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自动喷涂设备及涂装技术的发展和应用
来源:现代涂料与涂装   时间:2020.03.23
 

自动喷涂设备及涂装技术的发展和应用

彭军1,薛春珍2,杨育农1

(1.广州合成材料研究院有限公司,广州 510665;2.陕西航天科技集团有限公司,西安710100)

摘要:对自动喷涂设备及涂装技术的发展和应用进行了综述,介绍了我国喷涂设备和涂装技术的研究现状,指出了我国现阶段的涂装工艺水平存在的缺陷,并提出自动化喷涂是未来涂料工业的发展趋势,研究喷涂工艺自动化技术对促进以机代人在喷涂工序的实施具有十分重要的社会意义、环境意义和经济意义。

关键词:自动喷涂;喷涂装备;涂装技术;发展趋势

 


0 引言

涂装是指对金属和非金属表面覆盖保护层或装饰层,是涂料工业中表面处理工艺中的一个重要环节。涂料产品以最终在被涂物表面所形成的涂膜而体现其应用价值,所以涂装质量直接影响涂料产品的外观质量和应用水平。涂料产品的外观质量不仅反映了涂料本身的防护功能和装饰性能,而且也是构成产品价值的重要因素。随着工业技术的发展,涂装已经由手工操作向工业自动化方向发展,而且自动化的程度也越来越高,所以自动化涂装在涂料漆膜制备中的应用也越来越广泛,并深入到涂料工业的多个领域。

1 发展现状

我国涂装生产线的发展经历了由手工到生产线,再到自动化生产线的发展历程,涂装工艺可以简单归纳为前处理喷涂、干燥或固化、三废处理。我国的涂装工业真正起源于20世纪50年代苏联技术的引进之后,一些援建的项目中开始建立涂装生产线,但这些生产线一般是钢板焊的槽子加钢结构的喷涂和干燥室组合的,由电动手工吊挂工件(少数用悬挂输送机)运行。当时的酸洗槽为一般钢板衬铅,随着时代的发展,出现了衬玻璃钢或全部采用玻璃钢的槽子。从60年代开始,由于轻工业的发展,首先在自行车制造行业出现了机械化生产的流水线和自动化生产的流水线,以及在原有槽子流水线生产的基础上加上程序控制的小车形成的程控流水线,这些主要出现在上海和天津地区,当时我国涂装工业的主要任务还是以防腐为主。但随着我国经济的发展,以及国外涂装技术的发展,通过技术引进和与国外技术的交流,我国涂装技术得到了飞速的发展。在涂装自动化生产方面,静电喷涂和电泳涂漆技术的推广应用、粉末喷涂技术的研制及推广,特别是我国家电行业、日用五金、钢制家具、铝材构件、电器产品、汽车工业等领域的蓬勃发展,使涂装工业有了明显的进步,在涂装生产线中还出现了智能化的喷涂机器人。目前我国涂产线已成规模的估计有几千条,引进的大型涂装生产线几乎占了一半左右。

2 技术进展

从我国现有的涂装生产线来看,存在的主要问题主要有以下两点。其一是我国在涂装设备研制方面投入不多,很少有先进成熟的涂装设备占领市场,即便是国内自行建设的涂装生产线,生产线上的一些关键技术和装备也是以进口引进为主。其二是我国一些基础元器件及控制元件质量不过关,经受不住长期考验。因此,尽管生产线设计先进,但却无设备的充分保证。同时国内对生产线的投资较为盲目,不能按要求选取设备。以上诸多问题导致了我国涂装生产线的水平还不够高,还有很多需要改进和完善的地方。实际上,我国自行设计制造的一些涂装生产线结合我国国情,工艺及设备水平也不逊于国外的一些生产线,但常为元器件的可靠性和使用寿命所困扰。

我国一些涂装生产线由于一次性投资的限制,以及对安全问题的不够重视,有大量的涂装生产线不符合涂装作业安全规程,对照国家涂装作业安全规程系列标准,在防毒、防尘、防火、防爆等方面存在诸多隐患,对如何达到综合防护,促进涂装生产线向有利于工人健康、保证安全的方向发展不够重视、不下功夫。操作人员对涂装知识欠缺,不按操作规程,不按工艺条件作业,无视操作环境,对环境保护不重视,制造水平粗糙。国内行业布局分散,企业规模一般比较小,综合实力薄弱,在很大程度上依赖于手工操作,所以制造工艺粗糙、技术落后、设备外观拙劣,直接影响了设备的性能指标和使用可靠性,这也导致了国内涂装生产线价位低下的局面。

3 发展方向

我国涂装生产线设备自20世纪70年代开始不断发展,特别是改革开放之后发展更加迅速,但国产涂装设备基本上是处于一种“自发”状态,设备不适应市场需求,不少关键喷涂设备还是以引进为多。目前,我国现有涂装生产线达数千条以上,而且每年还要投资数百条新建的生产线,全国每年投资金额约为十几亿人民币之多。其中,国外相关企业及合资公司所占份额达30% ~ 40%。我国涂装设备厂有上千家,产品种类现在几乎覆盖了涂装行业的各个部门。我国涂装生产线发展前景十分诱人,但发展中确实存在不少问题。解决我国涂装工业所存在的问题,首先要从培养相关技术人才做起。重视涂装专业人员的培养是提升国内涂装设备技术含量的关键。大专院校应按市场需求设立相关专业,加强对涂装技术人员的专业培训,提高专业技能和技术素质,加强涂装生产线技术的研发投入,对涂装生产线制造企业进行优胜劣汰,建立现代化涂装行业的管理体制。由于涂装生产线在国民经济中所占比例及所起作用的重要性,故应营造必要的舆论引起国家职能部门和行业管理部门的足够重视,进行必要的宏观规划和专业指导,并对行业的发展给予必要的支持。尽快建立全国涂装行业信息网,提高涂料质量和加强技术交流,组织协调对引进项目的参观、研讨、吸收和创新,共同为涂装设备国产化而努力。并且,加强涂装安全技术的管理,贯彻执行涂装作业安全规程相关标准,建议执行涂装生产线设计和制造许可证制,改进和完善安全防护措施,保证生产安全、人员安全,符合环保要求。积极对原有落后的涂装生产线进行技术改造,使涂装生产线设备的非标准设计和生产改为标准化、系列化设计和生产,提高涂装生产线设备的技术水平和生产水平。采用新工艺、新设备、新材料,积极采用节能措施,采用线上检测,推广计算机在涂装生产线上的应用,提高生产线的机械化、自动化水平,提高涂装工件的防腐和装饰质量,保证涂装生产线设备的质量。市场需要深谋熟虑的策划、营销、服务,要做到科学的管理、先进的技术、优良的服务,涂装行业的设计和制造单位要同心同德加强合作,更好地为用户服务。设计出结构紧凑、可靠、高效、低噪音、低能耗、低维护要求和使用寿命长的涂装生产线,并用合格的涂装生产线涂装出优良、合格、满足防腐和装饰要求的涂层是我国涂料工业发展的最终目标。我们要持续地研究和开发涂装设备,确保涂装生产线的技术不断完善,为我国涂装事业的发展作出应有的贡献。

4 未来趋势

自20世纪50年代以来,以美国、德国、日本为主的世界工业强国,陆续开始在工业生产线上应用简单的工业机器人设备,目的是节省人力成本和提升生产效率,着自动化技术、传感器技术、计算机技术、机械制造技术的迅速发展,目前这些国家已经建立起了完整的工业机器人产业体系,并在工业机器人键技术领域取得了领先优势。特别是在新一轮的科技革命和全球化竞争背景下,各国纷纷将机器人产业提升到国家战略层面,加大扶持力度,力争继续在工业机器人核心技术领域保持领先地位。

进入21世纪以来,我国人口结构逐步老龄化,劳动力成本快速上升,我国制造业长期以来依赖的人口红利逐渐消失。同时,随着全球化进程的不断推进,印度、越南等国家的制造业也开始崛起,我国人力成本相对这些国家已经不再具备优势,因此,我国制造业面临巨大的产业升级压力,为了保持我国制造业的优势地位,建立先进的、新型的制造体系迫在眉睫,面对新形势,制造业面临的挑战和机遇并存,可以预见,工业机器人必将成为我国制造业升级的重要依据力量,因此,发展自动喷涂机器人产业的技术和产业情况具有重要的社会意义。

随着对环境保护和安全健康的日益重视,安全生产已成为社会的共识,要做到在安全环保的基础上,进一步提高产品质量和生产效率,就要通过对喷涂工艺优化的加大投入和研究,对涂装喷头运行装置的更合理化的设计,这样才能大幅减少操作工人的数量、节省涂料用量、提高涂饰表面的质量稳定性、提升产品的生产效率。同时,由于喷涂室内不需要操作人员,也避免了传统喷涂存在的安全隐患及人工的不可控性。因此,喷涂工业化生产变得更加安全环保、更加高效便捷,为涂料工业生产技术的改造提供了关键技术,加快涂料产业的现代化进程。

喷涂机器人的出现代表了工业自动化水平的提高,应用喷涂机器人需要有与之相应的产品设计研发、制造生产,以及相适应的企业管理水平、而目前我国中小民营企业还没有达到这种水平,完全采用机器人进行喷涂作业不符合我国现阶段工业水平。国内品牌主要是生产类的非标定制自动喷涂机,功能单一,使用的是常规自动喷头,针对换色、清洗等问题没有很好的解决办法,设备体积和质量一般都比较大,而且喷涂作业时对周围环境及操作人员影响较大。国外只有少数几家拥有全封闭的小型喷涂设备,但都有各自的局限性,比如换色清洗、曲面喷涂等问题依然没有很好地解决。对于实验室、无尘车间等对环境和使用功能要求更苛刻的小型自动喷涂机,目前还存在一定的市场空白。

面对制造业向智能化方向发展的大势趋,涂料行业也必然要走在智能化的前列。为达到国家工业4.0与节能环保要求,以高精度、高效率的工业机器人为基础,结合智能控制系统,研发新型的智能自动喷涂试验装置是我国涂料工业未来的发展方向。自动喷涂装置可改善施工环境,改善喷涂质量,减少资源消耗,降低企业生产成本,帮助企业提高喷涂生产的效率和自动化水平,节能减排,减少环境污染,具有显著的社会效益。所以,智能化自动喷涂设备在涂料行业的节能减排中大有可为,不仅功在千秋,而且为我国涂料行业的发展和提升“话语权”赢得了机遇。
 
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