Основным принципом процесса нанесения тонкопленочного покрытия взятым за основу новой технологии упрочнения является разложение паров жидких химических реагентов, вводимых в дуговой плазмотрон, с последующим прохождением плазмохимических реакций и образованием покрытия на изделии.

Процесс протекает в несколько стадий:

Перевод исходных материалов реагентов из жидкого состояния в паровое состояние;

Прохождение реакций разложения компонентов паровой фазы в плазме дугового разряда на отдельные химические соединения и перенос их плазменной струей к подложке;

Прохождение взаимодействия между химическими соединениями паровой фазы и газов на подложке, приводящего к зарождению и росту пленки.

Традиционно это основные стадии физического осаждения покрытий из паровой фазы (методы PVD). Но в отличие от известных процессов PVD новый метод упрочнения позволяет реализовывать все стадии образования покрытия при атмосферном давлении, без вакуумных камер. Кроме того, покрытия нанесенные методом PVD при их осаждении на низкотемпературную подложку с температурой менее 250ºС обычно имеют низкую адгезию.

Еще одной особенностью новой технологии, связанной с повышенными скоростями охлаждения осаждаемого покрытия порядка 10 4 …10 6 град/с и наличием элементов-аморфизаторов, является его аморфное состояние. Главными свойствами аморфных веществ являются их изотропность (одинаковость свойств по всем направлениям), повышенная вязкость (способность необратимо поглощать энергию при пластическом деформировании), при нагреве они не плавятся при строго постоянной температуре, как кристаллы, а постепенно размягчаются в значительном диапазоне температур. Покрытие, получаемое при ФПУ, представляет большой интерес вследствие высокой износо – и коррозионной стойкости. Оно характеризуется повышенной твердостью (до 53 ГПа), низким коэффициентом трения (0,04…0,08 по стали ШХ15), химической инертностью, высоким удельным электрическим сопротивлением (10 10 Ом·м).

В качестве источника тепловой энергии для нанесения тонкопленочного износостойкого покрытия была использована плазменная струя, истекающая при атмосферном давлении из малогабаритного дугового плазмотрона (рис.1).

Рис.1. Плазмотрон для нанесения упрочняющего покрытия

Рис.2 Установка для плазменного нанесения покрытий УФПУ-111

Технические характеристики

потребляемая мощность – не более 5 кВА;

номинальный ток – 100 А;

номинальное рабочее напряжение – не более 40 В;

продолжительность включения – 100 %;

расход аргона – не более 5 л/мин;

расход жидкого технологического препарата Сетол – не более 0,5 г/ч;

расход охлаждающей воды – 200-220 л/ч;

габариты – 760х620х1150 мм;

масса – не более 130 кг.

Эффективным методом повышения мощности газодинамического импульса является осуществление детонации горючей газовой смеси в реакционной камере (РК) в электрическом поле. Инициирование детонации в РК осуществляется малогабаритным детонационным устройством. Энергию для поддержания напряженности электрического поля подают от постоянно включенного электрического преобразователя. При инициировании детонации в РК по слою продуктов сгорания за детонационной волной (ДВ) течет электрический ток. Возникает добавочный приток энергии к газу. После выхода ДВ из РК электрический ток течет по плазменной струе и напыляемому материалу к поверхности напыляемого изделия. На рисунке 3 представлено оборудование для нанесения покрытий, а на рисунке 4 виды напыления .

Рис. 3. Специальное оборудование для нанесения покрытий импульсно плазменным методом

Рис. 4. Виды напыления, производимые с помощью представленного оборудования (напыление торцовых уплотнений, напыление роликов)

Нанесение покрытий с помощью вращающихся валков

Этот процесс представлен на рисунке 5. Стрелками показаны направления вращения валов и движения ДВП. Принцип действия станка следующий: ЛКМ (2) залитый в полость, образованную поверхностями печатного (3) и дозирующего (1) валов, продавливается между ними и переносится печатным валом на поверхность ДВП (6), проходящей между печатным и прижимным валами (5), образуя покрытие (4).

Рис. 5. Процесс нанесения покрытий с помощью вращающихся валков

Одним из современных методов окраски является нанесение лакокрасочных материалов на предварительно обработанные металлические листы или ленты рулонного металла с помощью валковых машин на поточных автоматизированных линиях (койл-коутинг).

Чаще всего окраске подвергаются стальные листы шириной до 1850 мм с Zn-Al и другими слоями, нанесенными методами электрохимической обработки. Реже применяются ленты из сплавов алюминия шириной до 1650 мм.В отечественной промышленности тонколистовой холоднокатаный и горячеоцинкованный прокат выпускают по ТУ 14-1-4792-90.

В настоящее время 15% стали во всем мире окрашивают методом койл-коутинга, а мировое потребление лакокрасочных материалов, пригодных для нанесения этим способом, составляет около 500 тыс. т/год. Основными производителями таких материалов являются компании Beckers, Akzo – Nobel, BASF, PPG и др. Система покрытия койл-коутинг обычно состоит из грунтового и отделочного слоев для лицевой стороны рулонного проката и из грунтовочного слоя для обратной стороны. Схема расположения слоев лакокрасочного покрытия на стальной ленте I II III IV V IV:

I – отделочное покрытие (10 – 400 мкм);

II – грунтовочное покрытие (5–10 мкм);

III – хроматное или фосфатное покрытие (около 1 мкм);

IV– цинковое (горячее) или цинкалюминиевое (10 – 40 мкм); электрохимическое покрытие (3 – 6 мкм);

V – стальная лента.

Типовая технологическая линия окраски рулонного металла (рис. 4) представляет собой замкнутую систему, в которой металлическая лента со скоростью до 150 м/мин поступает сначала в зону химической обработки (травление, щелочное обезжиривание, промывка, щелочно-моечная обработка, сушка, фосфатирование, хромирование), а затем на валковые машины, где последовательно происходит нанесение грунтовки и эмали. Сушильные печи состоят из четырех или семи зон.

1 – разматыватель; 2 – зона нанесения грунтовки; 3, 4 – валковые машины; 5–8 – сушильные печи; 5, 6 – зоны испарения 90 % растворителей; 7, 8 – зоны отверждения покрытия; 9 – зона охлаждения; 10 – зона нанесения эмали; 11 – моталка

Рис. 4.Схема линии нанесения покрытий койл-коутинг

Пиковая температура металла (ПТМ,°С) составляет в зоне испарения растворителей 50-200°С, в зоне сушки 210-280°С. Продолжительность пребывания покрытия в печи достигает 15–60 с, поэтому процесс испарения растворителей проходит весьма интенсивно, и благодаря хорошей вентиляции в печи растворитель не выбрасывается в окружающую среду, а полностью сгорает вместе с воздухом.

Основные достоинства метода окраски койл-коутинг состоят в следующем:

Непрерывность действия;

Высокая скорость нанесения;

Быстрое отверждение покрытий;

Малая толщина и однородность наносимого слоя;

Получение высококачественных покрытий, пригодных для дальнейшей обработки

рулонного металла .

Вальцовая технология нанесения ЛКМ обеспечивает прямой контактный перенос ЛКМ на деталь наносящим вальцом, покрытым резиной той или иной жёсткости.

Для этой технологии идеальным образом подходят акриловые материалы УФ отверждения со 100 % сухим остатком.

Вальцы могут наносить вязкий материал, поэтому нет необходимости добавлять растворитель, что позволяет создавать очень компактные линии.

Отделка кромки может производиться распылением или на специальных вальцовых станках.

Учитывая то, что акриловые УФ материалы не сохнут, пока не получат дозу УФ облучения, многие производители моют вальцы не чаще раза в неделю, сводя потери ЛКМ к незначительному количеству.

Фото вальцового станка с сайта https://renner.ru/equipment-selection/roller-machine/

Наносящей вал может иметь желобки количеством около 3-ёх на каждый мм, в которые попадает наносимый ЛКМ. Такое количество желобков обеспечивает нанесение ЛКМ более толстым слоем, до 50 г/м.кв. при нанесении двумя такими вальцами мокрый-по-мокрому.

Обычный вальцовый станок, прямая ротация

Прямая ротация - наносящий валец вращается попутно конвейерной ленте, дозирующий валец - попутно наносящему, как это показано на предыдущей схеме вальцового станка. Такой режим используется для нанесения морилок, грунтов с расходом 10-40 г/м2.

Точный вальцовый станок

Точный вальцовый станок - используется обычно для нанесения финишных слоев лака на паркет. Отличается от обычного тем, что дозирующий вал вращается в противоположном направлении и тянет ЛКМ вверх. Это позволяет уменьшить наносимое количество ЛКМ до 5- 10 г/м.кв.

В этом режиме необходима ракель - ножевидная деталь станка, возвращающая ЛКМ с дозирующего вальца обратно в зазор между вальцами.

Режим обратной ротации, или реверсный

Режим обратной ротации, или реверсный - оба вальца вращаются в направлениях, противоположных показанным на рисунке, то есть, в точке контакта с лентой поверхность наносящего вальца движется против движения ленты.

Дозирующий вал прижат к наносящему, при этом ЛКМ не проходит между вальцами, а поднимается наносящим вальцом и снимается с него конвейерной лентой.

Такая схема обеспечивает получение очень гладкого покрытия с возможностью наносить более толстые слои. Используется для нанесения грунтов и финишных лаков.

Двухголовочные вальцовые станки

Двухголовочные вальцовые станки - состоят из двух последовательных пар вальцов. Обычно направление и скорости вращения вальцов в современных станках регулируются независимо.

Автоматический окрасочный станок типа Lelo B11 Reciprocator Spray Machine

Автоматические окрасочные станки проходного типа Leif&Lorentz B3

Автоматические окрасочные станки проходного типа LEIF & LORENTZ B3 (Дания) предназначены для окраски относительно плоских изделий, таких как: панели, половые доски, рамы картин, оконные рамы, плинтусы, полки, мебельные фасады. Помимо гладких изделий, для окраски которых они особенно эффективны, станки модели B3 позволяют получать высокую производительность также и с профилированными изделиями.

Преимущества:

• Окрашивает поверхность и боковые кромки профилированных изделий.
• Есть возможность сбора излишков ЛКМ, не нанесенных на поверхность изделия, для повторного использования.
• Пистолеты пневмоуправляемые, автоматические, с фотоэлементами и временной задержкой. В основном используются четыре
• пистолета, но с усложнением профиля или увеличением контуров, допустимо подключение и большего количества пистолетов.
• Включение пистолетов происходит только в момент прохождения изделия в рабочей зоне. Скорость движения ленты регулируется. Для поддержки малых деталей предполагается система роликов.
• Станок удобен для пользования и профилактических работ. Имеет легкий доступ внутрь для очистки.
• Станок экологически чист. Система рекуперации. Фильтрация выходящего воздуха. Не требуется дополнительная покрасочная камера.

Лаконаливные окрасочные станки проходного типа Leif&Lorentz B2

Специализированные аппараты с настраиваемой рабочей поверхностью Lief&Lorentz B2T используются для выполнения лакокрасочных работ и окраса различных изделий, таких как рамы, фурнитура, плинтусы, а также другие изделия из стекла, металлов, дерева, полимеров и прочих материалов.

Главные преимущества лаконаливных станков Lief&Lorentz B2T

Большая скорость нанесения лакокрасочных покрытий, настраиваемая производительность которого составляет 50-350 г/кв. м.
. Возможность нанесения лакокрасочных покрытий на две смежные стороны деталей;
. Возможность отбора лишних лакокрасочных материалов, которые не были нанесены на поверхности детали, которые могут использоваться для выполнения других работ;
. Покрытие, которое наносится на изделие, получается абсолютно гладким;
. Для обслуживания станков Lief&Lorentz B2T не требуется высококвалифицированный персонал;
. Хорошая скорость проведения профилактических работ и использования станка. Очистка аппарата Lief&Lorentz B2T выполняется всего за 3-5 минут.

Основные составляющие блоки станка Lief&Lorentz B2T

1. Стол с приемным и входным конвейером, который имеет привод с надежной передачей.
2. Мобильный блок для окраски, который состоит из рамы, бака, головки, насоса и емкости для лакокрасочных материалов.
3. Вращающаяся щетка для шлифовки с аспиратором (опциональная возможность).

Принцип работы:

Между двумя лентами конвейеров имеется щель, через которую ЛКМ подается в окрасочную головку посредством насоса, погруженного непосредственно в бак с ЛКМ. В нижней части алюминиевой окрасочной головки имеются регулируемые пластины из нержавеющей стали, с помощью которых создается лаковая завеса, перетекающая через щель между конвейерами в приемный бак.

Скорость конвейерной ленты и высота окрасочной головки над рабочим столом легко регулируется. Окрашиваемая деталь, проходя по приемному конвейеру, шлифуется вращающейся щеткой и проходит через сплошную лаковую завесу, где покрывается именно тем количеством лака, на которое была настроена окрасочная головка. Излишки лака по краям детали попадают в приемный бак для повторного использования. Для того чтобы очистить станок, нужно только погрузить насос в бак с растворителем и прогнать растворитель через окрасочную головку до тех пор, пока она не станет чистой.

Лаконаливные окрасочные станки типа Leif&Lorentz B2T

Лаконаливные окрасочные станки с поворотным рабочим столом типа LEIF&LORENTZ B2T (Дания) предназначены для окраски элементов оконных рам, плинтусов, стоек, панелей и других подобных изделий из дерева, металла, стекла, пластика и других материалов.

Преимущества:

• Очень высокая скорость нанесения с регулируемой производительностью от 50 до 350 г / кв. м поверхности.
• Возможность одновременной покраски двух смежных поверхностей за счет наклона рабочего стола до 30°.
• Возможность сбора излишков ЛКМ, не нанесенных на поверхность изделия, для повторного использования.
• Получаемое покрытие абсолютно гладкое.
• Не требует высокой квалификации персонала.
• Станок удобен для пользования и профилактических работ. Полная очистка за 4-5 минут.

Станок состоит из следующих основных блоков:

• Рабочего стола с приемным и выходным конвейерами, имеющими общий привод с ременной передачей.
• Мобильного окрасочного блока, состоящего из рамы на колесах со смонтированными на ней окрасочной головкой, приемным баком, мембранным насосом и
• подставкой под бак с ЛКМ.
• Вращающейся шлифовальной щетки с аспирацией (опционально).

Принцип работы станка типа Lief&Lorentz B2

Главные технические особенности станка - это две ленты конвейера, между которыми щель, через нее подаются лакокрасочные материалы на головку с помощью насоса. Этот насос погружается в бак с ЛКМ.
Высота над деталями и скорость движения ленты легко настраиваются. После прохождение детали через головку, изделие шлифуется щеткой, а затем проходит через завесу, где покрывается точным количеством лака.
Поворотный стол дает возможность окрашивать сразу 2 смежные стороны детали.
Излишки материалов стекают в приемный бак. Их можно использовать для выполнения последующих работ. Очистка станка от лакокрасочных материалов выполняется очень легко.

Автоматический окрасочный станок типа Lelo B11 Reciprocator Spray Machine

Окрасочный станок разработан специально для окраски как плоских, так и профилированных изделий.

Позволяет окрашивать как лицевую, так и боковые поверхности заготовок любыми лакокрасочными материалами.

Особенности станка:

Подача заготовок в зоне окраски осуществляется по бесшовному конвейеру при помощи бесступенчатого привода.

Окраска изделий осуществляется при помощи четырех (2+2) пистолетов комбинированного распыления, размещенных на двух подвижных рычагах.

Система очистки конвейера: металлический скребок и чистящая щетка.

Система сбора неиспользованного лакокрасочного материала.

Для более корректного решения по Вашему окрасочно-сушильному участку достаточно выслать нам техзадание по плану:

1) Описание деталей.

Минимальные и максимальные габариты. Материал изделия. Желательно чертеж, рисунок. Производительность в смену/день/месяц/год. Специфика нанесения. Стороны обработки. Степень обработки.

2) Описание ЛКМ.

Технология нанесения (кол-во слоев, цвета, частота смены цветов). Требования к поверхности.

Технология сушки (скорости сушки при разных температурах, ограничения в использовании типов сушек).

Специфика ЛКМ.

3) Помещение.

Для окраски и сушки. Желательно план со смежными помещениями (пометки по функциям смежных участков), с коммуникациями (электрическими, теплотехническими, вентиляционными и т.д.), проходами, этажностью. Высота до потолка и потолочных ферм.

4) Описание существующих компонентов окраски, сушки, шлифовки и полировки.

5)Персонал. Пожелания по количеству и квалификации операторов и обслуживающего персонала.