铁路客车涂装应用静电喷涂工艺的可行性分析

2018-08-10王俊毅

科学与财富 2018年16期

摘要：本文对主流涂装工艺进行概述，综合阐述各喷涂工艺原理及优缺点，重点对静电喷涂工艺应用于铁路客车涂装作业的可行性进行分析及对其应用前注意事项进行说明，旨在拓宽视野，改善喷涂环境，提高铁路客车涂装质量和生产效率。

关键词：铁路客车涂装；静电喷涂；可行性分析

1概述

喷涂是借助不同的工作原理将涂料雾化成微粒并送至被涂工件表面的一种涂装方式。根据工作原理的不同，可以分为空气喷涂、高压无气喷涂和静电喷涂，以及由上述基本喷涂形式派生的各种组合方式。

铁路客车涂装质量关系车体钢结构的使用寿命和外观装饰性，随着新工艺、新涂料的不断涌现，铁路客车涂装水平得到了较大提升。然而，铁路客车涂装主要喷涂工艺仍然局限于空气喷涂法及无气喷涂法，基于上述两种喷涂工艺，一般仅能通过引进新型空气喷枪来兼具喷涂效率及雾化效果。本文提及的静电喷涂工艺兼具空气喷涂及无气喷涂的优点，作业效率和油漆利用率高、环境污染少且喷涂后漆膜装饰性优越，故在铁路客车涂装作业领域，存在相当大的可开发前景。

2常见喷涂工艺基本原理及主要优缺点

2.1 空气喷涂法

空气喷涂是目前油漆涂装中采用比较广泛的一种工艺，它是靠压缩空气气流从空气帽的中心孔喷出时在涂料出口形成的负压，使涂料自动流出并在压缩空气的冲击混合下液-气相急骤扩散，涂料被微粒化并充分雾化，然后在气流推动下射向工件表面而沉积成膜的涂漆方法。

空气喷涂工艺简单易操作，不受涂料品种和被涂物形状限制，漆膜质量较好。但涂料利用率低，施工层次较多，加入的稀释剂用量大，环境污染较严重等。

2.2 高压无气喷涂法

高压无气喷涂是20世纪60年代以后兴起的一种喷涂新技术，是通过高压泵把涂料加压到11～25MPa的高压，获得高压的涂料在喷枪喷嘴处喷到大气是压力骤减，体积发生剧烈膨胀，并以高达100m/s的速度与空气发生碰撞而雾化成极小的颗粒，被喷到工件表面形成均匀涂膜的喷涂工艺。

高压无气喷涂效率和涂料利用率高，涂料附着力强，可喷涂高粘度涂料，对环境污染小。但无气喷涂枪没有涂料喷出量和喷雾幅宽调节机构，因而在喷涂作业中不能调节涂料喷出量和喷幅宽度，只有更换喷嘴才能实现调节，涂料雾化粒子较粗，漆膜装饰性一般。

2.3 静电喷涂法

静电喷涂是利用电荷同性相斥，异性相吸的基本特性设计的，它是利用高压静电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并使涂料微粒吸附在带正电工件表面的一种喷涂方法。工作时静电喷涂的喷枪接负极，工件接正极并接地，在高压电源的高电压作用下，喷枪的端部与工件之间就形成一个静电场，使空气产生强烈的电晕放电。涂料经雾化后喷出，被雾化的涂料微粒通过枪口极针的边缘时因接触而带电，当经过电晕放电所产生的气体电离区时，将再一次增加表面电荷密度。带负电的涂料微粒在静电场作用下，向异极性的工件表面运动，被沉积在工件表面上形成均匀的涂膜。

静电喷涂涂料利用率和涂装生产效率高，作業环境好，漆膜装饰性优越。静电喷涂对涂料和溶剂的导电性、挥发性有特定要求，涂层均匀程度受工件外形影响较大。

3 铁路客车应用静电喷涂涂装作业的可行性分析

3.1 涂料利用率提高，环境污染改善

在高压静电场喷涂时，带有负电荷的涂料微粒沿电力线方向喷涂到带有正电荷的工件表面，从而减少了飞散和反弹，涂料利用率可达到85%～90%以上，一般比空气喷涂提高1～2倍。目前车体钢结构端墙及侧墙须整车喷涂底漆、中涂漆、面漆、清漆累计至少5遍，涂料用量较大，静电喷涂工艺应用后可整体节余涂料用量，长远经济效益显著。

而且在高压静电场中喷涂时，漆雾的扩散也远不及空气喷涂或无气喷涂时那样多，这样就使喷涂作业环境条件得到改善，有利于作业人员身体健康。

3.2 涂装作业效率的提升

静电喷涂作业时，涂料在电场力作用下吸附于工件表面，漆雾飞散和反弹减少的同时，涂装作业效率显著提升，一般比空气喷涂要提高1～2倍，缩短客车车体喷涂周期，缓解生产一线作业压力，为完成日生产任务提供技术保障。

3.3 优异的漆膜质量

静电喷涂作业时，由于高压静电场的作用，涂料微粒受电场的作用产生环抱效果，分散度高，在射流中分布也较均匀，因而涂层均匀、平整、饱满，漆膜的光泽、附着力均较高。

3.4 可靠的静电喷涂装置

静电喷漆装置包括高压静电控制器、高压静电发生器和静平喷枪。其中高压电源可靠性要求较高，目前已经具备将高压静电发生器集成固化并安装于喷枪本身之中，不用高压加载，极大地提高了操作的安全性。美国固瑞克公司更推出一种新型的内置式静电喷枪，无需外接电源，利用压缩空气带动枪内的涡轮机发生静电，安全性能极高。静电喷涂装置的日趋先进，为广泛地引用静电喷涂技术提供了坚实的保障。

4 静电喷涂工艺应用前的准备工作分析

结合静电喷涂的工作原理及影响静电喷涂的因素，引进静电喷涂工艺前须对以下几个问题提前解决。

4.1 人员培训

静电喷涂技术尽管可靠性较高，但有别于空气喷涂法，人员培训须先行。采购设备时须制定严谨的培训计划，包括设备使用维护、设备操作规程以及现场实做等内容，由设备供应商进行系统培训，从技术人员到一线操作者须清晰静电喷涂的原理及操作要领，以保证喷涂新工艺的稳步实施并收到预期效果。

4.2安全设施保障

静电喷涂法有一定的危险性，特别是由于工件接地不良，或当喷距不当、操作失误等而引起火花放电时，均易酿成火灾。因此必须有可靠的防火、防爆设施，喷涂区域周围的物体、设备、人体必须接地，作业人员须严格遵守安全操作规程。

4.3 工艺参数确定

涂料的电阻太大或者太小都会影响静电喷涂的效果，选用电阻率为5～50MΩ？cm涂料比较适宜，对于电阻率在100MΩ？cm以上的导电性差涂料，可以在涂料中添加适当极性溶剂，如二丙酮醇、低碳醇类等。故静电喷涂工艺引进初期，须与涂料供应商进行技术交底，确保供应的材料能够满足静电喷涂工艺的基本要求。

一般涂料粘度愈高，施工固体分高，漆膜容易达到设计厚度。但高粘度涂料一般雾化性较差，需要加入稀释剂（挥发性、极性、溶解性有一定要求）降低其黏度保证雾化效果良好，前期涂料的施工粘度须明确，根据施工粘度进行设备选型，避免后期影响施工质量。

5 结语

通过常见涂料喷涂工艺原理的简介与比较，简要地总结了静电喷涂工艺存在的优势及应用前须做的准备工作。静电喷涂工艺应用范围日益扩大，兼具空气喷涂及无气喷涂的优点，用于铁路客车（侧墙和端墙）涂装具有一定的环保性和经济性，铁路客车喷涂行业可以结合自身企业现状，作以借鉴参考。

参考文献：