无气喷涂工艺中专用喷嘴的选择.doc

无气喷涂工艺中专用喷嘴的选择2007年4JJ第1O卷第4期现代涂料与涂装ModemPaint&FinishingApr.2007V01.1ONo.4无气喷涂工艺中专用喷嘴的选择李敏风(上海斐然国际贸易有限公司j海200136)摘要:介绍了无气喷涂的优点及其专用喷嘴的选择依据,方法和参数.关键词:无气喷涂;喷嘴;喷涂参数中图分类号:rQ639.3文献标识码:A文章编号:10079548(2007)04003205SelectionofSpecialNuzzleforAirlessSprayingProcessLIMin一ngAbstract:Themeritsofairlesssprayareintroduced.Theselectionprinciples,methodsandparametresofthespecialnuzzlesfortheairlessspraying,)cessaredescribed.Keywords:airlessspray,nuzzle,sprayingparametre1引言无气喷涂法是目前钢结构行业最常用的涂装方法.它是利用压缩空气作为动力驱动高压泵,使涂料增压至1025MPa,通过高压软管,从极细的喷孔(0.2250.900mm)中喷出,并雾化成微细粒,喷射到被涂钢材表面,形成均匀的涂膜.与刷涂,空气喷涂相比它具有涂装效率高的明显特点;对涂料黏度适应范围广,特别是喷涂厚膜型涂料,一次喷涂可获得较厚的涂膜,从而减少喷涂次数;而且漆膜质量好,避免了压缩空气中水分,油滴,灰尘对漆膜所造成的弊病;由于不使用空气雾化,漆膜飞散少,加上厚膜型涂料体积固含量高,可少加甚至不加稀释剂直接喷涂,也就减少了对环境的污染.喷嘴是无气喷枪中最关键的零部件.由于无气喷枪中没有涂料喷出量(流量)和喷雾图形幅宽(喷幅)的调节构造,只有更换喷嘴才能达到调节的目的,因此无气喷涂时,涂料的雾化效果,流量,喷幅均由喷嘴的几何形状,孔径大小与加工的精度决定.喷嘴及其技术参数的选择就成为无气喷涂技术的关键,是保证钢结构涂装效率及涂装质量的最有效的手段之一.2喷嘴的类型为提高使用寿命,喷嘴都采用耐磨的硬质合金,如碳化钨等材料,它有多种类型.2.1按喷嘴结构和使用功能分类(1)标准型喷嗬32标准型喷嘴使用最普遍,如图l所示.喷嘴的开口呈橄榄形,喷雾图形呈椭圆形,这种喷嘴的型号很多,喷雾图形幅宽为150600mm,涂料喷出量为0.205.0L/min,甚至可达10L/rain以上,可以满足各种喷涂需要,这种喷嘴的口径称为等效口径.所谓等效口径是指开口呈橄榄形的喷嘴口径,相当于同一涂料喷出量圆形开口喷嘴的口径.如美国GRACO公司的GRACO163系列喷嘴,属这个类型.重庆长江机械厂产品称此为固定型喷嘴.图1标准型喷嘴橄榄喷嘴(2)圆形喷嘴圆形喷嘴主要用于喷涂管道内壁及其他狭窄部位.喷嘴的开口呈圆形,喷雾图形同样呈圆形.按涂料喷出量从0.263.60L/min有多种型号,按圆锥形喷雾的角度通常分4Oo,60.,8O.这3种,使用较普遍的是60.的喷雾角度.2007年4月第1O卷第4期现代涂料与涂装ModernPaint&FinishingApr.2007Vol_1ONo.4(3)自清型喷嘴自清型喷嘴见图2.自清型喷嘴有一个换向结构,当喷嘴被堵塞时,旋转180.可将堵塞物冲掉,这种喷嘴有球形和圆柱形2种,以圆柱形自清型喷嘴为常用.图2自清型喷嘴喷嘴开口喷嘴如美国GRACO公司的GRAC0221及GRAC0228系列均属自清型喷嘴,GRAC0228在结构上更为简单.而重庆长江机械厂将这类喷嘴称为迥转型喷嘴.(4)可调喷嘴可调喷嘴具有一个调节塞(见图3),可在不停机的情况下,任意调节涂料喷出量和喷雾图形幅宽,能满足不同大小被涂物的喷涂要求.一个可调喷嘴可代替10个以上不同规格的标准型喷嘴,而且还易于去除堵塞物.喷嘴调节阀图3可调喷嘴2.2按喷涂的涂料来分类重庆长江机械厂是我国专业生产无气喷涂机及专用喷嘴的厂家,它有c,B,w,z这4种不同类型的喷嘴(见表1).在钢结构涂装工艺中,最常用的是B型和z型喷嘴.表1长江喷嘴类型美国GRACO公司专门设计并生产了应用于现代化重防腐涂料的RACGHD型号的喷嘴,喷涂无溶剂环氧涂料和玻璃鳞片涂料等,适用的最高工作压力为34.5MPa.3主要技术因素分析无气喷涂机的喷漆效率和涂装质量主要由喷嘴的流量和喷幅两大技术条件决定,而影响到这两大技术条件的有喷嘴孔径,涂料黏度,密度,喷涂距离等诸多因素.值得一提的是:无气喷涂机及喷嘴厂家推荐的喷嘴流量和喷幅是在标准喷涂条件下的测试结果,表2为2家公司的标准喷涂条件.表2标准喷涂条件3.1流量喷嘴流量是指在标准喷涂条件下每分钟涂料的喷出量,因此,喷嘴的流量大,喷漆速率快,在相同的喷幅下,涂膜也就厚.流量的单位为L/min或mL/min.(1)喷嘴孔径经过推导和测试,得出无气喷涂机喷嘴流量Q与喷嘴孔径d,涂料压力P和涂料密度.s有如下关系:Q=kd,/丽式中:p实际涂料喷出量;.s涂料密度.从上式可以明显看出:喷嘴孔径大,涂料喷出量亦大,因此它是决定喷嘴流量的关键.喷嘴孔形多为椭圆形.如GRACO公司提供的孔径尺寸是指与椭圆等面积的直径(见表3).而重庆长江机械厂的喷嘴选择表中,无孔径的尺寸,他们只提供标准喷涂条件下的流量数据.表3介绍了美国GRACO公司喷嘴孔径与标准流量的关系.表中编号z后2位数表示喷嘴孔径(千分之一英时).(2)涂料黏度从实践中得知,涂料黏度对喷嘴流量有一定的影响,由于重防腐涂料的黏度相差很大,在选择喷嘴时应考虑到此因素.在表3中,A栏所列涂料喷出量的条件是涂料黏度为0.041.00Pa?s,而B栏所列涂料喷出量的条件是黏度为5.6Pa?s;其他喷涂条件相同,喷出量相差很大.(3)涂料密度首先,应按照喷嘴制造厂的产品样本(见表3),查出涂料喷嘴的标准涂料喷出量q,然后按下式计算实际涂料喷出量.Q=gX1/式中:q标准涂料喷出量;1/x/S密度修正系数;2007年4月第l0卷第4期现代涂科与涂装ModernPaint&FinishingApr.2007Vol-l0No.4表3涂料喷嘴口径与涂料喷出量注:摘自美国格雷科公司;喷嘴生产厂推荐的涂料喷出量,也称标准喷出量;z表示喷雾图形幅宽的编号.密度修正系数见表4.从表4修正系数可以看出,实际喷涂所用涂料的密度如果比标准涂料的密度大,则实际涂料喷出量小于标准涂料喷出量,反之,则实际涂料喷出量大于标准涂料喷出量.表4涂料密度修正系数密度/g?cm修正系数密度/gcm.修正系数3.00.581.500.822.80.591.400.852.50.631.300.882.20.671.200.912.00.711.100.951.90.731.001.001.80.750.901.051.7O.770.801.121.60.790.701.19注:摘自美国格雷科公司;标准涂料的密度为1g/cm.(4)喷涂压力喷涂压力是影响喷嘴流量的主要因素.虽然,在一定范围内,提高喷漆压力可以增加喷嘴的流量,但不适当地依靠提高喷嘴压力来增加流量是不可取的.有人经过测试得出:喷漆压力提高44%,流量只增加20%.但过高的压力必然造成无气喷涂机部件的早期磨损,缩短了使用寿命,是得不偿失的事情.在实际施工中,亦应按表3查出涂料喷嘴的标准涂料输出量q.,然后按下式计算实际涂料喷出量.Q:q.式中:Vp/-po一压力修正系数;P实际喷涂压力;P.标准涂料喷出量的喷涂压力.压力修正系数见表5.表5压力修正系数,压力/MPa修正系数压力/MPa修正系数2l1.38l21.05201.3411鲁1.00l91.31l0.95181.2890.90171.248O.85l61.2l70.80l51.1760.74141.1350.67l31.0940.60注:摘自美国格雷科公司;标准涂料喷出量的喷涂压力为l1MPa.提高压力可增加涂料喷出量,但喷涂压力要适当.值得一提的是,在选择喷嘴时,必须考虑到压力的损失量.如涂料输送管长于25m时,均造成喷枪喷涂位置比无气喷涂机高出很多,造成压送高度时的压力损失等.3.2喷雾图形幅宽(喷幅)无气喷涂与空气喷涂不同,调整喷幅必须更换喷嘴.各家喷嘴制造厂家均将在300mm喷距下的喷幅称为标准喷幅.表6为美国GRACO公司喷嘴编号与喷幅的关系.表6涂料喷嘴编号与喷雾图形幅宽涂料喷嘴编号譬图/m形m涂料喷嘴编号器委图/m形m1631XX501001636XX3103601632XX1001501637XX3604l0l633Xl5O200l638XX4l04601634XX2002501639X4605l01635XX250310注:摘自美国格雷科公司;XX表示喷嘴的等效口径(1/1000in).2007年4月第10卷第4期现代涂科与涂装ModernPaint&FinishingApr.2007V01.10No.4在重庆长江机械厂的喷嘴选择表中,喷幅也用cm表示,但WANGER等厂家的喷嘴幅度用角度表示.喷幅主要受到2种因素的影响.(1)喷涂距离喷距是指喷枪I=1到钢材表面的垂直距离.若喷距增大,喷幅也增大,但造成漆流压力小,使钢材表面漆膜薄而粗糙;相反,喷距过小,喷幅小压力大,反冲击也大,漆膜厚度不匀(见图4),极易流挂.图4喷涂时距表面太近或太远(2)涂料品种不同的钢结构防腐涂料有不同的密度和黏度,雾化状况不一.在用同一孑L径喷嘴,用同样的喷涂压力,不同的涂料会形成不同的喷幅.一般状态下,黏度大,密度大的涂料形成的喷幅较小.4喷嘴的选择4.1选择依据根据钢结构涂装工程的特点,选择有4条依据.4.1.1钢结构涂料类型钢结构涂料配套体系中有不同类型的涂料,喷涂时,就应该选择不同类型的喷嘴.如常用的环氧富锌底漆,无机硅酸锌底漆锌粉含量高达80%以上,无气喷涂用的喷嘴极易磨损.一旦喷嘴孔径变大,涂膜超厚且不均匀.不仅增加漆耗,而且还会使涂料难以干燥,影响生产进度,所以,选用重庆长江机械厂产的喷嘴时,需选用特耐磨的z型喷嘴.而环氧面漆,环氧云铁中层漆,氯化橡胶面漆,聚氨酯面漆等只需用普通型喷嘴(B型喷嘴).又如目前在钢结构行业常用的无溶剂环氧涂料,底面合用,对表面处理要求不高,一次喷涂干膜膜厚可达500m.无气喷涂时就应选择孔径大,流量大的喷嘴.由于不同涂料厂选用原料各异,生产工艺有别,涂料产品中包括黏度在内的技术指标是完全不同的,即使在钢结构厂的同一工位,不同的涂料产品,喷嘴的型号也是不同的.钢结构厂应详细阅读涂料厂商提供的技术指标和使用说明,特别是喷漆压力,一次成膜厚度,推荐的喷嘴孔径等.4.1.2规定膜厚为保证钢结构配套涂层的使用寿命,必须保证每道涂料的规定膜厚,加上很多重防腐涂料均要求一次喷漆达到规定膜厚,喷嘴选择就尤为重要.一般膜厚要求高,喷嘴的孔径应该大些,如一次成膜达到500m干膜厚度的溶剂型环氧漆.又如车间底漆作工序间防锈的预处理底漆,膜厚控制在20gm左右,自动喷嘴流量13001600cm/min;孔径为0.480.53mm;依据钢板预处理线中钢板喷嘴的移动速率,喷幅大多为40cm左右.4.1.3钢材的结构与形状在钢结构工程的各个部位有不同的结构与形状;对于大平面的钢板,喷嘴的喷幅(或喷射角)可大一些,甚至可达3540cm;对于H型钢,工字钢等喷嘴,喷幅选择在2530cm;对于有凹凸面的小型钢结构或直径小于20cm钢管等,应选用喷幅为15cm的喷嘴.对于波形角度较大(>75.)的波形钢板,为避免膜厚不匀,保证斜面膜厚,喷嘴的喷幅应选在20cm左右.4.1.4其他因素在喷嘴选择时还应考虑到其他因素,如操作工人的姿势与习惯,生产进度的快慢等.在施工等条件方面还包括了钢板预处理机中钢板的传输速率,漆料加热及稀释程度,喷漆房通风系统的工作状态等.这些均由涂装技术人员和操作人员因地制宜地做出选择,以保证喷涂的顺利进行.4.2选择方法各厂商生产的喷嘴都有一系列的规格,这些规格决定了各自的型号,从型号可以了解到喷嘴的孔径(或流量)与喷幅.美国GRACO公司是着名的涂装设备厂商.各家重防腐涂料供应商提供的涂料施工说明书中推荐的喷嘴代号为GRACO163系列的标准喷嘴.在163数字后有1条短横线,然后再连1个3位数.第1位数表示距喷嘴l2in(30.5cm)时的喷雾幅度的一半(以in表示);后两位数表示喷嘴孔径的1000倍(以in表示).如1633l9则表示此系标准喷嘴,喷幅为3x2=6in(15.2cm);孔径为0.01in(0.48mm).GRACO269系列则是代表迥转型喷嘴,短线后面的3位数表示法与标准型喷嘴相同.中国船舶重工集团所属重庆长江机械厂是中国规模最大技术先进的专业涂装设备厂,该厂生产的标准系列喷嘴,型号由前3位数和后2位数组成.在前3位数和后2位数中问加上1个B字表示标准型.前3位数表示每分钟的流量(在10MPa压力下,以清水为介质),后2位数表示喷雾幅度(离喷嘴30cm远处).如352007年4月第l0卷第4期现代淙科与淙装ModernPaint&FinishingApr.2007Vo1.10No.4020B35,表示每分钟流量为2L,喷雾幅度为35cm.其中试验压力为10MPa,试验介质为清水德国WAGNER公司则有另外的表示方法.如编号为00090521的喷嘴,0090为标准型喷嘴编号,说明在喷漆压力为100MPa,喷距为30cm条件下;5表示喷射角度为5O.,21表示孔径为0.021x2.540.53mm.在实践中,一般根据各家公司的喷嘴选择表进行选择.选择了合适的喷嘴后,相应的工艺条件必须与之配合,方可收到最好的涂装效果.(1)正确的行枪手势:手持喷枪使喷束自始至终垂直