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喷枪的雾化技术及其发展趋势

作者：汽车制造业

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当涂料涂覆于各种材质的工件表面时，涂料的良好雾化取决于许多因素。涂料、喷枪的选择和喷涂技法无疑都是重要的，但是对于喷涂工具——空气雾化喷枪的详尽了解和正确选用是获得高质量涂装效果的有效方法。

喷枪进料方式

喷枪输送涂料的主要方式包括：重力式（上壶）、虹吸式（下壶）和压送式三种方式（图1）。重力式喷枪的涂料壶设计在喷枪上部，涂料是依靠自身重力加上压缩空气在通过喷嘴及风帽时形成的文丘里效应产生真空令涂料喷出；虹吸式（下壶）喷枪则主要依靠文丘里效应将涂料从虹吸杯（下壶）中抽取出来，因此在同样的条件及涂料流量要求下，虹吸式喷枪的喷嘴口径要比重力式喷枪的大；压送式喷枪的涂料输送则是依靠涂料输送设备加压来进行的，一般通过涂料压力罐或隔膜泵来进行，由于涂料是压送出来的，而且可通过施加不同的压力调节涂料流量, 一般选用的喷嘴口径较上述两类喷枪更小。

图1 喷枪输送涂料的三种方式

喷枪的部件

喷枪基本结构包含枪身、喷嘴套装（风帽、喷嘴和枪针，简称三件套）、控制部件和其它附件等（如图2）。完美的喷涂效果离不开喷枪的这些核心部件。

图2 重力式喷枪基本结构

喷枪的喷嘴套装（图3）通常是经过计算机检测和监控下生产的，专业的厂家会对每套喷嘴套装进行手工调校，实操测试后组合成套。因此，在更换喷嘴套装时，三件套严禁出现随意组合现象，否则会影响完美的涂装效果。

图3 喷枪的喷嘴套装

空气雾化的关键：风帽、喷嘴和枪针

目前市场上销售的喷枪的喷嘴和枪针是由坚固耐磨、耐腐蚀的V4A钢经过精密的机械加工成形的，喷嘴内部是一个锥形涂料通道，与枪针的前面尖端部位吻合，能行成一个涂料阀门作用。

空气喷枪喷嘴的主要作用体现在以下三方面：

1.为针阀（枪针尖端部位）提供阀座，以限制或切断涂料的通路；
2.控制涂料流量；
3.将涂料导流至雾化气流中。

选用适当口径的喷嘴，通常由涂料的粘度、所喷涂料的性能、所需涂层厚度和待喷面积的大小等参数来决定。喷枪的基本功能就是运用压缩空气将涂料击成雾滴，并将其吹送到被涂物上。目前空气雾化喷枪大都采用外部混合式雾化方式。空气喷嘴（图4）提供了主要的雾化方法。通过位于涂料喷嘴和风帽之间的空间（即中心雾化孔）完成主要的雾化，来自该空间的空气柱和涂料流互相配合产生涂料的第一级雾化。

辅助雾化孔与空气喷嘴的角是一致的，并位于风帽的端面，这些孔有两个作用：1.使喷雾图形不扩展太快，并保持喷嘴的风帽端面清洁，如这些孔堵塞或不存在，将引起涡流或回流；2.对高流速涂料雾化特别有效，这产生涂料的第二级雾化；风帽的扇面控制孔提供气流形成扇形图形，没有这些扇面控制孔的空气射流，雾化的气流将是圆形而不是椭圆形。喷枪风帽上的气孔数量及大小是配合喷枪的整体设计的，故不可根据气孔数量及大小判断喷枪的雾化好坏。

三种雾化技术的特点

1. 传统高压雾化方式

传统高压喷枪的喷涂气压一般为4.0bar（1bar=105Pa下同），涂料是靠压缩空气的压力完成雾化的，因此，传统喷枪的风帽雾化压力必须要够高才能有足够的能量把涂料雾化好，可是高的雾化压力会令雾化后的涂料产生较大的流速，当涂料流速过快地喷射在工件表面时，就会产生一定的反弹形成过喷，大大降低了涂料的传递效率（即上漆率），它的传递效率一般仅为35％～45％左右，除了产生不必要的污染外还浪费涂料。

2. HVLP高流量低气压雾化方式

HVLP高流量低气压喷涂技术是目前涂装行业较先进的现代喷涂技术。它是以极低的风帽雾化压力（雾化压力为0.7bar，进气压力为2.0bar）雾化涂料，从而减少过喷带来的涂料损耗及环境污染，配合相对较高的压缩空气流量（耗气量约为430L/min）来补充能量，完成雾化。HVLP最先是1988年由美国加州南海岸空气质量管理局提出并制定相关的1151环保管理条例，当时规定只有喷枪风帽处空气雾化压力低于0.7bar，而涂料传递效率高于65％的喷枪，亦即HVLP喷枪才可在区内使用。HVLP环保省漆系列喷枪的特点是节省涂料（实际使用比传统喷枪节省15％～30％的涂料）及减少污染，然而其430L/min的耗气量较传统喷枪略高，故需要较强而稳定的压缩空气供应系统及与传统喷枪稍为不同的喷涂手法。

3. RP低流量中气压雾化方式

省漆高效系列喷枪是最先进的雾化技术，它结合了传统喷枪与HVLP喷枪的优点，其风帽空气压力约在1.2～1.3bar之间；涂料传递效率在65％以上，但耗气量比传统喷枪更低（295L/min，进气压力2.5bar），操作上跟传统喷非常接近。

HVLP环保省漆喷枪和RP省漆高效喷枪有一个共同的特点，即雾化气压较低，涂料的传递效率都高于65％以上，在喷嘴结构上也还有一个共同的特点，就是都采用了当今最先进的空气扰流板设计（图5），这样就确保了雾化空气均匀地从风帽内部喷射出，当雾化空气均衡后，其雾化的涂料也就非常均匀，从而也就保证了涂料颜色的喷涂均匀。
由于RP省漆高效喷枪的涂料传递效率已非常接近HVLP喷枪，以往在美国只能使用HVLP喷枪，但从2004年起，RP省漆高效喷枪已获得美国20多个地区的认可及批准。

面漆喷枪与底漆喷枪雾化特点

喷枪对涂料的椭圆形喷幅主要可分为有三层（图6）：最里面一层为湿润层，中间是雾化层，外面是过喷雾化层。

面漆主要是给被涂物件表面着色和装饰作用；面漆喷枪要求颜色喷涂均匀，并且流平性要好，所以面漆喷枪强调雾化效果，喷幅必须是雾化层应比湿润层要宽大。

底漆是填充待涂物件表面的砂痕或沙眼。底漆喷枪主要是要求填充性要好、并不强调其过喷雾化太大。底漆喷枪的喷幅必须是湿润层应比雾化层要宽大，它只需要将底漆均匀地喷涂到工件的待涂表面即可，雾化层应比湿润层窄小，尤其是过喷雾化层更不宜过大；底漆喷涂要求填充性要好，而填充性主要靠湿润层来完成。

雾化技术的发展趋势

喷枪是作为将涂料雾化后完美地涂附在被涂物上的一种工具。以前，喷漆工程师采用的都是传统高压空气喷枪进行操作，而这种喷枪由于传递效率过低，导致了大量的涂料和溶剂向大气环境中散发，严重污染环境。如今，随着汽车工业和涂装业的不断发展和人们环保意识的不断提高，各国政府和汽车公司开始逐步采用环保型的涂装材料，使涂料在喷涂过程中产生的有害挥发性物质排放量达到环保要求。所以，汽车涂料和工业涂料正向高固体化、水性化、低VOC排放化的方向发展。欧盟也曾提出了将汽车喷漆、金属装饰用油漆以及清漆中所含挥发性VOC用量减少50%的法律修正案，对水性涂料中每公升VOC含量控制在50g以下，溶剂性涂料每公升VOC含量控制在75g以内。

HVLP高流量低气压雾化技术环保省漆喷枪和RP低流量中气压雾化技术省漆高效喷枪是今后空气雾化喷枪的发展趋势。采用HVLP/RP喷枪不论是涂装效果还是涂料的传递效率比传统喷枪好许多，因此，HVLP/RP喷枪受到世界各国喷漆技师的青睐。在欧美发达国家，HVLP/RP喷枪已非常普及，在中国，大力推广使用HVLP/RP喷枪已是大势所趋。

喷涂技法和设备的结合

高效的喷涂工具对涂装技师来说就尤为重要。HVLP/RP环保省漆/省漆高效K3系列高负荷压送式面漆喷枪（表1），主要配合双隔膜泵和涂料压力罐连接使用，具有长时间高负荷生产的特点，非常适合喷涂生产线使用，如：汽车OEM涂装线、巴士生产厂、大面积工业喷涂和高科技纳米材料大面积喷涂等。

良好的喷涂是喷涂设备和喷涂技法的完美组合。为了最大限度提高喷枪的功能和性能，可以采取以下措施：

1.根据不同雾化技术喷枪调节好最佳的喷涂气压（表2）；
2.将涂料流量调至最大，如涂料吐出量过大，尽量不要将枪针过于前移，以免枪针过早磨损；
3.持喷枪喷涂时，喷枪的风帽应与待喷工件的表面呈垂直状（图7）；

4.喷枪移动时其轨迹要与喷涂表面保持平行，视使用不同喷枪，喷涂距离也不同（表2）；
5.喷涂时，整个手臂移动通过工件表面，保持腕关节笔直，不可作弧线轨迹运行，以免产生涂膜颜色和涂层厚度不均匀现象；
6.在每个喷涂行程开始后触发喷枪扳机，在每个喷涂行程结束之前释放喷枪扳机；
7.视涂料类型不同，其喷幅重叠范围为1/3～1/2不等；
8.视涂料类型不同，喷枪的运行速度为30～50cm/s，以获得最佳的漆膜厚度。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (3/15/2006)


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