Особенности технологии нанесения лакокрасочных покрытий на изделия машиностроения с использованием ультразвука тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Сундуков, Сергей Константинович

• Сундуков, Сергей Константинович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Сундуков, Сергей Константинович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. СВЕДЕНИЯ О ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ И ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ИХ НАНЕСЕНИЯ

1.1.1. Состав лакокрасочных материалов

1.1.2. Свойства лакокрасочных материалов

1.1.3. Этапы покраски

1.2. ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ПОКРАСКЕ

♦ I '.г

1.2.1. Влияние ультразвуковых колебаний для интенсификации процессов в вязких жидкостях

1.2.2. Особенности ультразвукового распыления

1.2.3. Технологические возможности ультразвуковой очистки для

!

подготовки поверхности

1.3. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. МЕТОДИКА ОБЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1.1. Параметры, определяющие режимы ультразвуковой обработки

2.1.2. Методы исследования свойств лакокрасочных материалов и покрытий

2.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

2.2.1. Ультразвуковое оборудование

2.2.2. Оборудование для покраски

3. ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА ЛАКОКРАСОЧНОГО МАТЕРИАЛА

3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ПРИ ПОДГОТОВКЕ ЛАКОКРАСОЧНОГО МАТЕРИАЛА

С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

3.1.1. Экспериментальное исследование изменения свойств лакокрасочного материала под действием ультразвуковых колебаний

3.1.2. Исследование влияния ультразвуковой подготовки лакокрасочного материала на процесс его распыления

3.1.3. Определение свойств покрытия, полученного при использовании лакокрасочного материала, подготовленного с применением ультразвука

3.2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО злйянию УЛЬТРАЗВУКОВЫХ

I 1 !

КОЛЕБАНИЙ НА СВОЙСТВА ЛАКОКРАСОЧНОГО МАТЕРИАЛА

4. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНОГО МАТЕРИАЛА

4.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ К ОКРАШИВАНИЮ

4.2. НАНЕСЕНИЕ ЛАКОКРАСОЧНОГО МАТЕРИАЛА МЕТОДОМ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСПЫЛЕНИЯ

5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ЭКОНбМЙ^ЕСКИЙ ЭФФЕКТ

(, , > * < I, • 1 I - I ' 1

'1 1 " ' • ' • " '''С.

5.1. РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА

5.1.1. Разработка оборудования для ультразвуковой подготовки лакокрасочных материалов

5.1.2. Разработка оборудования для ультразвуковой очистки окрашиваемой поверхности

5.1.3. Разработка оборудования для пневмоультразвукового распыления лакокрасочных материалов

5.1.4. Получение лакокрасочных покрытий с использованием ультразвуковых технологий на всех этапах покраски

5.2. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ИСПОЗОВАНИЯ

I

РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

. и

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности технологии нанесения лакокрасочных покрытий на изделия машиностроения с использованием ультразвука»

ВВЕДЕНИЕ

Завершающим этапом производства большинства изделий машиностроения является нанесение лакокрасочных покрытий. Окрашиванию подлежат элементы крупногабаритные узлы, корпусные детали, диски, элементы гидравлической и пневматической систем. Качество лакокрасочного покрытия определяет как декоративные, так и защитные свойства изделий.

Типовая технология покраски состоит из следующих этапов: подготовка окрашиваемой поверхности, подготовка лакокрасочного материала к нанесению, нанесение > лакокрасочного материала, сушка и полирование (если требуется). Качество выполнения каждой из этих операций определяет конечные свойства лакокрасочного покрытия.

Используемые в промышленности технологии получения лакокрасочных покрытий обладают рядом недостатков: высокая трудоёмкость работ, использование токсичных растворителей, ограниченность применения некоторых способов нанесения лакокрасочного материала и его большой расход, связанный с потерями на туманообразование, высокая стоимость ЛКМ и вспомогательных материалов.

Совершенствование технологии покраски с целью минимизации (или устранения) негативных эффектов, и повышения свойств лакокрасочных материалов и покрытий позволяет получить экономический эффект и повысить надёжность узлов и агрегатов техники.

Одним из путей повышение качества лакокрасочных покрытий является использование ультразвуковых технологий. Эффекты, возникающие в жидкости при введении в неё .ультразвуковых колебаний, а также особенности ультразвукового распыления обеспечивают повышение качества и экологической безопасности проведения покрасочных работ.

1 ' Г 1 ' I й

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. СВЕДЕНИЯ О ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ И ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ИХ НАНЕСЕНИЯ

1.1.1. Состав лакокрасочных материалов

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) - это многокомпонентные составы (жидкие, пастообразные или порошкообразные), которые при нанесении тонким слоем на твердую подложку высыхают с образованием лакокрасочного покрытия с заданными свойствами.

Все лакокрасочные материалы являются дисперсными системами.

Дисперсная система - это система, состоящая из двух или более фаз, одна из которых- дисперсная фаза - распределена в другой фазе -дисперсионной среде - в виде мелких твердых частиц, капель или пузырьков.

Дисперсность - степень раздробленности вещества на частицы. Чем меньше частицы, тем выше дисперсность.

К дисперсным системам относятся:

Суспензии - системы, в которых частицы твердой фазы распределены в жидкой среде во взвешенном состоянии. Суспензиями являются готовые краски, эмали, шпатлевки.

Эмульсии - системы, в которьрс мельчайшие капельки жидкой фазы распределены в жидкой среде. Примером эмульсии может служить молоко.

Латекс синтетический - водная дисперсия синтетических полимеров, выступает в роли связующего (пленкообразующего) вещества при производстве ЛКМ на водной основе.

Все ЛКМ состоят из пленкообразующего вещества, пигментов,

наполнителей, растворителей, аддитиров.

»

Пленкообразующие вещества ответственны за создание пленки,

адгезию ее к поверхности окрашиваемого предмета, удерживание внутри слоя покрытия частиц пигмента и наполнителя. Помимо этого, хорошее пленкообразующее вещество обеспечивает покрытию водонепроницаемость, но в то же время позволяет ему ("дышать", препятствует размножению микроорганизмов, не являясь 'ядовитым для человека, задерживает ультрафиолетовые лучи и т д.

Пигменты - сухие красящие вещества, неорганические или органические, природные или искусственные, диспергируемые в пленкообразующих веществах для придания краскам, эмалям, грунтовкам, шпатлевкам цвета и непрозрачности. Пигмент сообщает лакокрасочному покрытию определенные механические свойства, устойчивость к действию воды, света и атмосферных влияний. Наиболее широкое распространение в лакокрасочной промышленности получили неорганические пигменты, такие как диоксид титана, сурик железный, охра и др.

Органические пигменты применяют в меньшем объеме, к ним относятся пигмент алый, фталоциайиновый голубой и зеленый.

Наполнители - неорганические природные или синтетические вещества, применяемые для улучшения малярно-технических и эксплуатационных свойств покрытий и экономии пигментов. Природные неорганические наполнители получают путем измельчения, обогащения, термической обработки горных цород и минералов. Синтетические неорганические наполнители получают в результате химических реакций по специальной технологии. Наполнители - порошки с низкой красящей способностью, они придают материалам прочность, атмосферостойкость и др. свойства. Наполнителями служат мел, каолин, микромрамор, слюда, тальк, химически осажденный мел и др.

Растворители - летучие, ^щ^ости, применяемые для растворения пленкообразующих веществ, а также для разбавления лакокрасочных материалов до рабочей вязкости перед нанесением на окрашиваемую поверхность. К ним относятся вода, уайт-спирит, ацетон, ксилол, спирт, и др.

I I 81 8Д1 )1

Аддитивы - компоненты, которые ускоряют такие процессы, как диспергирование пигментов, смачивание подложки, устранение поверхностных дефектов, отверждение и многие другие на стадиях изготовления, транспортирования, хранения красок и формирования покрытия. Аддитивы также называют "технологическими добавками", "функциональными добавками" и т.д. К аддитивам относят диспергаторы, эмульгаторы, сиккативы, пеногасители и др [65].

По составу и назначению ЛКМ подразделяют на лаки, грунтовки,

шпатлевки, краски (в том числе эмали) [66].

*

Лак - раствор пленкообразующих веществ в воде или органических растворителях, может содержать растворимые красители, сиккативы, пластификаторы, отвердители, матирующие вещества и образует после высыхания твердую, прозрачную, однородную пленку, прочно сцепленную с поверхностью. Лаки придают поверхности декоративный вид и создают защитные покрытия.

Грунтовка (грунт) - суспензия пигмента или смеси пигментов и наполнителей в связующем веществе. Образует после высыхания однородную непрозрачную пленку с хорошей адгезией к подложке ( адгезия-прилипание, сцепление). Грунтовки образуют нижние слои покрытий, создавая надежное сцепление верхних слоев покрытия с окрашиваемой поверхностью. Кроме того, они защищают металл от коррозии, выделяют структуру древесины, закрывают поры материала, выравнивают и создают однородную поверхность перед окраской.

Шпатлевка - густая вязкая масса, состоящая из пигментов, наполнителей или их смеси в связующем веществе с введением добавок или без них, для выравнивания шероховатых, пористых и волнистых поверхностей перед их окраской. Содержание наполнителей и пигментов в шпатлевке в несколько раз превышает количество пленкообразующего.

Краски - однородные суспензии пигментов или их смеси с наполнителями в связующем веществе, образующие после высыхания

однородную непрозрачную твердую окрашенную пленку. Основой водноднсперсионных красок являются синтетические латексы (иногда такие краски называют латексными), водные эмульсии алкидных смол и др. Могут также содержать эмульгаторы, диспергаторы, сиккативы, пеногасители и другие аддитивы (добавки).

Эмаль - суспензия высокодисперсного пигмента или смеси его с наполнителями в связующем, образующая после высыхания однородную непрозрачную твердую окрашенную пленку. В остальном эмаль похожа на краску.

Из всего обширного спектра лакокрасочных материалов особую нишу занимают водоразбавляемые ЛКМ.

Водоразбавляемые ЛКМ, ,в.. зависимости от состояния полимерного связующего, подразделяются на воднодисперсионные и водорастворимые.

Воднодисперсионные (водоэмульсионные) ЛКМ представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях пленкообразующих веществ типа синтетических полимеров с добавкой эмульгаторов, диспергаторов и другие вспомогательных веществ. ЛКМ этого типа присвоен начальный индекс "ВД" при обозначении марок, например: краска ВД-ВА-17 или краска ВД-КЧ-26.

1.1.2. Свойства лакокрасочных материалов

Адгезия.

Способность лакокрасочных покрытий к прилипанию или прочному сцеплению с окрашиваемой поверхностью. От величины адгезии зависят механические и защитные свойства покрытий.

Степень перетира.

Степень перетира ЛКМ определяется максимальным размером частиц входящих в состав сырья. Чем меньше размер частиц - тем лучше перетёрт материал. Уменьшение размера частиц, входящих в состав ЛКМ, приводит к

улучшению внешнего вида образуемой поверхности и повышению укрывистости краски [1]. Уменьшение размера частичек происходит в процессе перетира наполнителей в мельницах различного устройства (краскотерки, шаровые, бисерные).

Время и степень высыхания покрытия.

За время высыхания принимают время, за которое покрытие определенной толщины с нанесенное на пластинку, достигает необходимой степени высыхания при заданных условиях сушки [67].

Степень высыхания характеризует состояние поверхности покрытия при определенной температуре и продолжительности сушки в стандартных условиях испытания:

- высыхание от пыли - момент, когда на поверхности покрытия образуется тончайшая поверхностная пленка;

- практическое высыхание - пленка утрачивает липкость и изделие с

лакокрасочным покрытием может подвергаться дальнейшим операциям;

} *

- полное высыхание - ■ окончание формирования покрытия на окрашенной поверхности.

Условная вязкость.

При выборе способа нанесения покрытия определяющее значение имеет условная вязкость лакокрасочного материала. Условной вязкостью называют время непрерывного истечения в секундах определенного объема материала через сопло определенного размера. Повышенная вязкость окрасочных составов является причиной получения неровной шероховатой пленки и образования натеков краски; при пониженной же вязкости слой краски получается тонким и неукрывистым [2].

Укрывистость. 1

*

Укрывистостью краски называют способность лакокрасочного материала делать невидимым цвет или цветовые различия окрашиваемой поверхности (ГОСТ 8784-75). Укрывистость показывает, сколько сухой плёнки испытуемого материала необходимо, чтобы укрыть один квадратный

метр не впитывающей, контрастной поверхности [1]. Значение этого показателя определяет равномерность нанесения слоя лакокрасочного материала, что обуславливает его экономическую эффективность. Укрывистость зависит от оптических свойств пигмента, его дисперсности и объемной концентрации в связующем. Существенное влияние на укрывистость оказывают также химический состав, цвет и физико-химические свойства связующего,, т^п растворителя и др. Однако, главным образом, укрывистость обусловлена оптическими явлениями, протекающими в пленке.

Твердость - сопротивление, оказываемое покрытием при проникновении в него другого тела. Твердость пленки - одно из важнейших механических свойств лакокрасочного покрытия характеризующее прочность поверхности.

Эластичность - определяет способность лакокрасочной пленки принимать свою прежнюю форму после снятия деформирующего усилия. Для лакокрасочной пленки, это способность следовать за деформацией подложки без отслаивания и растрескивания. Изменение линейных размеров подложки могут возникать в результате изменения температуры и относительной влажности окружающей среды.

Водостойкость - способность лакокрасочного покрытия выдерживать длительное воздействие пресной или морской воды.

Атмосферостойкость - способность лакокрасочного покрытия сохранять в течение продолжительного времени свои защитные и декоративные свойства в атмосферных условиях. Срок службы зависит от климатических и специфических условий местности. К видам разрушений, связанным с потерей декоративных свойств лакокрасочных покрытий относятся: потеря блеска, изменение цвета, белесоватость, грязеудержание и

ДР.[3].

Износостойкость или абраз^ц(3|Стойкость - физическое свойство, характеризующее устойчивость лакокрасочного покрытия к истиранию,

является одним из основных параметров определяющих долговечность пленки [4].

Устойчивость краски к мытью (смываемость). Способность покрытия выдерживать механическое воздействие с применением воды.

1.3.3. Этапы покраски Подготовка ЛКМ перед нанесением на поверхность

Перед применением пигментированные ЛКМ необходимо тщательно перемешать до полной однородности. Полностью однородным считается состав, если на дне отсутствует осадок и краска имеет одинаковую консистенцию по всему объему. На поверхности ЛКМ в таре может быть прозрачный коричневатый слой. Это специальная добавка, предотвращающая образование \ пленки при хранении [10].

При необходимости ЛКМ доводят до рабочей вязкости, т.е. краска должна быть настолько текучей, чтобы было удобно наносить на поверхность. Это достигается путем разбавления краски растворителем. В сертификате на ЛКМ обычно указывается количество, которое необходимо добавить для нанесения методом пневматического распыления. Для доведения до рабочей вязкости ;< необходимо применять растворители согласно нормативной документации на ЛКМ. Обычно эта информация есть на этикетке.

Перемешанный до полной однородности ЛКМ необходимо профильтровать через мелкое металлическое или тканое (капроновое или другое) сито или сложенную в 8 слоев марлю. Доведение материалов до рабочей вязкости необходимо производить в чистой и сухой таре.

Подготовленный материал до использования должен храниться закрытым, во избежание попадания в ЛКМ посторонних предметов и разлива

, ,1

!.",> ,..........' /," ^ ' . ', > 11 ' ' ' ' " N 12

. I ' „ ' V ' ' 1 <

ЖМ, Подготовленный материал желательно использовать в течение 1-2 дней.

Подготовка поверхности перед нанесением ЛКМ

Подготовка поверхности перед окрашиванием имеет большое значение для получения высококачественного покрытия и обеспечения длительности его службы. Подготовка поверхности заключается в очистке от продуктов коррозии, старой краски, пыли, жировых и других загрязнений. Способы подготовки поверхности подразделяются на две основные группы:

механические и химические. ,

* *

К механическим способам очистки относятся: очистка с помощью инструмента (щетки, шлифовальные машинки), очистка при помощи песка, дроби, смеси песка и воды. Применяя эти способы можно получить хорошо очищенную поверхность с равномерной шероховатостью, которая способствует наилучшей адгезии лакокрасочной пленки.

К химическим способам очистки поверхности прежде всего относится обезжиривание поверхности, которое производится с помощью щелочных моющих составов или с помощью активных растворителей (смывок) в зависимости от типа загрязнения.

По ГОСТ 9.402-80 поверхность должна иметь равномерную шероховатость, допускается более темный оттенок металла на участках, где была окалина и обезжирена по ГОСТ 9.402-80 (отсутствие следов жира на фильтровальной бумаге после протирки поверхности).

При обновлении лакокрасочного покрытия необходимо его тщательно осмотреть. Если старое лакокрасочное покрытие прочно держится на поверхности в виде сплошного слоя, его следует вымыть теплой водой с моющими средствами и высушить. Если же покрытие держится непрочно, его необходимо полностью удалить.

Далее следуют операции грунтования и шпатлевания, которые можно

, , >; "" 1 ' > * : 1 -V 13

' < I1 ' „ ' и • ' ' ' • 1

1

I II,

отнести как к подготовке поверхности, так и к нанесению ЛКМ.

Первой операцией после подготовки поверхности является грунтование. Это одна из наиболее важных и ответственных операций, так как первый грунтовочный слой служит основой для всего покрытия. Основное назначение грунта - создание прочной связи между окрашиваемой поверхностью и последующими лакокрасочными слоями, а также обеспечение высокой защитной способности покрытия. Грунтование следует производить сразу же после окончания работ по подготовке поверхности. Грунтовку можно наносить кистью, краскораспылителем или другим способом. Слой грунта должен быть тонким по сравнению с внешними слоями краски. Сушку грунта следует проводить в соответствии с режимом, предусмотренным технологией.

Шпатлевание.

Эта операция нужна для выравнивания поверхностей. Толстые и недостаточно эластичные слои шпатлевки при эксплуатации могут растрескаться, в результате будут понижены защитные свойства покрытия. Поэтому шпатлевку следует наносить тонким слоем. Каждый слой шпатлевки необходимо хорошо высушить. Число слоев не должно быть больше трех. Рекомендуемая толщина шпатлевочного слоя не более 3 мм.

Шлифование.

Зашпатлеванная поверхность после высыхания имеет неровности и шероховатости. Для удаления неровностей, соринок и сглаживания шероховатостей применяется шлифование. В процессе шлифования обрабатываемая поверхность подвергается воздействию множества мельчайших абразивных зерен, вследствие чего образуются риски и она становится матовой. При этом знадительно улучшается адгезия между слоями покрытия. Для шлифовки применяется абразивная шкурка на бумажной и тканевой основе. Зернистость (номер) шкурки для шлифования выбирается в зависимости от вида обрабатываемого покрытия.

Нанесение ЛКМ на поверхность. Методы нанесения ЛКМ

Простейшим методом нанесения краски является кисть. Метод имеет много недостатков, прежде всего небольшую скорость окраски (около 10м2/час).

Использование валика вместо кисти позволяет в значительной степени повысить скорость окраски, в частности больших и плоских поверхностей, но с его помощью трудно или даже невозможно производить окраску быстросохнущими лаками или материалами, имеющими высокую условную вязкость.

Одними из самых распространенных способов нанесения ЛКМ в настоящее время являются методы распыления: пневматическое, безвоздушное, электростатическое, комбинированное.

Пневматическое распыление осуществляется краскораспылителем (рис.1.1.), который состоит из корпуса с ручкой и штуцером, насадки, головки, иглы, курка, воздушного клапана, регулятора иглы, съемного наливного бачка или тайки-заглушки,,ниппеля краски [5].

Воздушное распыление ЛКГу4 осуществляется в результате воздействия

I

потока сжатого воздуха, поступающего из кольцевого зазора воздушной головки, на струю распыляемого материала, вытекающего из отверстия соосно размещенного внутри головки материального сопла. При распылении сжатый воздух вытекает из кольцевого зазора головки с большей скоростью (до 450 м/с), в то время как скорость ,истечения струи ЛКМ ничтожно мала. При высокой относительной скорости возникает трение между струями воздуха и распыляемого материала, вследствие чего струя материала, как бы закрепленная с одной стороны, вытягивается в тонкие отдельные струи, распадающиеся в результате возникающих колебаний на множество полидисперсных капель (красочный аэрозоль ЛКМ). В процессе распыления

I

образуется движущаяся масса полодрсперсных капель диаметром 6-100 мкм (т.н. факел). Достигая окрашиваемой поверхности, факел настилается на нее

и распространяется по ней во все стороны. Основная масса полидисперсных капель, имея достаточную скорость, осаждается на поверхности. Часть их (наиболее мелкая фаза), потеряв скорость, не достигает поверхности и уносится уходящим потоком воздуха, образуя красочный туман (потери ЛКМ на туманообразование). Для воздушного распыления ЛКМ используется давление сжатого воздуха 0,2 - 0,6 МПа (2-6 атм) при вязкости ЛКМ 14-60 с по вискозиметру ВЗ-264-4. Дисперсность аэрозоля ЛКМ зависит от давления сжатого воздуха на распыление, отношения расхода воздуха к расходу ЛКМ, физических свойств ЛКМ. Оптимальная дисперсность аэрозоля ЛКМ 30-60 мкм. Метод воздушного распыления получил широкое распространение практически во всех отраслях промышленности.

4.

Рис. 1.1. Краскораспылитель. 1 — насадка; 2 — головка; 3 — корпус; 4 — гайка-заглушка; 5—игла; 6 — регулятор иглы; 7 — штуцер воздуха; 8 — рукоятка; 9 — воздушный клапан; 10 — курок; 11 — ниппель краски

Преимуществами метода являются: универсальность , т.е. возможность его применения с разной производительностью практически в любых производственных условиях, как при окраске вручную отдельных изделий и мелких работах, так и при нанесении ЛКМ на полностью автоматизированных поточных линиях; простота устройства и обслуживания окрасочного оборудования при высокой степени надежности его работы; его сравнительно низкая стоимость; возможность нанесения почти всех ЛКМ, с различными наполнителями, в минимальном объеме; возможность окрашивания промышленных изделий различных габаритов и конфигураций любой группы сложности; получение покрытия любого класса по внешнему виду (ГОСТ 9.032-74), включая покрытие 1-го класса [6].

Недостатком метода является: большие потери ЛКМ, увеличивающиеся с ростом скорости воздуха в пистолете, трудности при нанесении высоковязких материалов, высокая испаряемость органических растворителей [63].

Нанесение ЛКМ методом безвоздушного распыления происходит за счет высокого гидравлического давления, оказываемого на ЛКМ, и вытеснения последнего с большой скоростью через эллиптическое отверстие специального сопла. При этом потенциальная энергия ЛКМ при выходе его в атмосферу переходит в кинетическую, возникают завихрения, приводящие к пульсации струи, развитию колебаний и деформации поверхности струи. Деформация усиливается благодаря гидродинамическому воздействию окружающего воздуха и приводит к образованию облака аэрозоля, размер капель которого колеблется в щиррком диапазоне. За счет полученной кинетической энергии капли ЛКМ движутся к окрашиваемой поверхности и, преодолевая сопротивление воздуха, тормозятся и мягко настилаются на поверхность [8].

Размер капель распыляемого материала зависит от давления, геометрических размеров и формы отверстия сопла, расхода материала и его физических свойств.

Краскораспылители безвоздушного распыления имеют ряд сходных с пневмокраскораспылителями узлов и механизмов: корпус с рукояткой, головку, штуцер подачи краски и механизм включения подачи краски, выполненный в виде запорной иглы (клапана), которая связана с возвратной пружиной и пусковым крючком. • ( 1.

Однако к краскораспылителям безвоздушного распыления наряду с общими требованиями, которым должен удовлетворять ручной окрасочный инструмент (масса, форма, расположение центра тяжести и др.), предъявляют также дополнительные требования: ,

- герметичность уплотнений, каналов и полостей, подводящих ЛКМ к распыляющему устройству под давлением 25-30 МПа (250-300 кг/см2) и более;

- соединение краскораспылителя со шлангом высокого давления через поворотный механизм, обеспечивающий возможность свободного поворота краскораспылителя относительно оси ^шланга без изменения его положения;

наличие предохранительного устройства, необходимого для предотвращения открывания запорного клапана при случайном нажатии на пусковой крючок;

- наличие встроенного в корпус или головку сменного фильтра тонкой очистки, защищающего отверстие сопла от засорения.

Для нанесения ЖМ методом безвоздушного распыления применяют установки, в которых краскораспылитель безвоздушного распыления со встроенным в его головку соплом и насос с приводом, создающий высокое давление на ЛКМ, объединены в один агрегат.

Установки безвоздушного распыления могут работать от пневмопривода, электропривода либо б(ензопривода.

Установки безвоздушного расрыления с пневмоприводом (рис.1.2.) наиболее распространены в промышленности и строительстве.

1

Рис. 1.2. Агрегат высокого давления: 1 - всасывающий клапан; 2 - корпус; 3 плунжер; 4 - перепускной клапан; 5 - пневмоцилиндр; 6 - перепускной клапан; 7 - выходной клапан; 8 - воздухоразделительный механизм; 9 -поршень; 10 - направляющий шток

По сравнению с пневматическим распылением метод безвоздушного распыления позволяет: резко снизить потери ЛКМ на туманообразование; уменьшить расход растворителей в связи с возможностью распыления более вязких ЛКМ; снизить мощность вентиляции, так как необходимо удалять в

основном только пары растворителей; увеличить производительность труда

; ¡У Ж* V: жйг-

I 3,ТП\ 19

, 1 .

к,

i' ) & г

(особенно при окрашивании больших площадей); уменьшить в ряде случаев трудоемкость окрасочных работ, благодаря возможности нанесения утолщенных покрытий; значительно снизить загазованность помещений и улучшить санитарно-гигиенические условия работы в цехе, особенно при недостаточной вытяжке. В отличие ;от факела, образующегося при работе пневматического краскораспылителя, при безвоздушном распылении факел распыленного JIKM резко очерчен и почти не образует красочного тумана.

К недостаткам метода безвоздушного распыления относятся: сравнительно больший расход ЛКМ через сопло и, как следствие, неэффективность применения безвоздушного распыления для окраски отдельных мелких изделий; невозможность изменения расхода JIKM и ширины факела в процессе работы и, как следствие, ограниченность применения метода безвоздушного распыления при окраске изделий сложной конфигурации более низкое по сравнению с пневматическим распылением качество получаемого покрытия ( в основном III-IV класса по гост 9.032-74); ограниченное применение метода для нанесения материалов с крупными частицами пигмента и наполнителя, легко выпадающими в осадок; неэффективность применения метода при необходимости частой смены вида или цвета ЛКМ или распыления малых количеств ЛКМ Области применения метода безвоздушного распыления - грунтование и окраска изделий среднего и крупного размера плоской или обтекаемой формы для получения покрытия III-IV-го класса [6]. ф,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сундуков, Сергей Константинович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Eskaro AS - производство лакокрасочных материалов [электронный ресурс] - URL: http://www.eskaro-

moscow.ru/dict/dictionary.html (дата обращения: 13.09.2010).

i (

2. CAR-PAINTER.RU. Всё о покраске автомобиля [электронный ресурс] - URL: http://car-painter.ru/obshhie-polozheniya/Viazkost.html (дата обращения: 13.09.2010).

3. Завод защитно-декоративных покрытий [электронный ресурс] -URL: http://www.deksd.ru/index/0-21 (дата обращения: 13.09.2010).

4. Coatings palina [электронный ресурс] - URL: http://www.palina-coatings.ru/st/palina_stl.html (дата обращения: 13.09.2010).

5. Строй-техника.ру [электронный ресурс] - URL: http://stroy-technics.ru/ (дата обращения: 20.09.2010).

6. ДанВер ЭР [электронный ресурс] - URL: http://www.danver.ru (дата обращения: 20.09.2010). , t,

п

7. Всё о лакокрасочных материалах и работе с ними [электронный ресурс] - URL: http://tehnolog-lkm.ru (дата обращения: 20.09.2010).

8. РД ГМ 01-02. Руководящий документ по защите гидромеханического оборудования и металлоконструкций гидротехнических сооружений от коррозии.

9. Хмелев В.Н. Ультразвуковое распыление жидкостей: монография / В.Н. Хмелев, A.B. Шалунов, A.B. Шалунова //Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. -Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. - 272 с.

10. Астратек - Москва [электронный ресурс] - URL: http://www.astratek-m.ru/content/view/60/59 (дата обращения: 20.09.2010).

11. Хмелев В.Н. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности, сельском и домашнем хозяйстве // БТИ АлтГТУ. - Бийск, 2007. - 400 с.

12. Хмелев В.Н. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве // Барнаул: АлтГТУ, 1997. - 160 с.

13. Абрамов В. О. Мощный ультразвук в металлургии и машиностроении. // М.: Янус-К, 2006, 688с.

14. Мэйсон Т. Химия и ультразвук / Линдли Дж., Дэвидсон Р., Лоример Дж., Гудвин Т. // пер. с англ. - Москва: Мир, 1993. - 191 с.

15. Розенберг Л.Д. Физика $ техника мощного ультразвука / т.З. Физические основы ультразвуковой технологии // Москва: Наука, 1970.689 с.

16. ГОСТ 6794-75. Масло AMT-10. Технические условия.

17. Приходько В.М. Ультразвуковые технологии при производстве, эксплуатации и ремонте автотракторной техники. // М.: Издательство «Техполиграфцентр», 2003. - 253с..

18. Приходько В.М. Развитие кавитации в разогретом битуме / Приходько В.М., Калачёв Ю.Н. Шаламов А.Н., Субботин И.В. // Сборник трудов Научной конференции «Сессия научного совета РАН по акустике и XXII сессия РАО», Раздел: ультразвук и ультразвуковые технологии -Москва, 2010. . v

19. Морщилов М.В. Анализ возможности применения ультразвука в технологии приготовления асфальтобетонных смесей / Морщилов М.В., Нигметзянов Р.И., Сундуков С.К. // Сборник трудов Научной конференции «Сессия научного совета РАН по акустике и XXII сессия РАО», Раздел: ультразвук и ультразвуковые технологии - Москва, 2010.

20. Гершгал Д.А., Фридман В.М. Ультразвуковая технологическая аппаратура // Москва: Энергия, 1976. - 320 с.

21. Распыление пневмоакустическое [электронный ресурс] - URL: http://www.akin.ru/comm/techn7.htm (дата обращения: 20.09.2010).

183, • 1,1

22. Богуславский Ю.Я., Экнадиосянс O.K. О физическом механизме распыления жидкости акустическими колебаниями. // Акуст. Ж., 15 вып.1, 17, 1969.

23. Новицкий Б. Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии). // М.: Химия, 1983. - 192 е., ил.

24. Хмелев В.Н. Кавитационное распыление вязких жидкостей // Новосибирск, 2006.

25. Приходько В.М. Разработка ультразвукового оборудвания нового поколения для получения и обработки деталей и узлов транспортного машиностроения /Приходько В.М.,, Казанцев В.Ф., Кудряшов Б.А. и др. // Москва: МАДИ, 2008.-136 с.

26. Приходько В.М. Физические основы ультразвуковой технологии при ремонте автотракторной техники // Москва: Брандес, 1996.- 127 с.

27. Бабиков И.О. Оборудование для ультразвуковой очистки // ВНИИЭМ. - М., 1964. - 80 с.

28. В.М. Приходько, Ю.Н. Калачев, И.В. Багров. Способ ультразвуковой очистки отверстии // Патент РФ 2000899, МКИЭ В 08 В 3/12. Опубл. 15.10.93. Бюл. №37-38.

29. А.П. Панов, В.М. Приходько. Устройство для ультразвуковой очистки пластинчатых // A.c. 580021 СССР, МКИ2 В 08 В 3/12. Опубл. 15.11.77. Бюл. №42. » t

30. В.М. Приходько, М.Ю. Куприянов, Ю.Н. Калачев. Способ ультразвуковой очистки изделий // A.c. 1674989 СССР, МКИ5 В 08 В 3/12. Опубл. 07.09.91. Бюл. №33.

31. А.П. Панов, В.М. Приходько Устройство для ультразвуковой очистки деталей в жидкой // A.c. 776669 СССР, МКИ3 В 08 В 3/12. среде. Опубл. 07.11.80. Бюл. №41.

. i I

32. А.П. Панов, Т.Н. Иванова, В.М. Приходько, В.Ф. Казанцев. Вибрационная установка для очистки деталей сложной формы // A.c. 628964 СССР, М. Кл.2 В 08 В 3/10. / и др. Опубл. 25.10.78. Бюл. №39.

33. В.М. Приходько, М.Ю. Куприянов, Ю.Н. Калачев. Способ ультразвуковой очистки изделий // A.c. 1574285 СССР, МКИ5 В 08 ,Ь 3/12. Опубл. 30.06.90. Бюл. №24.

34. Ю.Н. Калачев, В.М. Приходько. Способ ультразвуковой обработки // Патент РФ 1692672, МКИ5 В 06 b 3/10. Опубл. 23.11.91. Бюл №43.

35. А.П. Панов, В.М. Приходько, Н.П. Игнаткович. Установка для ультразвуковой очистки деталей // A.c. 489540 СССР, М. Кл. В 08 b 3/10. Опубл. 30.10.75. Бюл. №40.

36. А.П. Панов, В.М. Приходько. Установка для ультразвуковой очистки // A.c. 539623 СССР, МВД2 В 08 b 3/12. Опубл. 25.12.76. Бюл. №47.

37. Ю.И. Панин, В.М. Приходько, Б.А. Кудряшов. Установка для мойки деталей // A.c. 1256822 СССР, МКИ4 В 08 В 3/10, 3/04. Опубл. 15.09.86. Бюл. №34.

38. ГОСТ 25276-82. Полимеры. Метод определения вязкости ротационным вискозиметром при определенной скорости сдвига.

39. Ротационные вискозиметры серии EXPERT. Руководство по эксплуатации.

40. ГОСТ 6589-74. Материалы лакокрасочные. Метод определения степени перетира прибором «клин» (гриндометром).

41. Гриндометр Константа-Кршн-25. Руководство по эксплуатации УАЛТ.046.000.00 РЭ.

42. ГОСТ 27890-88. Покрытия лакокрасочные защитные дезактивируемые. Метод определения адгезионной прочности нормальным отрывом.

<t

43. Адгезиметр «Константа-АЦ». Руководство по эксплуатации УAJ1T.080.089.00 РЭ.

44. Профилометр модели 130. Паспорт 130.0.01-ПС.

45. ГОСТ 19300-86. Средства измерений шероховатости поверхности профильным методом. Профилографы-профилометры контактные. Типы и основные параметры. ' **

46. Прибор измерения геометрических параметров. Многофункциональный. Руководство по эксплуатации УАЛТ. 133.000.00 РЭ.

47. Микроскопы сканирующие зондовые «СММ-2000». Паспорт.

48. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии // Рос. акад. наук, Ин-т физики микроструктур. - Нижний Новгород , 2004.- 114 с.

49. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников.

50. Хрущов М.М., Беркович Е.С. Приборы ПМТ-2 и ПМТ-3 для испытания на микротвёрдость // АН СССР, 1950, - 60 с.

51. Ультразвуковой генератор УЗГ 2-33. Руководство по эксплуатации АФ.00.116.00.00.000 РЭ.

52. Преобразователь магнитострикционный ПМС 2-22. Паспорт.

53. Аппроксимация функций с помощью метода наименьших квадратов [электронный ресурс] - URL: http://dit.isuct.m/ivt/sitanov/Literatura/M866/Pages/Glava3.htm.

54. ГОСТ 9.402-80. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием.

55. Панов А.П. Ультразвуковая очистка прецизионных деталей // Москва: Машиностроение, 1984.

56. Анализатор спектр А19. Руководство по эксплуатации ЗТМС.411168.002 РЭ.

' ч, ч \ *

57. Нигметзянов Р.И., Сундуков С.К., Фатюхин Д.С., Юдаков Е.Г. // Устройство для ультразвуковой обработки изделий // Патент на полезную модель № 130240.

58. Нигметзянов Р.И., Рухман A.A., Сундуков С.К., Фатюхин Д.С.

Устройство ультразвукового распыления жидкой среды // Патент на

1

полезную модель №130238.

59. Ливанский А.Н. Эффективность применения ультразвука в

технологическом процессе покраски / Ливанский А.Н., Нигметзянов Р.И.,

I w.

Сундуков С.К., Фатюхин Д.С. // Наукоемкие технологии в машиностроении -Москва, 2012, № 2, с. 14-18.

60. Сундуков С.К., Фатюхин Д.С. Совершенствование технологии ремонтной покраски транспортной техники с использованием ультразвука // В мире научных открытий - Красноярск, 2012, № 2.6, с. 58-67.

61. Нигметзянов Р.И. Использование ультразвуковых технологий при получении лакокрасочных покрытий в машиностроении / Нигметзянов Р.И., Сундуков С.К., Панасенко Д.Д. // Наукоемкие технологии в машиностроении - Москва, 2013, № 3, с. 27-33.

62. Нигметзянов Р.И. Исследование влияния ультразвуковой упрочняющей обработки на структуру и свойства поверхности сварного шва методами атомно-силовой микроскощш / Нигметзянов Р.И., Старостин A.C., Сундуков С.К.// Наукоемкие технологии в машиностроении - Москва, 2013, №3, с. 37-41.

63. Сайков Ю.П. Нанесение лакокрасочных покрытий. // Учеб. Пособие для слушателей заочных курсов повышения квалификации ИТР по технологии покрытий деталей в машиностроении. - М.: «Машиностроение», 1982г.-54 с.

64. Сиротюк М.Г. Акустическая кавитация / Сиротюк М.Г.; отв. ред. Акуличев В.А., Гаврилов Л.Р. // Москва: Наука, 2008. - 271 с.

65. Домма. Группа компаний [электронный ресурс] - URL: http://vv4vw.tdtsk.ru/otdelka-material-vnutri-lakokrasochny-material.hto

66. Всё о коррозии i [электронный ресурс] - URL: http://www.okorrozii.com/lkm.html

67. ГОСТ 19007-73. Материалы лакокрасочные. Метод определения времени и степени высыхания.

68. ТУ 6-10-1943-84 на грунт ЭП-0228.

69. ГОСТ 20481-80. Эмали МЛ-1110. Технические условия.

70. Казанцев В.Ф. Источники ультразвука // Москва: Техполиграфцентр, 2010. - 252 с.

71. Казанцев В.Ф. Физика ультразвука. Учебное пособие // Москва: МИРЭА, 2010.- 180 с.

72. Казанцев В.Ф. Физические основы технологического применения ультразвука // Москва: МАДИ, 2008. - 102 с.

73. Казанцев В.Ф. Применение ультразвука при сборочно-разборочных операциях / Казанцев В.Ф., Кудряшов Б.А., Неверов А.Н. и др. // Москва: Техполиграфцентр, 2008. - 146 с.

74. Устройство коммуникации персонального компьютера с ультразвуковыми генераторами RS485 АФ485М. Руководство по эксплуатации АФ.00.063.00.00.000 РЭ.

75. Нигметзянов Р.И. Ультразвуковое распыление лакокрасочных материалов / Нигметзянов Р.И., Сундуков С.К., Фатюхин Д.С. // «Сессия научного совета РАН по акустике и XXVI сессия Российского акустического общества - Москва, 2012.

76. Аристов А.И. Технологий нанесения лакокрасочных материалов с применением ультразвука / Аристов А.И., Сундуков С.К., Фатюхин Д.С. // Сборник трудов Научной конференции «Сессия научного совета РАН по акустике и XXV сессия РАО», Раздел: ультразвук и ультразвуковые технологии - Москва, 2011.

77. Шутилов В.А. Основы физики ультразвука: Учеб. пособие. // Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. - 280 с.

78. Сиротюк М.Г. Экспериментальные исследования ультразвуковой кавитации / Мощные ультразвуковые поля // Москва, 1968. - С. 167-220.

79. Агранат Б.А., Башкиров В.И., Китайгородский Ю.И. Ультразвуковая очистка / Под ред/Л.Д*. Розенберга // Москва, 1970. - С. 165252.

80. Приходько В.М. Моделирование процессов ультразвуковой очистки / В.М. Приходько, А.П. Буслаев, С.Б. Норкин и др.: Научное издание // Москва: МАДИ (ТУ). 1999. - 132 с.

81. Калачев Ю.Н., Панов А:П., Приходько В.М. Ультразвуковая микропотоковая очистка // Опыт применения ультразвуковой техники и технологии в машиностроении: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещ., г. Саратов, 1985.-С. 6-9.

82. Панов А.П. Ультразвуковая высокоамплитудная очистка поверхности / Воздействие мощного ультразвука на межфазную поверхность металлов; под ред. А.И. Манохина. 7/; 1986. - С. 217-259.

83. Сиротюк М.Г. О поведении кавитационных пузырьков при больших интенсивностях ультразвука // Акуст. журн. - 1961. - Т. VII, вып. 4. - С. 499501.

84. Статников Е.Ш. Разработка и исследование ультразвуковых устройств целевого технологического'назначения: Дис. ...канд. техн. наук. -М., 1982.

85. Китайгородский И.Ю. Исследование и разработка высокоамплитудных малогабаритных составных ультразвуковых преобразователей технологического назначения: Дис. ...канд. техн. наук.-М., 1982.- 178 с.

86. Розенберг Л.Д., Сиротюк Мф'. Об излучении звука в жидкость при наличии кавитации // Акуст. журн. - 1960. - Т.VI, вып.4. - С. 478.

87. Казанцев В.Ф. О динамическом характере акустической нагрузки при жидкостных технологических процессах / Ультразвуковые

технологические процессы-98: Сб. докл. науч.-техн. конф. //Москва, 2-6 февр., 1998: МАДИ (ТУ). - М., 1998. - С. 25-28.

88. Китайгородский Ю.И., Яхимович Д.Ф. Инженерный расчет ультразвуковых колебательных систем. // М.: Машиностроение, 1982. -,180 с.

89. Приходько В.М., Кудряшов Б.А., Багров И.В. Опыт внедрения технологий и оборудования в основном и ремонтном производстве / Ультразвук в технологии мащин0§троения-91: Международ, науч.-техн. конф. // Севмашвтуз. - Архангельск, 1991. - С. 229-232.

90. Мечетнер Б.Х. Концентраторы-инструменты для ультразвуковой обработки. Способы их крепления // НИИМАШ. - М., 1965. - 53 с.

91. Кудряшов Б.А. Разработка технологии ультразвуковой очистки прецизионных деталей от шаржированных частиц и выбор материалов для элементов колебательной системы: Дис. ...канд техн. наук: - М., 1993. - 258 с.

92. Теумин И.И. Ультразвуковые колебательные системы. // М.: Машгиз, 1959. -331 с.

93. Китайгородский Ю.И., Стамов-Витковский A.B. Бесконтактный виброметр для измерения амплитуды смещения в ультразвуковых колебательных системах // Акуст* жур1?1 - 1970. - Т. XVI, №1. - С. 171-185.

94. Казанцев В.Ф., Панов А.П. Методы измерения сопротивления нагрузки в технологических процессах / Создание и применение аппаратуры для ультразвуковых технологических процессов в машиностроении // НТО МАШПРОМ. - М., 1978. - Ч. И. - С. 145-152.

95. Спринг С. Очистка поверхнрсти металлов / Под ред. О.И. Бабикова: Пер. с англ. // М.: Мир, 1966. - 349 с.

96. Непайрас Е.А. Некоторые вопросы техники ультразвуковой очистки // Акуст. журн. - 1966. - Т. VIII, вып. 1. - С. 7-25.

97. Козлов Ю.С. Очистка автомобилей при ремонте. // М.: Транспорт, 1981.- 160 с.

98. Беренсон С.П. Химическая технология очистки деталей двигателей внутреннего сгорания // М.: Транспорт, 1967. - 267 с.

99. Приходько В.М. Определение оптимальных режимов процесса ультразвуковой очистки с помощью метода статистического планирования экспериментов / Оптимизация и интенсификация технологич. процессов в приборостроении: Сб. докл. науч.-техн. конф. // МИНХ. - М., 1978. - С. 19-20.

100. Пискунов Ю.Ф. Ультразвуковая очистка прецизионных деталей / Применение ультразвука в промышленности // М., 1975. - С. 181-209.

101. Тельнов Н.Ф. Техно л огш^ очистки и мойки сельскохозяйственных машин. //М.: Колос, 1973. - 293 с.

102. Келлер O.K., Кратыш Г.С., Лубяницкий Г.Д. Ультразвуковая очистка// Л.: Машиностроение, 1975. - 171 с.

103. Панов А.П., Пискунов Ю.Ф. Высокоамплитудная ультразвуковая очистка//М.: Машиностроение, 1980.),- 52 с.

1 'i •

Л