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现代模具喷涂技术

作者:admin 来源:未知 发表时间:2012-08-10

/德国沃尔林(Wollin)喷涂技术/居祎琼

 

高质量压铸取决于高质量的压铸工艺,而高质量的压铸工艺包括了机器、模具、喷涂等各个高质量工艺环节。当我们更注重压铸设备、模具等环节的同时,却恰恰对喷涂的环节没有给予足够的重视,当我们在费尽心思追求高效高品质的同时,却往往因为在喷涂环节上的忽视,给企业造成的很大的损失。

 

喷涂的任务

1、适度冷却模具表面

模具凹凸面温度不均匀,冷却需求也不相同,通过“因地制宜”的喷涂技术,控制脱模剂附着时模具表面温度在180-250摄氏度之间,是模具内部控制的补充,也是延长模具寿命的途径。

2、润滑模具

由于冷缩效应,铸件和模具发生相反方向的热变形,需要润滑协助脱模。芯的直径越大,对润滑的要求越高。

3、隔离模具和压铸件

防止高温高压下金属粘连。在内浇口等流速较高的位置,隔离膜较难形成。

4、去除残留杂质

防止脱模剂中的水分和杂质影响压铸件质量。

 

模具喷涂的理论基础

1、水的汽化、模具表面温度与涂料附着    

研究表明,压铸过程中,水汽化带走的热量大大高于直接冲刷模具表面带走的热量

因此水的汽化是喷涂过程中最主要,最高效的冷却方式。

只有当模温达到一定值,脱模剂中的水才能汽化,有效物质才能附着在模具表面,形成涂层,水分才不会残留在模具内,形成气泡。但是如果模温过高,沸腾过于激烈,水蒸气的向上运动又会使正面方向射来的液滴反弹,阻碍液滴附着。

2、涂层形成的最佳表面温度

涂层形成的最佳表面温度180-250°C,这个温度下水的汽化量适中,形成的涂层均匀平整。如果模具表面温度过高,造成水爆炸式汽化,蒸汽阻碍脱模剂到达模具表面,不但影响涂层形成,而且浪费脱模剂,导致喷涂时间加长,也容易使模具出现裂痕。如果模具表面过度冷却,脱模剂中水分蒸发不足,附着不佳,涂层易被冲走,影响涂层形成且模具中残留水分杂质不易形成高质量压铸件。

最佳温度下,涂层的附着时间约为0.5-1秒,过量喷涂使喷涂时间延长,并可能冲走涂层。

3、影响喷涂效果的因素

-水的汽化状态:决定要素为液滴大小,喷涂时间,喷涂流量,脱模剂浓度

-涂层细致均匀程度:决定要素为液滴大小,液滴分布,冲击力

-涂层覆盖全面性:决定要素为喷涂角度,液滴分布,冲击力

-是否有杂质残留:决定要素为喷涂时间,冲击力

其中液滴大小又取决于喷涂原理,喷嘴样式,液体压力和气体压力;液滴分布取决于喷涂原理,喷嘴样式和喷涂距离;冲击力取决于液体压力,气体压力和喷涂距离。

综上所述,影响喷涂质量的关键因素为喷涂原理,液体压力,气体压力,喷嘴样式,喷涂距离,喷涂角度,喷涂流量,喷涂时间和涂料性质。

 

现代喷涂的技术进步

1. 外混式喷涂

现代喷涂技术中采用外混式喷涂取代传统内混式喷涂,从根本上提高了喷涂质量。

所谓外混式喷涂,即脱模剂和压缩空气通过独立的回路喷出, 直到射出喷嘴才相互混合。如图(1)

外混式喷涂的特点:

A.外混式喷涂中,脱模剂被二次雾化:

首次雾化:脱模剂被增压后,经喷嘴的喷液管道喷出。喷出时因突然减压膨胀而雾化。

再次雾化:压缩空气经过滤、调压后的由喷嘴中特殊设计的喷气管道喷出;一部分压缩空气将膨胀雾化的液滴进一步雾化,使其更细、分布更均匀;另一部分压缩空气在扇形雾流的周围形成风幕,限制雾流向四周散逸, 约束其向模具涂敷。

因此液滴更细微,雾流幅更宽大,使得涂层均匀细致,死角更易覆盖,且由于空气保护,脱模剂耗损小。

B.外混式喷涂中,液体压强和气体压强可独立设置,自由调节。液体压力减小后,液滴大小更均一,分布更匀称,且减小了能耗。

 

2. 特殊设计的喷涂角度

A.喷涂角度与蒸汽阻隔:

由图可见,一定的喷涂斜角能有效避免蒸汽阻隔,促进液体附着。而不同部位所需的喷涂斜角也不同。

B.喷涂角度与死角覆盖

如图(2)所示,通过力学分析,设置一定的喷涂角,可通过间接喷涂覆盖死角。

3. 不同位置不同流量

如图(3)所示,销、芯等凸起部位热传导面小,温度高,需要的喷涂量大;

而凹面热传导面大,温度低,需要的喷涂量小。

现代喷涂技术通过以下途径有效满足了不同位置对流量的不同要求:

——喷头中设计多条回路,并且依据模具情况设计回路的分布,以便控制每条回路的喷涂时间,以此控制喷涂量;

——通过特殊设计,使每个喷嘴的喷涂流量可独立设定

——设计喷头上每个喷嘴的位置,在需要量小的部位一个喷嘴喷涂较大面积,在需要量大的部位多个喷嘴同时从不同位置喷涂

4. 同时运用2-3种脱模剂

现代喷涂技术通过独立回路设计,支持同一喷头中同时使用不同种类的脱模剂。

大型或复杂模具往往存在局部温度过高的现象(超过>250°C),这时可使用两种浓度的脱模剂:低浓度的用来冷却,高浓度的用来隔离和润滑。

而在某些芯、销部位,水基喷涂剂不易附着,可以局部才用油基喷涂剂改善喷涂效果。

5. 罩式喷涂

罩式喷涂有两层含义:

A.传统喷涂才用小型喷头,依靠喷涂机或机器人的运动完成所有位置的喷涂。罩式喷涂采用大型喷头,实现同时喷涂全部模具表面,降温均匀,提高了喷涂质量,缩短了50%的喷涂时间,且对喷涂机的灵活性要求低,大大简化了操作流程。

B.复杂铸件的罩式喷涂中,喷头外形根据模具表面特征进行特殊设计,实现最佳喷涂点喷涂。

通过软件设计罩式喷头      如图(4)

现代喷涂中,罩式喷涂已全面运用于各种压铸金属的喷涂。在特殊形状和复杂外形的铸件生产中,如发动机汽缸体、变速箱、高档支架等,特殊设计的罩式喷头更发挥了传统喷涂无法比拟的优越性。

罩式喷头实例:

6. 参数的稳定和不断优化

质量不稳定一直是困扰国内生产企业的一大问题, 而要获得稳定的质量,就必须拥有稳定可控的生产参数。 而现代生产管理理念下生产数据收集-分析-参数调整-生产数据收集这一精益求精的质量控制模式,不仅是国际采购商评定生产商质量的标准,更是获得技术经验,打造核心竞争力的不二途径。

现代喷涂技术使影响喷涂质量的各种参数都稳定可控,并提供了积累经验数据,优化参数的可能。

A.喷涂位置参数:

传统铜管式喷头易折弯, 设定喷涂角度简单,但是折弯角度可控性小,精确性低,参数无法准确测定和控制,全凭操作者自身经验。且喷管容易因运动、重力、外力等因素而改变位置和角度,极大得影响了喷涂质量的稳定性。现代喷涂通过喷头自身的外形支持喷嘴在固定的喷涂位置,通过喷嘴设置喷涂角度,参数稳定可控。如图(5)

B.喷涂流量参数:

现代喷涂技术突破了传统标准化回路划分的局限,特殊的喷头构造使我们能灵活设计喷头中各回路的分布,配合现代控制系统,便能进行各回路喷涂时间的数字化控制,从而实现各喷涂位置按需设定不同的喷涂时间。

C.参数编程,实时监控

专为喷涂机研发的独立控制系统能够轻松实现专业的喷涂编程和喷涂参数实时监控。

现代喷涂技术中,各喷涂位置的流量还可通过喷嘴自由调节:

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