих зарядов облегчает осаждение порошка на заземленной подложке, что дает высокую эффективность трансфера.

Положительные эффекты мощных электрических полей, созданных системами коронной зарядки, особенно важны при окраске деталей с большими плоскими поверхностями при высоких конвейерных скоростях. К сожалению, более мощные электрические поля систем коронной зарядки в некоторых случаях могут иметь и отрицательные последствия. Например, при окраске деталей, имеющих глубокие выемки и каналы, возникает эффект клетки Фарадея.

Если на поверхности детали имеется выемка или канал, электрическое поле будет проходит по пути наиболее низкого удельного сопротивления по отношению к земле (т. е. по краям этой выемки). Поэтому в большинстве случаев электрическое поле (и от пистолета, и пространственной заряда) будет концентрироваться на границах выемки или канала, осаждение порошка в этих местах будет значительно ухудшено, а слой краски образуется слишком быстро.

К сожалению, этот процесс будут сопровождать два негативных последствия.

Во-первых,  у меньшего количества частиц будет шанс проникнуть внутрь этой выемки, так как электрическое поле будет продвигать порошковые частицы исключительно к краям клетки Фарадея. Во-вторых, свободные ионы, вырабатываемые коронным разрядом, будут продвигаться по силовым линиям к краям, быстро заполнять существующий слой избыточным зарядом, что приведет к очень быстрому развитию обратной ионизации.

Ранее уже замечалось, что для того, чтобы порошковые частицы смогли преодолеть силы аэродинамики и гравитации и осесть на подложке, необходимо достаточно мощное электрическое поле. Ни поле, созданное электродом пистолета, ни поле пространственного заряда между пистолетом и деталью не могут проникнуть внутрь клетки Фарадея. Поэтому единственную возможность осуществлять окраску в труднодоступных местах дает поле, сформированное пространственным зарядом порошковых частиц, доставляемых внутрь выемки струей воздуха.

Если выемка или канал очень узкие, обратная ионизация, тут же возникшая на их краях, создаст положительные ионы, которые уменьшат заряд порошковых частиц, пытаясь пройти между краями клетки Фарадея, чтобы попасть внутрь канала. Как только им это удается, даже если мы продолжаем распыление порошка в канале, кумулятивного пространственного заряда порошковых частиц, доставленных внутрь канала струей воздуха, будет не достаточно для создания мощного электрического поля, способного преодолеть турбулентность воздуха и притягивать порошок.

Поэтому конфигурация электрического поля и его концентрация по краям решеток Фарадея – не единственная проблема, возникающая при окраске труднодоступных мест. Если бы это было так, нужно было бы всего лишь распылять порошок в труднодоступных местах в течение более длительного периода. Мы могли бы ожидать, что как только края будут покрыты толстым слоем порошка, другие частицы не смогут там отложиться, и единственное место, куда смог бы направляться порошок, было бы внутри выемок. К сожалению, так не происходит из-за обратной ионизации. Существует множество примеров, когда площади с эффектом клетки Фарадея не могут быть окрашены независимо от того, как долго проводится распыление. В некоторых случаях это происходит из-за геометрии выемки и проблем с турбулентностью воздуха, но часто причиной является обратная ионизация.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ КРАСОК В  БЕЛАРУСИ
+375296151445
+375291350959

Феномен обратной ионизации осложняет процесс окраски порошками на оборудовании коронной зарядки следующим: 1) снижает трансферную эффективность; 2) ограничивает возможность проводить качественную окраску площадей с эффектом клетки Фарадея. Свободные ионы – основная причина обратной ионизации при коронной  порошковой окраске, а потому избыток свободных ионов является причиной выше перечисленных проблем.

Повторная  порошковая окраска деталей – еще одна проблема в порошковой окраске, при которой свободные ионы имеют негативное влияние. В этом случае мы стараемся нанести второй слой краски на верх уже высохшего. Трудности возникают, потому что свободные ионы, вырабатываемые коронным электрическим разрядом, двигаются между пистолетом и деталью со скоростями, значительно превышающими скорости порошковых частиц. Свободные ионы очень быстро достигают детали и увеличивают заряд уже существующего высохшего слоя. Высохшая краска является гораздо лучшим диэлектриком, чем невысохшая. Поэтому заряд, перенесенный свободными ионами к поверхности окрашенной детали, не может быть ослаблен.

К тому времени, как порошковые частицы соприкасаются с с поверхностью, повторная окраска которой осуществляется, уже существующий слой имеет уже достаточно сильный заряд. Прибывающие порошковые частицы и дополнительные свободные ионы быстро соединяются с кумулятивным зарядом на слое краски, что практически сразу же приводит к обратной ионизации. Обратная ионизация может уже существовать на поверхности детали еще до того, как на ней оседают первые частицы. Как уже описывалось выше, как только процесс обратной ионизации начался, эффективность трансфера значительно снижается. Вот почему мы часто имеем трудности при повторной окраске деталей.

Традиционный метод облегчения процесса повторной окраски и улучшения качества окраски мест с эффектом решетки Фарадея заключается в снижении напряжения распылителя. Понижение напряжения пистолета приводит к понижению: 1) напряженности электрического поля вблизи поверхности обрабатываемой детали; и 2) силы тока пистолета.

Снижение напряженности электрического поля вблизи поверхности детали облегчает окраску мест с эффектом решетки Фарадея, потому что при этом сила электрического взаимодействия, продвигающая частицы порошка к краям труднодоступных мест, уменьшается. Более низкая сила тока пистолета приводит к снижению количества свободных ионов в пространстве между пистолетом и деталью. Это откладывает начало процесса обратной ионизации и облегчает процесс повторной окраски и окраски труднодоступных мест, при этом образуется более плотный и лучшего качества слой краски.

К сожалению, понижение напряжения пистолета вручную не всегда приемлемо. Например, это будет очень сложно сделать при автоматической системе окраски. Кроме того, насколько низким должно быть электрическое напряжение пистолета, чтобы окраска отвечала всем нашим требованиям и эффективность процесса не понижалась?

Трудности, возникающие при изменении напряжения пистолета вручную, потребовали развития более высоких технологий, с помощью которых можно было бы приостановить процесс обратной ионизации и улучшить качество слоя краски. Это следующие технологии: 1) автоматическое управление током пистолета; и 2) устройство для сбора свободных ионов. Обе эти технологии позволяют улучшить операции по нанесению последнего слоя путем снижения блуждающего ионного тока от пистолета к детали.

Принцип операции автоматического управления током (АУТ) заключается в автоматической настройке напряжения пистолета с целью поддержания на оптимальном уровне силы тока пистолета и мощности поля между пистолетом и обрабатываемой деталью. Чтобы лучше понять, каким образом АУТ улучшает процесс окраски, важно понять закон Ома (U = I x R), а также понятие «нагрузочной линии» в покрасочном оборудовании.

Нагрузочная линия – это отношение между током пистолета и действительным напряжением на наконечнике электрода пистолета. Чем меньше расстояние между пистолетом и деталью, тем выше сила тока, проходящего через пистолет и пространство между пистолетом и деталью.

Очень важным моментом в нашем описании является то, что, когда мы перемещаем пистолет ближе к детали, электрическое удельное сопротивление пространства между пистолетом и деталью понижается, а сила тока пистолета при этом повышается.

Если ток пистолета коронным разрядом напрямую превращается в определенное количество свободных ионов, количество свободных ионов, двигающиеся к детали при расстоянии между пистолетом и деталью в 3 дюйма, будет значительно больше, чем количество ионов, двигающихся к детали при расстоянии от пистолета до детали в 10 дюймов.

Если мы возьмем пустое ведро и попробуем наполнить его водой из крана, находящегося на расстоянии 10 футов, поток воды, исходящей из крана, будет расширяться и в ведро попадет только какая – то часть воды.

Таким образом, нам потребуется некоторое время, чтобы наполнить ведро до краев. Если сейчас мы попробуем наполнить ведро водой из крана, расположенного в три раза дальше, в ведро попадет гораздо большее количество воды, и ведро будет наполнено гораздо быстрее.

Аналогичным образом, если наполненное ведро представляет обратную ионизацию слоя порошкового покрытия, мы можем сказать, что, если мы будем наносить порошок из пистолета, расположенного на расстоянии 10 дюймов от детали, силовые линии будут распределяться на большой площади поверхности детали, а плотность потока свободных ионов на единицу площади детали будет ниже.

Поэтому для начала обратной ионизации потребуется большее количество времени. Если мы переместим пистолет на расстояние 3 дюйма до детали, при использовании стандартного пистолета коронного типа произойдет две вещи: 1) свободные ионы будут продвигаться через более узкий канал, что приведет к более высокой плотности электрического тока на единицу площади поверхности детали; и 2) меньшее расстояние от пистолета до детали приведет к повышению уровня тока, что,  согласно нашей аналогии, будет примерно равняться тому, как если бы мы увеличивали объем воды в кране.

Поэтому при расстоянии между пистолетом и деталью в 3 дюйма условия складываются таким образом, что даже тока пистолета, оптимального для 6 дюймов, будет достаточно, чтобы началась обратная ионизация и трансферная эффективность снизилась.

Чтобы лучше представить, почему итоговая трансферная эффективность повышается при более высокой силе тока, нужно представить, что на каждый квадратный дюйм поверхности детали в течение определенного периода времени будет воздействовать поток свободных ионов (время зависит от конвейерной скорости).

Максимальная эффективность окраски будет достигнута, если мы будем наносить порошок максимально высокой трансферной эффективностью, возможной в течение этого времени. Если ток будет слишком слабым, мы можем столкнуться с обратной ионизацией сразу же, как только часть выделенного времени на покраску была использована с максимальной эффективностью.

Результаты эксперимента показывают, что для ряда вариантов расстояний от пистолета до детали существует некоторый показатель силы тока, обеспечивающий максимальную трансферную эффективность. Поэтому, если бы у нас было средство, позволяющее автоматически поддерживать силу тока пистолета на оптимальном уровне (в соответствии с расстоянием от пистолета до детали), мы бы смогли оптимизировать эффективность всего процесса покраски. Таким средством и является автоматическое управление потоком (АУТ).

Благодаря АУТ при изменении расстояния от пистолета до детали (как по причине сложной формы детали, так и из-за разности глубины выемки) аппарат управления пистолетом автоматически настраивает напряжение, чтобы поддерживать силу тока пистолета на существующем уровне, оптимальном для данной операции.Данный контент принадлежит сайту vseokraskak.net

Например, когда оператору нужно окрасить некоторую деталь с труднодоступными местами на поверхности, он скорее всего поднесет пистолет ближе к детали, пытаясь «затолкнуть» порошок внутрь клетки Фарадея. Без АУТ это приведет к увеличению силы тока пистолета, большей плотности потока свободных ионов на единицу площади детали и более быстрому развитию обратной ионизации. АУТ автоматически снижает напряжение пистолета, когда пистолет приближается к детали.

В результате АУП:

1) поддерживает силу тока на оптимальном уровне, чтобы предотвратить образование избыточного количества свободных ионов; и 2) контролирует напряженность электрического поля вблизи поверхности детали и облегчает доступ к труднодоступным местам путем снижения напряжения на наконечнике распылителя пропорционально уменьшению расстояния до детали.

В зависимости от очертаний детали один пистолет распыляет с расстояния 6 дюймов, другой – 10 дюймов. Пистолет, распыляющий с расстояния 6 дюймов, имеет более чем в два раза большую силу тока, чем пистолет на расстоянии 10 дюймов. Это приводит к следующему: 1) значительно большее количество свободных ионов в пространстве между пистолетом и деталью; 2) более быстрое развитие обратной ионизации; и 3) более низкая трансферная эффективность, качество и толщина слоя.

Подытоживая, автоматическое управление силы тока пистолета приостанавливает развитие обратной ионизации и: 1) оптимизирует процесс порошковой окраски путем управления количеством свободных ионов, образовывающихся на наконечнике пистолета, и напряженность поля на поверхности детали; 2) позволяет получит максимально возможную трансферную эффективность при различных расстояниях от пистолета до обрабатываемой детали; 3) облегчает доступ в труднодоступные места; 4) улучшает качество последнего слоя и однородность окраски; 5) улучшает процесс повторной окраски.

Не смотря на то, что установленная сила тока может не быть оптимальной для любых красок, сегодняшние контроллеры PLC еще в большей степени повышают эффективность процесса окраски порошками, так как с их помощью возможно автоматически управлять током в зависимости от интенсивности подачи порошка, конвейерной скорости и других операционных параметров.

Принцип, лежащий в основе работы устройства для сбора свободных ионов заключается в том, что оно экстрагирует  избыток свободных ионов вне пространства между пистолетом и деталью и притягивает их к заземленному коллекторному электроду, расположенному за наконечником пистолета

При использовании пистолета-распылителя коронного типа, оборудованного ионным коллектором, заземленный электрод располагается за наконечником пистолета на расстоянии меньшем, чем расстояние между  окрасочным пистолетом и обрабатываемой деталью.  В результате того, что заземленное IC устройство находится ближе к наконечнику пистолета, чем поверхность детали, электрическое поле, следуя по наиболее короткому пути к земле, будет развиваться между пистолетом и деталью. В результате электрическое поле вблизи поверхности детали буде создаваться исключительно пространственным зарядом облака заряженных порошковых частиц. Это поле будет слабее, чем когда оно создается коронным пистолетом, так как мы избегаем (или значительно снижаем) высокое напряжение на верхушке пистолета. Тем не менее, если порошок хорошо заряжен, трансферная эффективность не будет снижаться до тех пор, пока способность проникать в труднодоступные места будет увеличиваться.

Как это работает

Как только электрическое поле, созданное пистолетом, перестает передвигаться к детали, свободные ионы, образованные коронным разрядом, последуют по силовым линиям к заземленному ионному коллектору. Это значит, что, в зависимости от того, как установлен ионный коллектор, в пространстве между пистолетом и деталью либо вообще не будет свободных ионов, либо их число будет значительно снижено.

Способность регулировать расстояние между наконечником пистолета и коллекторным ионным устройством очень важна. Следовать первому правилу эмпирического метода при установке коллектора свободных ионов – значит располагать на расстоянии, не превышающем половину расстояния от пистолета до детали. Соблюдение этого правила обеспечивает продвижение большей части электрического поля и свободных ионов, созданных электродом пистолета, к ионному коллектору.

Если ионный коллектор установлен правильно, он будет часто проявлять впечатляющие результаты в улучшении проникновения в труднодоступные места, а также в качестве последнего слоя и однородности краски в целом. Многопластовая инсталляция также дает поразительные улучшения, облегчая процесс повторного нанесения слоя краски.

Во многих случаях окраски правило использования ионного коллектора может быть даже более эффективным в снижении обратной ионизации и окраске труднодоступных мест, чем использование системы АУТ. Тем не менее, следует соблюдать осторожность, если вы решили использовать ионный коллектор, так как возможные варианты расстояния от пистолета до детали, при которых использование ионного коллектора допустимо с максимальной эффективностью, ограничены. Для максимально эффективного сбора свободных ионов ионный коллектор должен располагаться за наконечником пистолета на расстоянии не превышающем половину расстояния от пистолета до детали.

Поэтому, если между деталью и пистолетом расстояние в 8 дюймов, ионный коллектор будет не только  эффективен для сбора свободных ионов, но и будет производить максимальную трансферную эффективность, если он расположен на расстоянии около 4 дюймов за электродом пистолета. Для расстояния между пистолетом и деталью в 10 дюймов такая эффективность может быть достигнута при расстоянии до коллектора от 4 до 5 дюймов. Однако, если мы распыляем порошок на детали с расстояния в 4 дюйма, ионный коллектор должен располагаться только на 2 дюйма за наконечником пистолета. К сожалению, при таком близком расстоянии между зарядным электродом и ионным коллектором трансферная эффективность процесса окраски буде ухудшена.

А что же с трансферной активностью

Снижения трансферной эффективности можно ожидать, если ионный коллекторы расположены слишком близко к наконечнику пистолета, так как это изменит размер зарядной зоны. При стандартной коронной окраске частицы порошка и свободные ионы движутся в одном и том же направлении от пистолета к детали. Это увеличивает время, в течение которого порошковые частицы могут быть заряжены ионами. При использовании устройства для сбора ионов порошковые частицы движутся к детали в то время, как ионы движутся обратно к коллектору. Это движение в разных направлениях обеспечивает хорошее смешение ионов с частицами порошка, если ионный коллектор установлен правильно.

Кроме этого, более близкое расстояние от заземленного ионного коллектора до заряжающего электрода (по сравнению с деталью) дает более высокий уровень тока, большее количества ионов и бОльшую вероятность, что каждая из частиц порошка столкнется с ними. Тем не менее, снижается время, которое порошковые частицы, размножаемые ионами, проводят в пределах зоны.

Зона вокруг заряжающего электрода, плотно заполненная ионами, уменьшается в размерах, когда ионный коллектор перемещается ближе к пистолету. Другими словами, при очень близких расстояниях размер зоны зарядки будет таким маленьким, что времени, в течение которого порошковые частицы будут проходить через нее, не будет достаточно для оптимальной зарядки порошка. Это приведет к низкой трансферной эффективности.

Основываясь на аргументах, описанных выше, использование ионных коллекторов может быть не очень эффективным при расстоянии от пистолета до детали менее 4 - 5 дюймов. В целом, ионные коллекторные устройства практичны и высоко эффективны, если расстояние от пистолета до детали не менее 5 дюймов.

Применение коллекторного устройства при ручном пистолете также ограничено по человеческой природе. Так как работающие вручную операторы обычно подвигают пистолет ближе к детали, когда пытаются окрасить ее в труднодоступных местах, много вероятно, что расстояние от пистолета до детали станет меньше, чем расстояние до ионного коллектора. Это приведет к значительному снижению или даже исчезновению любого положительного эффекта ионного коллектора. Если расстояние от пистолета до детали будет значительно изменяться или для различных деталей, или для одной и той же, управление силой тока пистолета может оказаться более эффективным и легким в использовании по той причине, что является автоматическим.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ КРАСОК В  БЕЛАРУСИ, ПОРОШКОВАЯ КРАСКА. ПО ВСЕМ ВОПРОСАМ ОБРАЩАЙТЕСЬ К НАМ, МЫ СМОЖЕМ ВАМ ПОМОЧЬ!

+375296151445

+375172026595

В данном документе мы установили, что избыточное количество свободных ионов, производимых оборудованием коронной зарядки, является причиной того, почему таких проблем окраски порошками, как проникновение в решетки Фарадея, повторная окраска бракованных деталей, а также улучшение качеств слоя краски.

С возрастающими потребностями в более высоко эффективной окраске и улучшенном качестве слоя поставщики покрасочного оборудования продолжают усовершенствование технологий, выставляя на рынок всё новые детали. К сожалению, еще не было найдено единственное решение всех проблем, которое могло бы применяться во всех типах окраски.

Хотя автоматическое управление током пистолета – распылителя и ионные коллекторы дают возможность оптимизировать процесс нанесения порошковых красок, но такая оптимизация может быть реализована только в том случае, если для отдельного случая покраски используется подходящее именно для него устройство.

Знание основ технологии электростатики поможет принять верное решение о том, какие именно детали оборудования максимально приблизят его к достижению поставленных целей.