Патетная проработка и обоснование технологической схемы

1. ПАТЕНТНАЯ ПРОРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 

       Металлы - наиболее распространенный вид материалов, защищаемых лакокрасочными покрытиями. В зависимости от вида металла, габаритов, условий их эксплуатации применяют соответствующие ЛКМ и технологии формирования покрытий.

       Технологический процесс состоит из двух основных стадий:

1. подготовка поверхности;
2. собственно окрашивание.

       Качество  проведения этих стадий во многом определяет надежность и долговечность покрытий. 

1. Современные лакокрасочные материалы и покрытия.

 

       Окрашенные  лакокрасочными материалами изделия  эксплуатируются в самых разнообразных условиях. Для того чтобы обеспечить возможность защиты материалов и изделий специально синтезируются пленкообразователи и подбираются композиции с заданным комплексом свойств.

       Свойства, которыми должно обладать покрытие, условно  можно разделить на три группы /1/:

       1. Свойства, определяющие защитное  действие покрытия (основная группа  свойств). К ним можно отнести  адгезию, механическую прочность,  твердость, эластичность, прочность при ударе, абразивостойкость, водостойкость, атмосферостойкость и др.

       2. Декоративные свойства, определяющий  внешний вид покрытия; к ним  можно отнести цвет, укрывистость, блеск покрытия.

       3. Особые (специальные) свойства покрытий  для специфических условий эксплуатации – химическая стойкость, термостойкость, электроизоляционные или электропроводящие свойства.

       Одно  из важнейших назначений лакокрасочных  материалов – получение противокоррозионных  покрытий по металлу. По оценкам специалистов, потери металла от коррозии составляют до 30% их годового производства, при этом 10% металла теряется безвозвратно.

       Группа  ученых из России разработала антикоррозийное  покрытие, которое выполнено многослойным из металлсодержащего материала  и отличается тем, что покрытие состоит из грунтовочного слоя (ГС), включающего по меньшей мере два слоя, сформированных из материала, содержащего высокодисперсный порошок цинка в среде органоразбавляемого термопластичного пленкообразователя (ТП) и по меньшей мере одного покрывного слоя, сформированного из материала, содер

 

жащего  алюминиевую пудру в виде органоразбавляемого  ТП. В качестве ТП используют полистирол и/или сополимер стирола с каучуком /2/.

       Компания  BASFCorp. (США) предложила окрасочные системы с улучшенной адгезией к металлу. Окрасочные системы содержат смесь 50 – 80% фосфатируемого ПЭФ с к.ч. 70 – 120, ОН – числом 200 – 400 и среднечисловой молекулярной массой 150 – 3000 (продукт реакции дикарбоновой и фосфорной кислот с три – и более функциональными полиолами в присутствии обрывателя цепи) и 20 – 50%органофосфата /3/.

       Для защиты основных деталей и сборочных  узлов сельскохозяйственных машин  применяются главным образом  лакокрасочные материалы на основе алкидных олигомеров и модифицированных алкидных олигомеров, а для деталей, эксплуатируемых в специфических условиях, - эмали на основе кремнийорганических соединений (термостойкие покрытия), эмали на основе хлорсодержащих полимеров (покрытия, стойкие к агрессивным средам) и др.

       Особое  место среди лакокрасочных  материалов занимают водоразбавляемые эмали и порошковые краски, использование которых в сельхозмашиностроении пока ограниченно. В то же время применение водоразбавляемых материалов для окрашивания сельхозтехники продиктовано необходимостью уменьшения пожароопасности на участках окрашивания, понижения токсичности материалов и снижения загрязнения окружающей среды. Применение же порошковых красок позволит обеспечить противокоррозионную защиту отдельных деталей, которые эксплуатируются в условиях больших механических нагрузок или а контакте с различными агрессивными средами, так как на основе порошковых красок можно получать износостойкие и химически стойкие покрытия /4/. 

       

2. Подготовка  поверхности изделий под окраску.

 

       Подготовка  поверхности – одна из необходимых операций при получении лакокрасочных покрытий. Подготавливают поверхность практически всех материалов, подлежащих окраске. Но особенно большое значение имеет подготовка при окраске металлов, учитывая присутствие на их поверхности окислов, масляных и других загрязнений и высокие требования к противокоррозионной защите /5/. 

       

1. Механические  способы очистки

       Применяются: шлифование, крацевание, галтовка, пневмо- и гидроабразивная обработка. Механически можно удалять любые загрязнения, но наиболее часто этим способом очищают поверхность от ржавчины, окалины и старых покрытий /6/.

       Из  механических способов подготовки поверхности  наиболее распространена струйная абразивная и гидроабразивная обработка: пескоструйная, гидропескоструйная, дробеструйная, дробеметная.

       Такая очистка основана на воздействии частиц абразивов, поступающих с большой скоростью и обладающих в момент соударения с металлом значительной кинетической энергией. Поверхность металла при этом становится шероховатой (углубления достигают 0,04-0,1мм). Это улучшает адгезию покрытий. Однако струйная абразивная обработка приемлема только в случае толстостенных изделий (δ ≥ 3мм). Изделия с более тонкими стенками могут при этом деформироваться.

       Ручной  и механизированный инструмент наиболее часто используют при очистке участков поверхности крупногабаритных изделий (строительные конструкции, суда, вагоны и др.), изделий сложного профиля, а также объектов, окрашиваемых и ре монтируемых в условиях эксплуатации (трубопроводы, мостовые сооружения, металлические ограждения и т. д.). Рабочими органами инструмента служат металлические щетки, иглофреэы, шлифовальные круги, шайбы и ленты с нанесенными на них абразивными материалами, бойки отбойных молот ков и др.

       Иглофреза (рис. 1.1.) представляет собой микрорезцовую  фрезу в виде тела вращения с большим числом плотно упакованных и запрессованных резцов, изготовленных из отрезков высокопрочной проволоки /7/.  

       Иглофрезы корпусная (a) и бескорпусная (б)

       

1 - крышка; 2 - втулка; 3 - стопорные крестовины; 4 - обойма; 5 - ступица

Рис. 1.1. 

       Шлифовальные  круги и прочие абразивные материалы (лента, диски и т. д.) обычно являются частью механизированного инструмента - шлифовальных и полировальных машинок и станков, имеющих электро- или пневмоприводы. Их применяют для сглаживания поверхности металла (снятие выступов от сварных швов, удаление заусениц, округление острых кромок), для удаления ржавчины и особенно окалины с небольших участков поверхности, а также для шлифования и полирования покрытий на промежуточных и завершающей стадиях их изготовления.

       Галтовочные барабаны. Очистка в барабанах применяется в основном при подготовке поверхности мелких изделий. Принцип очистки основан на механическом воздействии абразивов, взаимном трении и соударении изделий.

       Аппараты  струйной абразивной обработки. Принцип действия аппаратов струйной обработки основан на сообщении кинетической энергии частицам абразивного материала и их направленной подаче на очищаемое изделие. Это достигается за счет струи сжатого воздуха, воды или действия центробежной силы. При ударе о преграду (изделие) частицы благодаря запасенной энергии вызывают поверхностное разрушение и деформацию материала, следствием чего является удаление окислов и других загрязнений с поверхности.

       Аппараты  для дробеструйной обработки наиболее широко распространены в промышленности. Их достоинства: относительно высокая производительность, отсутствие пыления (в отличие от пескоструйных аппаратов), экономичность работы вследствие многократного использования дроби.

       Аппараты  для пескоструйной обработки применяют при условии исключения запыленности рабочего места, отсутствия воздействия пыли на обслуживающий персонал.

       Аппараты  гидроабразивной очистки поверхности изделий, применяемые в промышленности, весьма разнообразны и различаются системой приготовления водной суспензии абразивных материалов, способом подачи ее к соплу струйной головки и устройством ускорения движения струи.

       Достоинствами аппаратов гидроабразивной очистки  являются повышенная в 2-3 раза производительность по сравнению с механизированным инструментом для очистки, отсутствие пыления и лучшие условия труда. Однако применение этих аппаратов связано с повышенным расходом абразивных материалов; кроме того, возникает быстрая коррозия очищенных влажных поверхностей, вследствие чего требуется дополнительная промывка изделий с пассивацией их поверхности и последующей сушкой. В результате стоимость очистки повышается.

       Дробеметные аппараты применяются для очистки отливок, поковок, штампованных изделий и листового материала с толщиной стенок более 5 мм от окалины, ржавчины, формовочной земли, заусениц/6/. 

       

2. Термические способы очистки

       Удаление  окалины, старой краски, ржавчины, масел  и других загрязнений с поверхности  можно проводить термическим  способом. Например, путем нагревания изделия пламенем газокислородной горелки (огневая зачистка), электрической дуги (воздушно- электродуговая зачистка) или отжига в печах при наличии окислительной (воздушной) или восстановительной среды.

       При огневой и воздушно-электродуговой зачистке металл (стальные слитки, слябы, блюмы) быстро нагревают до 1300–1400°С, при этом загрязненный поверхностный слой сгорает и частично оплавляется. Его механически удаляют, а металл охлаждают.

       Отжиг в восстановительной (защитной) атмосфере  применяют при подготовке поверхности рулонного металла. Стальной прокат нагревают в атмосфере азото-водородной смеси, содержащей, например 93% N₂ и 7% Н₂ до 650-700°С . Присутствующие на поверхности следы смазки возгоняются, а оксиды железа восстанавливаются до металлического железа.

       Термическое удаление органических загрязнений (старые покрытия, жировые и масляные отложения) проводят в окислительной (воздушной) среде. Большинство органических веществ возгоняется, разлагается или горит при нагревании до 450-500°С. Но, во избежание образования кокса, изделия отжигают при более высоких температурах (600-800°С). Отжиг ведут в огневых конвективных или терморадиационных (открытых или муфельных) печах, снабженных вентиляцией; применяют и газовые или керосиново-кислородные горелки. Эти способы очистки (термические) экономичны и производительны, но во избежание коробления и деформации металла они применяются, в основном, для изделий с толщиной стенки не менее 5 мм. Обычно термическая обработка требует последующей дополнительной механической или химической очистки /6/.

3. Химические  способы очистки

       Обезжиривание. На поверхности металлов могут присутствовать омыляемые (компоненты смазок, полировочных паст, следы от кожи рук) и неомыляемые (консервационные смазки, эмульсионные составы и др.) «жировые» загрязнения.

       Химическое  обезжиривание основано на растворении, эмульгировании и разрушении (омылении) жиров и масел. В качестве обезжиривающих веществ применяют: органические растворители, водные моющие растворы и эмульсии растворителей в воде (эмульсионные составы).

       Обезжиривание ускоряется при повышении температуры, механическом воздействии, использовании электролитов, повышении рН среды, применении ПАВ. На принципе сочетания температурного и механического воздействий разработан и применяется способ пароструйной  очистки. Поверхность обрабатывают водяным паром под давлением 0,6–4,0 МПа или теплой водой, выходящей из насадок под давлением 16–18 МПа.