Yüksek voltajlı elektrostatik püskürtme robotları, otomotiv boyama işlemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Performanslarını değerlendirmek için kullanılan temel teknik göstergelerden biri, püskürtme sırasındaki transfer verimliliğidir. Şu anda, tampon reçine parçalarının boyanması, reçine malzemesinin düşük iletkenliği ve düzensiz şekillerinden dolayı düşük kaplama yapışmasına ve reçine parçalarının boyanması sırasında malzeme israfına yol açmaktadır. Bu makale, pratik fabrika iyileştirmeleri ve uygulamalarından yola çıkarak, reçine parçalarının elektrostatik püskürtmesi için transfer verimliliğinin tanımını ve ölçüm yöntemini tanıtmakta, otomotiv endüstrisinde kullanılan gelişmiş elektrostatik püskürtme teknolojilerini ve temel teknik parametreleri incelemekte ve transfer verimliliğini artırmak için temel teknolojileri ve optimizasyon yöntemlerini belirleyerek, kaynak verimli, çevre dostu bir toplum inşa etme önerileri sunmaktadır.

Anahtar kelimeler: yüksek voltajlı elektrostatik püskürtme, transfer verimliliği, tampon reçine parçaları

Robotlar, "Çin Malı 2025" planında öncelikli geliştirme alanlarından biri olarak belirlenmiştir. Boya endüstrisinde, geleneksel püskürtme ekipmanlarına kıyasla, elektrostatik püskürtme robotları, özellikle otomotiv üretiminde, boya kullanımını etkili bir şekilde azaltmaları, atık emisyonlarını düşürmeleri ve üretim maliyetlerini azaltmaları nedeniyle giderek en yaygın kullanılan endüstriyel robotlardan biri haline gelmiştir.

01 Elektrostatik döner kap püskürtme yöntemi

Robotik elektrostatik püskürtme, aynı yüklerin birbirini itmesi ve zıt yüklerin birbirini çekmesi temel özelliklerine dayanan verimli bir püskürtme yöntemidir. Boyanacak iş parçası normalde topraklanır ve anot görevi görürken, püskürtme tabancasının ucu negatif yüksek voltajdadır. Boya parçacıkları tabancadan geçerken yük kazandıklarında, yüklü parçacıklar haline gelirler ve yüksek voltajlı elektrostatik alan altında, zıt yüklü iş parçası yüzeyine doğru hareket ederek yapışırlar ve düzgün bir kaplama oluştururlar.

02 Elektrostatik döner kaplı püskürtme prensibi ve ekipman bileşimi

Otomobillerde yüzey parlaklığını sağlamak ve transfer verimliliğini artırmak için, otomotiv boyama endüstrisi son zamanlarda yeni bir evrensel elektrostatik döner kaplı püskürtme robotu geliştirdi. Püskürtme sırasında temel parametreleri kontrol ederek, hem yüksek dekoratif kalite hem de yüksek transfer verimliliği elde edilir. Yüksek hızlı dönüş, boyayı ince parçacıklara ayırır ve elektrostatik kuvvet, bu parçacıkların iş parçası yüzeyine yapışmasını sağlar. Hava püskürtmesine kıyasla, bu transfer verimliliğini büyük ölçüde artırabilir. Bir elektrostatik döner kaplı püskürtme robotu esas olarak dönen atomizasyon başlığı (kap), yüksek hızlı döner yatak (hava motoru), boya nozulu (besleme hattı), püskürtme desenini kontrol eden hava ünitesi, yüksek voltaj jeneratörü vb. bileşenlerden oluşur. Püskürtme hareketleri tipik olarak altı eksenli robotlar tarafından hassas bir şekilde kontrol edilir ve büyük ve karmaşık şekilli iş parçaları için uygundur.

03 Aktarım verimliliği ölçüm yöntemi

Boya transfer verimliliği, statik püskürtme robotu performansını değerlendirmek için temel bir teknik göstergedir. Transfer verimliliği, püskürtme işleminde kullanılan boyaya kıyasla iş parçasına gerçekten yapışan boyanın oranıdır. Tampon parçaları için transfer verimliliğinin ölçümü, ölçüm araçlarından ve ortamdan etkilenir ve farklı koşullar altında önemli varyasyonlar üretir. Hesaplama formülü şöyledir:

Transfer verimliliği = (iş parçası üzerindeki kurutulmuş kaplanmış filmin ağırlığı (B − A) g / kullanılan boya miktarı C g × seyreltme oranı NV) × 100

Reçine parçaları için transfer verimliliğinin tek tek ölçümleri değişkenlik gösterebilir; tipik olarak 3-5 ölçüm alınır ve ortalama sonuç, ürün için tipik püskürtme verimliliğini belirlemek için kullanılır.

3.1 Transfer verimliliğinin mevcut durumu

Mercedes-Benz, Volkswagen, Great Wall ve Geely gibi gelişmiş yerli ve uluslararası otomotiv boya atölyeleri, genellikle ABB RobotBe1951 değişken fan genişliğine sahip döner hazneli elektrostatik püskürtme robotlarını kullanmaktadır. Fabrika üretim verileri ve döner hazneli elektrostatik püskürtme tabancalarının transfer verimliliğini karşılaştıran laboratuvar testleri birleştirildiğinde, aynı ekipman parametreleri altında, transfer verimliliğinin araç gövdeleri ve plastik tamponlar arasında büyük ölçüde farklılık gösterdiği tespit edilmiştir.

04 Reçine tamponların transfer verimliliğini etkileyen faktörler ve iyileştirme yönleri

4.1 İş parçasının topraklama durumu

Elektrostatik püskürtme, elektrostatik çekime dayanır: Topraklanmış iş parçası pozitif elektrot görevi görürken, boya püskürtücü (püskürtme kabı veya disk) yüksek negatif voltaja bağlanır. İş parçasının topraklama kalitesi, püskürtme verimliliğini doğrudan etkiler. Fabrika üretiminde, yetersiz topraklama sıklıkla yüzey görünümünde kusurlara ve algılanan kalitenin düşük olmasına neden olur.

Reçine tamponların transfer verimliliğini önemli ölçüde etkileyen yetersiz topraklama nedeniyle, iyi bir topraklama sağlamak için proses tasarımı sırasında tampon parçalarının topraklama durumu kapsamlı bir şekilde dikkate alınmalıdır. Genellikle, transfer verimliliğini artırmak için plastik tamponları fikstürlere bağlamak için iletken klipsler veya iletken plakalar kullanılır. İletken klipslerin veya plakaların durumu üretim sırasında düzenli olarak izlenmeli ve uygun topraklamayı sağlamak için gerektiğinde direnç ölçümleri yapılmalıdır. Bazı fabrikalarda, topraklama klipslerinin manuel olarak uygulanmasının zorluğu nedeniyle, robotik perçinleme gibi otomatik çözümler kullanılmaktadır; bunlar hem topraklamayı sağlar hem de manuel iş gücünü azaltarak otomasyonu artırırken kaliteyi korur.

4.2 Temel teknik parametreler

Püskürtme parametrelerini optimize ederken amaç, reçine parçalarının görünümünü (tekdüze, tutarlı film kalınlığı) sağlarken aynı zamanda üretim temposu ve transfer verimliliği hedeflerini de karşılamaktır. Elektrostatik döner kaplı püskürtmede transfer verimliliğini etkileyen temel parametreler şunlardır: yüksek voltajlı elektrostatik basınç, püskürtme tabancası mesafesi, püskürtme tabancası hızı, fan hava basıncı, akış hızı (çıkış) ve fan genişliği; altı kritik teknik gösterge.

Aktarım hızını artırmak için bu parametreleri optimize ederken, bunları ayrı ayrı değil, birlikte değerlendirmek gerekir. Örneğin, daha yüksek elektrostatik voltaj genellikle aktarım verimliliğini artırır, ancak reçine tamponların iletken topraklaması düşük olduğundan, yüksek voltajın artırılması, tabanca ile tampon arasında deşarj tehlikelerine neden olan aşırı akım üretebilir. Tipik olarak, reçine tamponlar için yüksek voltajlı elektrostatik ayar yaklaşık -60 kV‘dir. Altı parametrenin çeşitli kombinasyonları altında aktarım hızı üzerinde yapılan testler, voltajı, hızı ve mesafeyi korurken aktarım verimliliğini iyileştirmenin en etkili yolunun üç parametreyi optimize etmek olduğunu göstermektedir: fan genişliği, fan hava basıncı ve akış hızı. Yüksek fan hava basıncı, tampon yüzeyinde boya parçacıklarını havaya dağıtan girdaplar oluşturarak aktarım verimliliğini azaltır (Şekil 4‘e bakınız); fan hava basıncının azaltılması öncelikli bir iyileştirme olmalıdır.

4.3 Kenarlar ve açıklıklar için yörünge optimizasyonu

Mevcut tabanca modelleri esas olarak dik püskürtme için uygundur. Düzensiz kenar geometrilerine sahip tampon yüzeyler için püskürtme yörüngeleri planlanırken, püskürtme eğim açısının yanı sıra püskürtme yüksekliği, fan genişliği ve tabanca hızı gibi kontrol edilebilir parametreler de dikkate alınmalıdır. Yörünge tasarımında kavisli sınır şekillerinin göz ardı edilmesi aşırı püskürtmeye yol açar. Eğim açısı ve püskürtme noktası konumlandırmasındaki iyileştirmeler (Şekil 5‘e bakınız), film kalınlığı kalitesini korurken açıklık alanlarındaki transfer verimliliğini büyük ölçüde artırabilir. 40° eğimde film kalınlığı dağılımı Şekil 6‘da gösterilmiştir.

Kenarlara püskürtme yaparken, tabancanın açma/kapama gecikmesini göz önünde bulundurun. Püskürtme menzili dikkate alınarak püskürtme yolu tasarımı yapılmalı ve gecikme etkilerini azaltmak ve böylece transfer verimliliğini artırmak için sık açma/kapama döngüleri en aza indirilmelidir.

4.4 Boya iletkenliği

Üretimde, boya iletkenliğindeki farklılıklar püskürtme verimliliğini ve kaplama kalitesini önemli ölçüde etkiler. Boya iletkenliği, boyanın kendi kuru film iletkenliğine ve astarın kuru film kalınlığına bağlıdır. Daha kalın kaplamalar iletkenliği artırır ve böylece elektrostatik püskürtme verimliliğini iyileştirir; ancak daha kalın astar katmanları üretim maliyetlerini artırır ve sarkma riskini yükseltir. Bu nedenle, üretim ekonomisi ve kalite arasında uygun bir denge bulmak çok önemlidir.

05 Sonuç

Otomotiv sektöründeki hızlı büyüme bağlamında, hem görünüm hem de film kalınlığı gereksinimleri ve üretim maliyeti dikkate alınmalıdır. Püskürtme işleminde transfer verimliliğinin artırılması, kaynak tasarrufu sağlamak, maliyetleri düşürmek, tehlikeli atık emisyonlarını azaltmak ve çevre standartlarını karşılamak için en etkili teknik önlemlerden biridir. Örneğin, yıllık 100.000 set plastik boyalı parça üretim kapasitesine sahip bir üretim hattında, boyanın malzeme maliyetinin yaklaşık %70‘ini oluşturduğu ve birim maliyetinin set başına 300 CNY olduğu durumlarda, transfer verimliliğinde %20‘lik bir artış, yalnızca boya maliyetlerinde (VOC arıtma giderleri hariç) yılda yaklaşık 6 milyon CNY tasarruf sağlayacak ve bu da maliyet düşürme ve verimlilik artışı açısından son derece önemli olacaktır.