提高电泳漆膜质量的方法.docx

提高电泳漆膜质量的方法刘美怡1 , 张万迎2( 1. 湖北汽车工业学院电气工程系, 湖北十堰 442002; 2. 东风汽车公司工厂设计院, 湖北武汉 430056)摘 要: 本文论述了通过改变电泳槽工件与极管之间的电压值来提高电泳漆膜质量的方法与机理。关键词: 漆膜; 电泳涂装; 整流器中图分类号: TN 86文献标识码: A问题的提出电泳涂装即是向金属工件表面涂漆, 其机理为: 利用电泳涂装的直流电源使带电荷的 电泳漆离子向工件运行, 并在工件表面释放电荷, 沉积而形成漆膜。这里的关键问题是漆膜的质量不能轻易达到要求, 因为在电泳的过程中, 电泳电流的大小跟电泳漆在工件表面电沉积而形成漆膜的速度成正比, 那么, 如果电流不恒流就会在 电流很大时, 导致工件表面形成漆膜的速度过快而使电解反应产生的气体来不及排出, 造 成漆膜针扎; 同时, 电渗反应来不及使漆膜脱水造成漆膜不致密, 不平滑, 严重影响漆膜质量。 因此, 我们要求电泳涂装的直流电源的输出电流为恒值, 而事实上其负载特性曲线为一条微分曲线, 如图 1 所示:这样的含有尖峰的电泳电流就会严重影响漆膜质量, 而 要使这样 14KW 的大功率的直流电源恒流, 其控制技术非常 复杂, 设备成本也相当之高, 因此, 恒流源至今未被试用。 那 么如何来解决这一问题呢? 在实践中, 我们采用了两种方法, 并且都取得了良好的效果。图 1 直流电源的负12 具体的实施方法2. 1采用单电源多段电压的方式提高漆膜质量这种方法就是利用调节直流电源的额定电压值来控制电流的尖峰出现, 现以间歇式 电泳为例来说明, 间歇式电泳涂装设备的结构如图 2 所示:间歇式电泳涂装设备的直流电源系统由一台整流器和一些辅助的直流线路构成。 阴极电泳时, 工件接整流器负端, 电流由整流器正端至极管, 通过电泳漆至工件, 通过工件、 吊具、阴极线路流回整流器负端, 在等电压电泳的情况下, 一个电泳过程的时间为 120 秒,载特性曲线收稿日期: 2000207203; 修回日期: 2000208226作者简介: 刘美怡 (19652) , 女, 1987 年大学毕业, 讲师. 48 湖北汽车工业学院学报2000 年 9 月120 秒后, 工件上形成的漆膜绝缘会使电泳电流变得很小, 即在电泳开始 20 39 秒内工件与极管之间的电阻为 3 欧姆左右, 此期间 电 流 值 由 0 猛 增 到 最 大 值, 假 设 电 压 为100V , 则电流 Im = 1003= 33. 3A , 随着工件 表面的漆膜增厚, 工件与极管之间的电阻逐渐增大, 电流不断减小, 因此, 电泳漆在直流 电流回路中, 可看作容性负载, 其平均电流为 I= F 3 3 r3 1000qt。 其中: ): 平均电流图 2 间歇式阴极电泳设备F: 工件涂装面积: 漆膜的平均厚度, 一般为 20m r: 干漆膜比重, 一般为 1. 3gcm 3q: 电泳漆的库仑效率, 一般为 25 (m g c)t: 有效电泳时间, 一般为 120 s若工件涂装面积为 1m 2 , 则平均电流 I= 817A , 可见在电泳时最大电流值为平均电流的 3 4 倍。 若能够在工件电泳过程中始终保持电流在平均值附近, 那么漆膜的质量便可得以保证。在电泳过程中工件与 极管之间的等效电阻随时间的变化曲线如图 3 所示。鉴于电阻的变化情况, 要得到近于恒定的电流就必须打破常规的恒压电泳方式, 而将直流电源的输出电压,设计的与电阻的变化趋势相似, 即电阻大, 电压也大, 电阻小, 电压也小。 例如: 在电泳刚开始 39 秒内, 为保证电 流为 9A 左右, 则给定电压值 V = 93= 27V , 随着时间 增长, 电阻不断增大, 电压平滑增大, 在这里电压的给定 程序装在单片机内, 在具体应用时, 因电泳槽内的极管与 工件之间的电阻无法测定, 因此, 无法采用闭环控制方法, 这样就给电源电压输出值的准确选择带来了困难, 又 因为电阻随时间的变化而不同, 因此, 电压的设定也只有 根据时间来判断, 在刚开始电泳 39 秒时间内, 电压值稳 定在一个较小的值上 (如上例中的 27V ) , 之后, 采用软启 动方式使电压的给定值随时间增大, 如图 4 所示。同时观图 3工件与极管之间的等效电阻图 4电压的变化曲线察电流, 如果电流大于平均电流的 1. 2 倍, 说明电阻的增长速度小于电压的增长速度, 则减小电压曲线的斜率, 使电压的增长速度减慢, 若电流小于平均电流值, 则增大电压曲线 的斜率, 使电压的增长速度加快, 以使电压的曲线与电阻的变化趋势相近, 到达 120S 时,电泳过程结束, 电源电压已加到了 250V左右, 这就是通过改变电压达到了使电源恒流的目的。电流 I 随时间变化的曲线如图 5 所示。在整个电泳过程中对直流电源的输出电压及电泳电流的测量采用如图 6 所示的方法, 其中 49 第 14 卷 第 3 期刘美怡等: 提高电泳漆膜质量的方法图 5 电流随时间变化的曲线图 6 测量电压、电流值的测量电路A 表示电流表V 表示电压表: 包括极管、工件以及工件与极管之间的漆液2. 2 采用多电源多段电压的方式提高漆膜质量这种方法是多台电源同时对同一电泳槽工作, 每台电源输出不同的电压值, 其极管按 电压高低的顺序排列, 这种方法适用于连续式电泳设备。即工件从电泳槽始端匀速滑至电 泳槽末端时, 其电泳过程结束, 而在工件滑行过程中, 工件与极管之间的电压是由低向高变化的, 这样一是利用前段的低电压, 抑制了电泳峰值电流; 二是利用后段的高电压满足 了电泳的泳透力要求, 保证了漆膜质量。高压段的工作电压一般选择为略低于电泳漆工作 电压的上限值, 主要是为了提高电泳的泳透力。 分两段电压时, 低段的工作电压一般选择 为高压段工作电压的 13 12; 分三段电压时, 第一低压段的工作电压一般选择为高压 段工作电压的 13, 第二低压段的工作电压一般选择为高压段工作电压的 12。总之, 电泳电压分段的目的是为了使每台工件的电泳电流变得平稳, 尽量使漆膜匀速地形成。这种方 法可以提高工作效率, 因为在同一个电泳槽中可同时进行多个工件的电泳过程, 而每个工 件的电泳状态又可不相同, 但这种方法成本较高。3结束语实践证明, 电泳涂装直流电源的选择与正确应用对于电泳涂装设备的成功使用是至关重要的, 也是保证其产品质量的关键所在。A M e thod to Im prove the Qua l ity of Pa in t Coa tL IU M e i2Y i1 , Z H A N G W a n 2y in g 2( 1. D ep t. o f E le t r ica l E ng inee r ing, H ube i A u tom o t ive Indu st r ie s In st itue, Sh iyan 442002, C h ina;2. D e sign In st itue o f D FM , W uh an 430056, C h ina)A bstra c t: T h is p ap e r d iscu sse s th e m e tho d an d p r in c ip le o f im p ro v in g p a in t co a t th ro u ghch an g in g th e vo ltage b e tw een th e w o rkp iece