a. Nguyên lý
Sơn tĩnh điện dùng nguyên lý các hạt tích điện dương và âm hút nhau, và các hạt điện tích cùng dấu đẩy nhau. Thiết bị sơn tĩnh điện dùng cực âm để nạp sơn, làm cho các hạt sơn đẩy nhau và biến thành dạng sương mù. Sau đó các hạt sơn này được hút vào bề mặt sản phẩm tích điện dương do tác dụng của lực điện trường.
b. Đặc điểm
Sơn tĩnh điện có những đặc điểm sau:
Ưu điểm
- Hiệu suất sử dụng cao, các sản phẩm như đường ống, các chi tiết nhỏ, hiệu suất của sơn tĩnh điện trên 80%
- Bụi sơn bay ra ngoài ít, cải thiện điều kiện môi trường so với phương pháp phun sơn không khí bởi vì những hạt bụi sơn lân cận sản phẩm cũng được hút vào do lực hút tĩnh điện, còn phương pháp phun sơn không khí chỉ những hạt sơn nào tiếp xúc với sản phẩm mới bám dính được.
- Góc cạnh sản phẩm có độ dày nhất định, tính bảo vệ tốt, do hiệu ứng mũi nhọn ở góc cạnh, mật độ điện tích cao, màng sơn dày, do tác dụng sức căng bề mặt màng sơn khô vẫn có độ dày nhất định.
- Màng sơn có bề ngoài đẹp, năng suất cao, thích hợp với sản xuất tự động hóa.
Nhược điểm
- Những chi tiết nhỏ có hình dáng phức tạp bị điện trường che khuất hoặc điện trường phân bố không đều, có thể sửa lại bằng phương pháp phun thủ công.
- Độ dẫn điện của sơn và dung môi kém, độ bay hơi của dung môi có yêu cầu đặc biệt, vì vậy khi sơn trên gỗ và chất dẻo phải dùng phương pháp đặc biệt mới có thể sơn tĩnh điện.
Cần có quy phạm nghiêm túc về an toàn lao động
c. Thiết bị
Thiết bị mấu chốt của sơn tĩnh điện là bộ phận khống chế tĩnh điện cao áp, bộ sinh ra tĩnh điện cao áp và súng phun. ăn cứ vào nguyên lý tạo mù sơn khác nhau, súng sơn tĩnh điện phân thành 3 loại chính : tạo mù sơn tĩnh điện ly tâm, tạo mù sơn tĩnh điện không khí, tạo mù sơn tĩnh điện chất lỏng áp suất cao.
Hình 2.9 Súng phun sơn tĩnh điện - Phun sơn tĩnh điện kiểu ly tâm:
Phun sơn tĩnh điện kiểu ly tâm là do tác dụng của lực ly tâm 2000 - 4000 vòng/phút, sơn lúc đầu hình thành giọt ở đầu súng phun mang điện tích âm, dưới tác dụng đẩy nhau của điện tích tạo nên mù sơn. Phương pháp phun sơn kiểu ly tâm có 2 loại: phun sơn tĩnh điện kiểu bàn xoay và phun sơn tĩnh điện kiểu cốc xoay
+ Phun sơn tĩnh điện kiểu bàn xoay:
Tốc độ quay của bàn xoay 4000 vòng/phút, có bàn xoay tốc độ lên đến 6000 vòng/phút, ở tốc độ cao như vậy sơn đã có tốc độ mù hóa nhất định. Phương của lực ly tâm của bàn xoay trùng với phương của điện trường. Vì thế, mù sơn của phun sơn tĩnh điện kiểu bàn xoay bay ra rất ít, hiệu suất sử dụng rất cao. Khi làm việc bàn xoay có thể lên xuống, làm cho sơn bám đồng đều. Do giá treo sản phẩm tự quay hoặc bố trí hai bàn xoay, mặt trước và mặt sau của sản phẩm đều được sơn. Phun sơn tĩnh điện kiểu bàn xoay dùng để sơn chi tiết nhỏ và trung bình, có hiệu suất sử dụng cao.
+ Phun sơn tĩnh điện kiểu cốc xoay
Đầu nhọn miệng cốc xoay, nơi điện cực phóng điện có mật độ điện tử rất cao, nâng cao sơn mang điện tích. Tốc độ chuyển động của cốc xoay trên 2000 vòng/phút, có loại đạt đến 6000 vòng/phút. Phương của lực ly tâm cốc xoay thẳng góc với phương của điện trường, biên độ sơn có dạng vòng, mù sơn bay ra nhiều sơn hơn so với kiểu bàn xoay.
iên độ sơn là khoảng cách mà vệt sơn xuất hiện trên bề mặt sản phẩm, quyết định bởi đường kính, tốc độ quay, lượng sơn phun ra và cường độ điện trường.
- Phun sơn tĩnh điện kiểu khí nén:
Đối với súng phun tĩnh điện cầm tay, do điện áp đưa vào tương đối thấp, mù hóa sơn cần phải dựa vào không khí nén. Trước đầu súng sơn đặt điện cực phóng điện dạng kim, làm cho hạt sơn mang điện tích bám trên bề mặt sản phẩm. Do tác dụng khuếch tán va đập của dòng không khí nén, hiệu suất sử dụng loại phun sơn tĩnh điện
này thấp hơn so với phương pháp phun sơn tĩnh điện kiểu ly tâm nhưng lại cao hơn so với phương pháp phun không khí, dùng để sơn những chi tiết có hình dáng phức tạp.
Hình 2.10 Máy phun sơn tĩnh điện kiểu khí nén - Phun sơn tĩnh điện dung dịch cao áp:
Phương pháp này là kết hợp phun cao áp phun sơn tĩnh điện. Do sơn được tăng áp khoảng 10 MPa, tốc độ phun ra của sơn rất mạnh, số điện tích của hạt sơn kém, hiệu quả mù hóa cũng kém. Vì thế, phun sơn tĩnh điện loại này không như phun sơn tĩnh điện không khí nén nhưng thích hợp để sơn những chi tiết phức tạp, lượng sơn thoát ra nhiều, màng sơn dày, năng suất cao.
Nếu như phun sơn tĩnh điện cao áp kết hợp với gia nhiệt sơn thành sơn tĩnh điện gia nhiệt cao áp, lúc này sơn gia nhiệt 40C, áp suất sơn 5 MPa, do áp suất giảm đi, số điện tích của màng sơn nâng cao nên hiệu quả sơn được cải thiện, màng sơn có bề ngoài tương đối tốt.
d. Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sơn
- Điện áp: Điện áp cao thấp ảnh hưởng tới số điện tích của sơn và hiệu suất bám, hiệu quả tĩnh điện tăng theo điện áp, nhưng khi điện áp lớn hơn 105 V thì hiệu suất bám của sơn không tăng. Vì thế, điện áp đều dưới 105 V, súng sơn cố định có điện áp là (8 - 9)x105 V, súng cầm tay có điện áp là 6x105V. Do đó căn cứ vào súng sơn mà chọn điện áp.
Hình 2.11 Quan hệ giữa điện áp và hiệu suất bám
100 120 60 80
20 40 100
80
60 40
20
Hiệu suất bám (%)
Điện áp (KV)
Hình 2.12 Quan hệ giữa điện áp xuyên kích và khoảng cách giữa các điện cực - Khoảng cách giữa súng sơn và sản phẩm
Khi điện áp cố định cường độ điện trường tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa các điện cực. Khi khoảng cách giữa súng sơn và sản phẩm quá gần sẽ gây ra hiện tượng phóng điện. Nếu như khoảng cách quá gần thì hiệu suất bám của sơn giảm đi, do đó khoảng cách giữa các điện cực vào khoảng 250 - 350mm, chi tiết nhỏ dùng trị số thấp, chi tiết lớn dùng trị số cao. Súng phun tĩnh điện hiện tại có thiết bị bảo vệ an toàn tự động chống sự phóng điện khi khoảng cách quá gần.
- Bố trí súng phun tĩnh điện:
Súng phun tĩnh điện cốc xoay phun ra có dạng hình vuông vì vậy phải bố trí nhiều súng phun, để độ dày màng sơn đồng đều. ăn cứ vào hình dạnh chi tiết và mù sơn bố trí các súng phun sơn không ảnh hưởng đến nhau. Khoảng cách giữa các súng phun thường gấp 1.5 lần biên độ sơn, thông thường vào khoảng 800mm.
- Giá treo:
Giá treo phải chắc chắn không lay động trước sau để tránh khoảng cách quá xa hoặc quá gần không những phải đảm bảo màng sơn bằng phẳng, đồng đều mà còn phải đảm bảo an toàn. Chi tiết treo cách đất hoặc cách xích treo không nhỏ hơn 1m để tránh ảnh hưởng độ che phủ của phù sơn trên chi tiết. Móc treo cần phải định kỳ làm sạch sơn che phủ, bảo đảm chi tiết tiếp đất tốt.
- Đường kính cốc xoay:
Thông thường căn cứ vào chiều rộng và hình dánh của chi tiết mà sử dụng tổ hợp súng phun cốc xoay có đường kính khác nhau để màng sơn đồng đều.
- Lượng sơn phun ra:
Khi lượng sơn phun ra lớn, một số sơn ở đầu súng không mang điện tích, hiệu quả tĩnh điện không phát huy tác dụng lúc này cần bố trí nhiều vòi phun để làm tăng tổng lưu lượng sơn. Để có năng suất cao, lưu lượng sơn càng lớn càng tốt nhưng với điều kiện phải đảm bảo hiệu quả tĩnh điện.
- Yêu cầu đặc tính sơn:
Điện trở của sơn thông thường trên 100M, sơn có trở kháng lớn, số phần tử mang điện tích trong sơn tĩnh điện rất kém. Do đó sơn tĩnh điện cần cho dung môi có cực để nâng cao độ dẫn điện của sơn, làm cho điện trở của sơn giảm còn 5 - 50 M. Sơn dẫn điện tốt, tốc độ tiêu hao điện tích rất nhanh, điện áp tĩnh điện tăng lên. Ví dụ:
20 40 60 80 100
100 200 300
Khoảng cách giữa các điện cực (mm) Điện
áp xuyên kích (KV)
1
2
sơn nước và sơn lót kim loại bình chứa sơn phải cách điện tốt với đất mới có thể thực hiện sơn tĩnh điện.
Độ nhớt sơn ảnh hưởng đến tính năng mù hóa, thông thường vào khoảng 20 giây, nếu như nâng cao hàm lượng chất rắn, cần gia nhiệt sơn 40 , lúc đó độ nhớt của sơn ở nhiệt độ thường có thể nâng cao 30 - 40 giây.
e. Phạm vi ứng dụng
Phun sơn tĩnh điện: chủ yếu dùng trong các dây chuyền sản xuất ô tô hàng loạt hay các đồ dùng bằng điện. Chủ yếu sử dụng trong sơn lót các chi tiết bằng kim loại, sơn lót lớp giữa trong ô tô. Phương pháp này cũng có hai phương thức: phun bằng tay và phun tự động. Lớp sơn lót giữa của ô tô được sơn bằng phương pháp này cho độ bằng phẳng bề mặt cao, độ bám dính tốt làm nền cho lớp sơn bề mặt rất tốt.