تُستخدم روبوتات الرش الكهروستاتيكي عالية الجهد على نطاق واسع في عمليات طلاء السيارات. ومن أهم المؤشرات التقنية لتقييم أدائها كفاءة النقل أثناء الرش. حاليًا، يعاني طلاء أجزاء المصدات المصنوعة من الراتنج من انخفاض موصلية مادة الراتنج وعدم انتظام أشكالها، مما يؤدي إلى ضعف التصاق الطلاء وهدر المواد أثناء عملية الطلاء. انطلاقًا من التحسينات والتطبيقات العملية في المصانع، تُعرّف هذه الورقة البحثية كفاءة النقل في الرش الكهروستاتيكي لأجزاء الراتنج، وتدرس تقنيات الرش الكهروستاتيكي المتقدمة والمعايير التقنية الرئيسية المستخدمة في صناعة السيارات، وتحدد التقنيات الرئيسية وأساليب التحسين لرفع كفاءة النقل، وتقدم اقتراحات لبناء مجتمع صديق للبيئة وكفؤ في استخدام الموارد.

الكلمات المفتاحية: الرش الكهروستاتيكي عالي الجهد، كفاءة النقل، أجزاء راتنجية للمصدات

تعتبر الروبوتات مجالاً ذا أولوية للتطوير تم تحديده في مبادرة "صنع في الصين 2025". في صناعة الطلاء، وبالمقارنة مع معدات الرش التقليدية، أصبحت روبوتات الرش الكهروستاتيكي تدريجياً واحدة من أكثر الروبوتات الصناعية استخداماً - خاصة في إنتاج السيارات - لأنها تستطيع تقليل استخدام الطلاء بشكل فعال، وخفض انبعاثات النفايات، وتقليل تكاليف الإنتاج.

01 طريقة الرش الكهروستاتيكي الدوارة

الرش الكهروستاتيكي الروبوتي هو أسلوب رش فعال يعتمد على الخاصيتين الأساسيتين: تنافر الشحنات المتشابهة وتجاذب الشحنات المختلفة. عادةً ما تكون قطعة العمل المراد طلاؤها مؤرضة وتعمل كقطب موجب، بينما تكون فوهة مسدس الرش ذات جهد عالٍ سالب. عندما تكتسب جزيئات الطلاء شحنة أثناء مرورها عبر المسدس، تصبح جزيئات مشحونة، وتحت تأثير المجال الكهروستاتيكي ذي الجهد العالي، تتحرك نحو سطح قطعة العمل المشحونة بشحنة معاكسة وتلتصق به، مُشكلةً طبقة طلاء متجانسة.

02 مبدأ الرش الكهروستاتيكي الدوار وتكوين المعدات

لضمان لمعان أسطح السيارات وتحسين كفاءة النقل، طوّرت صناعة طلاء السيارات مؤخرًا روبوت رشّ دوارًا كهرساكنًا عالميًا جديدًا. من خلال التحكم في المعايير الرئيسية أثناء الرش، يحقق هذا الروبوت جودة زخرفية عالية وكفاءة نقل فائقة. يعمل الدوران عالي السرعة على تفتيت الطلاء إلى جزيئات دقيقة، وتجعل القوة الكهروستاتيكية هذه الجزيئات تلتصق بسطح قطعة العمل. بالمقارنة مع الرش الهوائي، يمكن لهذا الروبوت زيادة كفاءة النقل بشكل كبير. يتكون روبوت الرشّ الدوار الكهرساكن بشكل أساسي من رأس دوار للتفتيت (الكوب)، ومحمل دوار عالي السرعة (محرك هوائي)، وفوهة طلاء (خط تغذية)، ووحدة هواء للتحكم في نمط الرش، ومولد جهد عالٍ، وغيرها. عادةً ما يتم التحكم في حركات الرش بدقة بواسطة روبوتات سداسية المحاور، وهي مناسبة لقطع العمل الكبيرة والمعقدة الشكل.

03 طريقة قياس كفاءة النقل

تُعدّ كفاءة النقل مؤشرًا تقنيًا أساسيًا لتقييم أداء روبوتات الرش الثابتة. وهي نسبة كمية الطلاء الملتصقة فعليًا بقطعة العمل إلى كمية الطلاء المستخدمة في عملية الرش. يتأثر قياس كفاءة النقل لأجزاء المصدات بأدوات القياس والبيئة المحيطة، مما يُحدث تباينًا كبيرًا في ظل ظروف مختلفة. صيغة الحساب هي:

كفاءة النقل = (وزن طبقة الطلاء الجافة على قطعة العمل (ب - أ) غ / كمية الطلاء المستخدمة ج غ × التخفيف ن ف) × 100

قد تختلف القياسات الفردية لكفاءة النقل لأجزاء الراتنج؛ عادةً ما يتم أخذ 3-5 قياسات ويتم استخدام متوسط ​​النتيجة لتحديد كفاءة الرش النموذجية للمنتج.

3.1 الوضع الحالي لكفاءة التحويل

تستخدم ورش طلاء السيارات المتطورة محلياً وعالمياً، مثل مرسيدس بنز وفولكس فاجن وجريت وول وجيلي، بشكل شائع روبوتات الرش الكهروستاتيكي الدوارة ذات العرض المتغير من نوع ABB RobotBe1951. وبدمج بيانات الإنتاج المصنعي مع الاختبارات المعملية التي تقارن كفاءة نقل الطلاء في مسدسات الرش الكهروستاتيكي الدوارة، تبين أنه في ظل نفس معايير المعدات، تختلف كفاءة النقل اختلافاً كبيراً بين هياكل السيارات والمصدات البلاستيكية.

4. العوامل المؤثرة على كفاءة نقل مصدات الراتنج واتجاهات التحسين

4.1 حالة تأريض قطعة العمل

تعتمد عملية الرش الكهروستاتيكي على التجاذب الكهروستاتيكي: حيث تعمل قطعة العمل المؤرضة كقطب موجب، بينما يتم توصيل مرذاذ الطلاء (كوب أو قرص الرش) بجهد سالب عالٍ. وتؤثر جودة تأريض قطعة العمل بشكل مباشر على كفاءة الرش. في الإنتاج الصناعي، غالبًا ما يتسبب ضعف التأريض في عيوب في مظهر السطح وانخفاض الجودة الملحوظة.

نظرًا لأن ضعف التأريض يؤثر بشكل كبير على كفاءة نقل مصدات الراتنج، يجب مراعاة حالة تأريض أجزاء المصد بشكل شامل أثناء تصميم العملية لضمان تأريض جيد. عادةً ما تُستخدم مشابك أو صفائح موصلة لتوصيل المصدات البلاستيكية بالتركيبات لتحسين كفاءة النقل. يجب مراقبة حالة المشابك أو الصفائح الموصلة بانتظام أثناء الإنتاج، وإجراء قياسات المقاومة عند الضرورة لضمان التأريض السليم. في بعض المصانع، ونظرًا لصعوبة تركيب مشابك التأريض يدويًا، يتم إدخال حلول آلية مثل التثبيت الآلي؛ حيث تضمن هذه الحلول التأريض وتقلل من العمل اليدوي، مما يحسن الأتمتة مع الحفاظ على الجودة.

4.2 المعايير الفنية الرئيسية

عند تحسين معايير الرش، يكمن الهدف في ضمان مظهر الأجزاء الراتنجية - بسماكة طبقة موحدة ومتناسقة - مع تلبية أهداف وتيرة الإنتاج وكفاءة النقل. وتشمل المعايير الرئيسية المؤثرة على كفاءة النقل في الرش الكهروستاتيكي باستخدام الأكواب الدوارة ما يلي: الضغط الكهروستاتيكي عالي الجهد، ومسافة المسدس، وسرعة المسدس، وضغط هواء المروحة، ومعدل التدفق (الناتج)، وعرض المروحة - وهي ستة مؤشرات فنية حاسمة.

عند تحسين هذه المعايير لزيادة معدل النقل، ينبغي تقييمها مجتمعةً لا منفردةً. على سبيل المثال، يؤدي ارتفاع الجهد الكهروستاتيكي عمومًا إلى زيادة كفاءة النقل، ولكن نظرًا لانخفاض التوصيل الأرضي لمصدات الراتنج، فإن زيادة الجهد العالي قد تُنتج تيارًا زائدًا بين المسدس والمصد، مما يُسبب مخاطر التفريغ الكهربائي. عادةً، يكون إعداد الجهد الكهروستاتيكي العالي لمصدات الراتنج حوالي -60 كيلو فولت. تُظهر الاختبارات التي أُجريت على معدل النقل في ظل تركيبات مختلفة من المعايير الستة أن الطريقة الأكثر فعالية لتحسين كفاءة النقل - مع الحفاظ على الجهد والسرعة والمسافة - هي تحسين ثلاثة معايير: عرض المروحة، وضغط هواء المروحة، ومعدل التدفق. يُؤدي ارتفاع ضغط هواء المروحة إلى تكوين دوامات على سطح المصد تُشتت جزيئات الطلاء في الهواء، مما يُقلل من كفاءة النقل (انظر الشكل 4)؛ لذا ينبغي أن يكون خفض ضغط هواء المروحة أولويةً قصوى.

4.3 تحسين المسار للحواف والفتحات

تُعدّ نماذج المسدسات الحالية مناسبة بشكل أساسي للرش العمودي. عند تخطيط مسارات الرش لأسطح المصدات ذات الحواف غير المنتظمة، يجب مراعاة ارتفاع الرش وعرض نطاق الرش وسرعة المسدس، بالإضافة إلى معايير أخرى قابلة للتحكم، إلى جانب زاوية ميل الرش. يؤدي تجاهل الأشكال المنحنية للحدود في تصميم المسار إلى رش زائد. يمكن لتحسينات زاوية الميل وموضع نقطة الرش (انظر الشكل 5) أن تزيد بشكل كبير من كفاءة النقل في المناطق المفتوحة مع الحفاظ على جودة سُمك طبقة الطلاء. يوضح الشكل 6 توزيع سُمك طبقة الطلاء عند زاوية ميل 40 درجة.

عند رش الحواف، يجب مراعاة تأخير تشغيل/إيقاف المسدس. ينبغي أن يراعي تصميم مسار الرش مدى رش المسدس ويقلل من دورات التشغيل/الإيقاف المتكررة لتقليل تأثيرات التأخير وبالتالي تحسين كفاءة النقل.

4.4 موصلية الطلاء

في مجال الإنتاج، تؤثر الاختلافات في موصلية الطلاء بشكل كبير على كفاءة الرش وجودة الطلاء. تعتمد موصلية الطلاء على موصلية طبقة الطلاء الجافة نفسها وعلى سمك طبقة الأساس الجافة. تزيد طبقات الطلاء السميكة من الموصلية، وبالتالي تحسن كفاءة الرش الكهروستاتيكي؛ ومع ذلك، فإن زيادة سمك طبقات الأساس ترفع تكاليف الإنتاج وتزيد من خطر الترهل. لذلك، يُعد إيجاد توازن مناسب بين اقتصاديات الإنتاج والجودة أمرًا بالغ الأهمية.

05 الخاتمة

في ظل النمو المتسارع لصناعة السيارات، من الضروري مراعاة متطلبات المظهر وسماكة طبقة الطلاء، بالإضافة إلى تكلفة الإنتاج. يُعدّ تحسين كفاءة نقل الطلاء في عملية الرشّ أحد أكثر التدابير التقنية فعاليةً لتوفير الموارد، وخفض التكاليف، وتقليل انبعاثات النفايات الخطرة، والامتثال للمعايير البيئية. على سبيل المثال، في خط إنتاج تبلغ طاقته الإنتاجية السنوية 100,000 مجموعة من الأجزاء البلاستيكية المطلية، حيث يُمثّل الطلاء حوالي 70% من تكلفة المواد، وتبلغ تكلفة الوحدة 300 يوان صيني، فإنّ زيادة كفاءة نقل الطلاء بنسبة 20% ستوفر ما يقارب 6 ملايين يوان صيني سنويًا في تكاليف الطلاء وحدها - باستثناء تكاليف معالجة المركبات العضوية المتطايرة - مما يجعلها ذات أهمية بالغة لخفض التكاليف وتحسين الكفاءة.