铝型材立式粉末喷涂生产线的工艺
一、立式粉末喷涂的发展及概述
粉末喷涂是一种干燥式表面处理程序，极细的颜料微粒通过静电处理后，喷涂在产品上形成涂层，经过固化炉固化后形成一层固态涂层。
由于粉末喷涂具有：
1)表面美观、耐用、防刮花、防化学侵触、防紫外线;
2)环保，无废液排放;
3)完美的边角覆盖效果;
4)色泽均匀，喷涂颜色范围广;
5)厚度容易控制因此得到广泛应用。
粉末涂料与涂装始于20世纪30年代后期。较初采用火焰喷涂法，把聚乙烯粉末以熔融状态涂覆到金属表面上，这是粉末喷涂的开端。直到20世纪50年代，德国发明粉末的硫化床浸涂法以后，粉末涂料以及涂工艺得到了较大的发展。我国粉末涂装起步较晚，1989年江苏省常州华艺铝型材厂引进美国诺信粉末喷涂设备，是中国铝型材粉末喷涂的靠前家，但随着经济改革开放，粉末涂料技术在我国得到了迅速的发展。早期采用的都是卧式生产线，但随着经济科技发展，意大利、日本首先推出立式喷涂生产线并开始得到广泛利用。立式粉末喷涂生产线已经发展为成熟的产品，从前处理的烙化、烘干到喷粉涂层的均匀性，以及固化的效果均以达到国外先进水平，由于立式线占地面积小，操作从员少，喷粉的均匀性、固化层都达到完美效果。
二、立式粉末喷涂生产线的工艺
立式粉末喷涂生产线的工艺组成立式粉末喷涂生产线主要主由前处理、上下料输送系统、喷粉系统、粉末回收系统、固化烘干部份以及自动化控制部分组成。
其工作过程主要分为：前处理→上架→喷涂→固化→卸架→包装。
1)前外理前处理主要是清洁铝型材表面的污渍，并在表面形成一层铬化膜，为喷粉作好前期工作。
工艺流程：装筐→脱脂→水洗→(碱蚀)→水洗→表调(中和)→水洗→铬化→水洗→热(纯)水洗→滴干→烘干→送喷涂上架。
其中：脱脂、碱蚀、表调、铬化药剂的浓度是根据供应厂家提供的浓度配槽液。水洗槽用一般的自来水。热水洗用纯水。(碱蚀可以不用)槽体结构：
脱脂槽：主要为清洁铝型材表面污渍，以防铝材表面的油污等对静电粉末的吸附。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为硫酸，温度为常温即可。槽体大小依较大型材的长度及产量而定。
水洗槽：清洗上个工艺槽的化学残留物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为自来水，温度为常温即可。槽体大小依较大型材的长度及产量而定。
表调槽(中和)：中和因在脱脂槽残留的酸性物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为，温度为10度～60度。槽体大小依较大型材的长度及产量而定。
铬化槽：即化学转化，以防被吸附的静电粉末脱落，有铬化和磷化两种，这两个方法已使用多年，性能相当稳定，生产上容易操作，可根据其处理后的颜色进行辨别转化效果，其中铝化膜显黄色，磷铬化膜显绿色，这两种工艺的操作温度和时间范围较宽，涂层厚度一般为0.3～0.8g/M2.铬化槽的防腐采用软PVC，槽液主要成分为氟锆酸盐或氟钛酸盐，温度为25度～55度。槽体大小依较大型材的长度及产量而定。
热水洗槽：铬化后的处理工艺，其防腐采用全不锈钢结构，槽液成分为纯水,槽温控制为60-80度.其温度控制可通过热水炉或蒸气加热。
烘干炉：对铬后的铬化膜进行烘干，使表面不残留水分，如果工件表面留有水分进入喷粉工序，则涂层会产生气泡缺陷。烘干温度不宜过高否则将使转化的膜过多失去结晶水而发生转型，导致膜疏松而使涂层附着力下降。烘干炉的加热可依据不同客户需用使用燃气燃烧机或柴油燃烧机。通过温度控制系统对其进行温度控制，可设定目标温度。炉体采用不锈钢结构。
2)上下料输送系统由链条输送、上下料输送带两部份组成，在整个系统中起到一个衔接的作用，其三条输送带在自动运行时保持同步。其中链条输送带为电磁调装置，上下料输送带同为一变频器控制，通过旋转编码器反馈信号采样运算后进行同步调节。
上下料输送带
主要作用是上料时铝型材由水平到垂直，上料时由垂直到水平形成一个平滑的过渡。以防止铝材摆动、表面刮花。它与输送链成40度角度，其上下料与输送链的运行速度均由PLC经过精密计算，以保其三者在空间上的同步。主要组成：由一台电机带动输送带运行，输送带上装有防滑挡板，以保证铝材有次序平稳地上落架。
输送链
由一条万向输送链带动铝型材以指定的路轨移动，整条线链条长度在100～150米，可耐高温。其运行速度与喷枪数量和喷粉厚度有关，一般情况下单面十二支喷枪的话输送链运行速度在1.5～2m/min。
3)喷粉系统喷粉系统为整条生产线的核心部分：主要由两台上下止点可调、速度可调的往复机以及喷粉系统组成。
往复机：其高度由客户所喷的较大型材长度有关，喷枪按装在往复机的移动平台上，移动平台按直线导轨作上下往复运动。其原理图如图所示。其上下止点调整由编码器反馈给PLC计算脉冲定位，调节精度为1mm,其上下止点位置可通过触摸屏或上位机设定。其运行速度由电位器调节输入至变频器，速度调整范围0HZ～50HZ(0m/s～8m/s)，具体依客户所需的喷粉厚度现场实际调节。
高压静电喷枪及多功能喷枪控制器：采进口瑞士金马自动高压静电喷枪配备集成静电高压发生器是粉末喷涂设备的核心。它是把粉末喷到工件上的较关键部件。日常维护量很小，同时配备电极座放电针清洗系统，可以保障稳定高效的粉末充电效果和连续稳定的出粉量。瑞士金马自动高压静电喷枪金马多功能喷枪控制器提供了友好的用户使用界面，可以实现控制参数的重复设置，从而得到极佳的喷涂效果。
该控制器的优点是：
*任何时候都可实现可重复的喷涂结果
*所有喷涂参数(喷涂电压、喷涂电流、传输空气和电极座清洗空气)可以分别准确地设置
*恒久的粉末充电条件
*所有喷枪的均匀出粉
*均匀的涂层表面
*实现对涂层表面厚度的准确控制，从而达到节省粉末的目的另外，255个单独喷涂程序存储在控制器里，随时可以调用。
多功能喷枪控制器与可选件OptiFlow结合使用，可以实现对传输空气和辅助空气的测量与调节。DigitalBus数据总线模块可以与远程可编程序控制器(PLC)实现数据交换。旋风回收装置旋风回收装置的作用在于将传输空气中的回收粉末分离出来。从喷房抽出的空气粉末混合体被送入旋风分离器。混合体向下形成旋转气流，重量较大的粉末颗粒被离心甩向旋风分离器的壁上，然后又落到下部的粉筛上。在粉筛上，杂质被筛出，合格粉末重新进入粉末回路继续使用。这种旋风分离器更适合于快速换色喷涂的使用。
4)固化炉工件在喷涂后必须尽快进入烘烤炉中进行流平、固化以防止粉尘等杂质黏附和掉粉而影响涂层质量。固化炉采用两台瑞典百通燃烧机进行加温，采用天燃气(或液化石油气)做为燃料，以年产量为1.5万吨，较大型材长度7.5米的立式生产线为例：其固化炉内部空间设计为200m3,升温速度：常温～180℃约需15～20分钟。有四个温度采样点，可随时监测炉内温度，也可与上位通迅作曲线分析，报表记录以作备案，每两个温控点控制一台燃烧机，以保证炉内温度均匀。在炉体的出入口均设置风帘，以保证炉内热量散失。
5)自动化控制系统自动立式喷粉生产线控制部份主要由：前处理、输送系统、喷粉系统、固化炉几部份组成。采用PLC进行智能化控制，并配合触摸屏进行在线式监控及操作，以及上位机系统进行在线式远程、就地监控、数据采集分析、曲线存档、报表生成。另喷枪控制器可按客户要求选用可通讯式增设上位机对其进行监控操作。
整线控制系统图前处理铝型材表面水份烘干，提供热水。由一台燃烧机配合温控制器控制烘干炉内温度，可监控槽液温度，采集的温度可在上位机做存档。
输送系统
由链条输送、上下料输送带两部份组成，在整个系统中起到一个衔接的作用，其三条输送带在自动运行时保持同步。其中链条输送带为电磁调装置，上下料输送带同为一变频器控制，通过旋转编码器反馈信号采样运算后进行同步调节。其输送带运行线线速度均可在触摸屏或上位机显示，主输送带通过电磁调速器调节。
喷粉系统
是整条生产线的核心部分，由两台上下往复机组成，其运行速度、上下止点位置均可能过现场操作电位器来调整。通过PLC运算，采用旋转编码器作为上下止点位置反馈，由变频器执行操作过程。具有上下限位、过载等保护。
固化炉
为后期处理，由两台燃烧机进行炉内温度加热，通过对四个温控点的采样来控制炉内温度，温控器均可与PLC通讯，温度设定在温控器上均可设定。在设定的温度下将喷好的材料进行固化、流平。
综述：立式粉末喷涂生产线由于其各种优越性在我国已经得到许多厂家的认可。
粉末喷涂是一种干燥式表面处理程序，极细的颜料微粒通过静电处理后，喷涂在产品上形成涂层，经过固化炉固化后形成一层固态涂层。
由于粉末喷涂具有：
1)表面美观、耐用、防刮花、防化学侵触、防紫外线;
2)环保，无废液排放;
3)完美的边角覆盖效果;
4)色泽均匀，喷涂颜色范围广;
5)厚度容易控制因此得到广泛应用。
粉末涂料与涂装始于20世纪30年代后期。较初采用火焰喷涂法，把聚乙烯粉末以熔融状态涂覆到金属表面上，这是粉末喷涂的开端。直到20世纪50年代，德国发明粉末的硫化床浸涂法以后，粉末涂料以及涂工艺得到了较大的发展。我国粉末涂装起步较晚，1989年江苏省常州华艺铝型材厂引进美国诺信粉末喷涂设备，是中国铝型材粉末喷涂的靠前家，但随着经济改革开放，粉末涂料技术在我国得到了迅速的发展。早期采用的都是卧式生产线，但随着经济科技发展，意大利、日本首先推出立式喷涂生产线并开始得到广泛利用。立式粉末喷涂生产线已经发展为成熟的产品，从前处理的烙化、烘干到喷粉涂层的均匀性，以及固化的效果均以达到国外先进水平，由于立式线占地面积小，操作从员少，喷粉的均匀性、固化层都达到完美效果。
二、立式粉末喷涂生产线的工艺
立式粉末喷涂生产线的工艺组成立式粉末喷涂生产线主要主由前处理、上下料输送系统、喷粉系统、粉末回收系统、固化烘干部份以及自动化控制部分组成。
其工作过程主要分为：前处理→上架→喷涂→固化→卸架→包装。
1)前外理前处理主要是清洁铝型材表面的污渍，并在表面形成一层铬化膜，为喷粉作好前期工作。
工艺流程：装筐→脱脂→水洗→(碱蚀)→水洗→表调(中和)→水洗→铬化→水洗→热(纯)水洗→滴干→烘干→送喷涂上架。
其中：脱脂、碱蚀、表调、铬化药剂的浓度是根据供应厂家提供的浓度配槽液。水洗槽用一般的自来水。热水洗用纯水。(碱蚀可以不用)槽体结构：
脱脂槽：主要为清洁铝型材表面污渍，以防铝材表面的油污等对静电粉末的吸附。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为硫酸，温度为常温即可。槽体大小依较大型材的长度及产量而定。
水洗槽：清洗上个工艺槽的化学残留物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为自来水，温度为常温即可。槽体大小依较大型材的长度及产量而定。
表调槽(中和)：中和因在脱脂槽残留的酸性物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为，温度为10度～60度。槽体大小依较大型材的长度及产量而定。
铬化槽：即化学转化，以防被吸附的静电粉末脱落，有铬化和磷化两种，这两个方法已使用多年，性能相当稳定，生产上容易操作，可根据其处理后的颜色进行辨别转化效果，其中铝化膜显黄色，磷铬化膜显绿色，这两种工艺的操作温度和时间范围较宽，涂层厚度一般为0.3～0.8g/M2.铬化槽的防腐采用软PVC，槽液主要成分为氟锆酸盐或氟钛酸盐，温度为25度～55度。槽体大小依较大型材的长度及产量而定。
热水洗槽：铬化后的处理工艺，其防腐采用全不锈钢结构，槽液成分为纯水,槽温控制为60-80度.其温度控制可通过热水炉或蒸气加热。
烘干炉：对铬后的铬化膜进行烘干，使表面不残留水分，如果工件表面留有水分进入喷粉工序，则涂层会产生气泡缺陷。烘干温度不宜过高否则将使转化的膜过多失去结晶水而发生转型，导致膜疏松而使涂层附着力下降。烘干炉的加热可依据不同客户需用使用燃气燃烧机或柴油燃烧机。通过温度控制系统对其进行温度控制，可设定目标温度。炉体采用不锈钢结构。
2)上下料输送系统由链条输送、上下料输送带两部份组成，在整个系统中起到一个衔接的作用，其三条输送带在自动运行时保持同步。其中链条输送带为电磁调装置，上下料输送带同为一变频器控制，通过旋转编码器反馈信号采样运算后进行同步调节。
上下料输送带
主要作用是上料时铝型材由水平到垂直，上料时由垂直到水平形成一个平滑的过渡。以防止铝材摆动、表面刮花。它与输送链成40度角度，其上下料与输送链的运行速度均由PLC经过精密计算，以保其三者在空间上的同步。主要组成：由一台电机带动输送带运行，输送带上装有防滑挡板，以保证铝材有次序平稳地上落架。
输送链
由一条万向输送链带动铝型材以指定的路轨移动，整条线链条长度在100～150米，可耐高温。其运行速度与喷枪数量和喷粉厚度有关，一般情况下单面十二支喷枪的话输送链运行速度在1.5～2m/min。
3)喷粉系统喷粉系统为整条生产线的核心部分：主要由两台上下止点可调、速度可调的往复机以及喷粉系统组成。
往复机：其高度由客户所喷的较大型材长度有关，喷枪按装在往复机的移动平台上，移动平台按直线导轨作上下往复运动。其原理图如图所示。其上下止点调整由编码器反馈给PLC计算脉冲定位，调节精度为1mm,其上下止点位置可通过触摸屏或上位机设定。其运行速度由电位器调节输入至变频器，速度调整范围0HZ～50HZ(0m/s～8m/s)，具体依客户所需的喷粉厚度现场实际调节。
高压静电喷枪及多功能喷枪控制器：采进口瑞士金马自动高压静电喷枪配备集成静电高压发生器是粉末喷涂设备的核心。它是把粉末喷到工件上的较关键部件。日常维护量很小，同时配备电极座放电针清洗系统，可以保障稳定高效的粉末充电效果和连续稳定的出粉量。瑞士金马自动高压静电喷枪金马多功能喷枪控制器提供了友好的用户使用界面，可以实现控制参数的重复设置，从而得到极佳的喷涂效果。
该控制器的优点是：
*任何时候都可实现可重复的喷涂结果
*所有喷涂参数(喷涂电压、喷涂电流、传输空气和电极座清洗空气)可以分别准确地设置
*恒久的粉末充电条件
*所有喷枪的均匀出粉
*均匀的涂层表面
*实现对涂层表面厚度的准确控制，从而达到节省粉末的目的另外，255个单独喷涂程序存储在控制器里，随时可以调用。
多功能喷枪控制器与可选件OptiFlow结合使用，可以实现对传输空气和辅助空气的测量与调节。DigitalBus数据总线模块可以与远程可编程序控制器(PLC)实现数据交换。旋风回收装置旋风回收装置的作用在于将传输空气中的回收粉末分离出来。从喷房抽出的空气粉末混合体被送入旋风分离器。混合体向下形成旋转气流，重量较大的粉末颗粒被离心甩向旋风分离器的壁上，然后又落到下部的粉筛上。在粉筛上，杂质被筛出，合格粉末重新进入粉末回路继续使用。这种旋风分离器更适合于快速换色喷涂的使用。
4)固化炉工件在喷涂后必须尽快进入烘烤炉中进行流平、固化以防止粉尘等杂质黏附和掉粉而影响涂层质量。固化炉采用两台瑞典百通燃烧机进行加温，采用天燃气(或液化石油气)做为燃料，以年产量为1.5万吨，较大型材长度7.5米的立式生产线为例：其固化炉内部空间设计为200m3,升温速度：常温～180℃约需15～20分钟。有四个温度采样点，可随时监测炉内温度，也可与上位通迅作曲线分析，报表记录以作备案，每两个温控点控制一台燃烧机，以保证炉内温度均匀。在炉体的出入口均设置风帘，以保证炉内热量散失。
5)自动化控制系统自动立式喷粉生产线控制部份主要由：前处理、输送系统、喷粉系统、固化炉几部份组成。采用PLC进行智能化控制，并配合触摸屏进行在线式监控及操作，以及上位机系统进行在线式远程、就地监控、数据采集分析、曲线存档、报表生成。另喷枪控制器可按客户要求选用可通讯式增设上位机对其进行监控操作。
整线控制系统图前处理铝型材表面水份烘干，提供热水。由一台燃烧机配合温控制器控制烘干炉内温度，可监控槽液温度，采集的温度可在上位机做存档。
输送系统
由链条输送、上下料输送带两部份组成，在整个系统中起到一个衔接的作用，其三条输送带在自动运行时保持同步。其中链条输送带为电磁调装置，上下料输送带同为一变频器控制，通过旋转编码器反馈信号采样运算后进行同步调节。其输送带运行线线速度均可在触摸屏或上位机显示，主输送带通过电磁调速器调节。
喷粉系统
是整条生产线的核心部分，由两台上下往复机组成，其运行速度、上下止点位置均可能过现场操作电位器来调整。通过PLC运算，采用旋转编码器作为上下止点位置反馈，由变频器执行操作过程。具有上下限位、过载等保护。
固化炉
为后期处理，由两台燃烧机进行炉内温度加热，通过对四个温控点的采样来控制炉内温度，温控器均可与PLC通讯，温度设定在温控器上均可设定。在设定的温度下将喷好的材料进行固化、流平。
综述：立式粉末喷涂生产线由于其各种优越性在我国已经得到许多厂家的认可。
