• На главную
  • В избранное
  • Карта сайта
  • Пишите нам
  • Ваш заказ
  • Скачать прайс

"Профессиональная окраска. Об инфракрасной сушке в умелых руках"

"Профессиональная окраска. Об инфракрасной сушке в умелых руках"
Раздел:
Журнал: "Автомобиль и Сервис" (www.abs.msk.ru)
№ журнала: август, 2002
Дата публикации: 01.08.2002
Освещая в нашем журнале такую тему, как окрасочные работы, мы обязаны быть в курсе самых последних достижений в технологии этих работ. С этой целью мы знакомимся с передовым опытом специалистов современных московских сервисных центров. Надо сказать, что опыт очень интересен, и его использование в других мастерских способно привести к повышению их рентабельности (читай - прибыльности).
Наша предыдущая статья была посвящена использованию ультрапродуктивных материалов концернов DuPont и Akzo Nobel. Эти материалы позволяют проводить большинство работ вне окрасочной камеры, что, в свою очередь, значительно повышает производительность труда маляров и снижает себестоимость выполняемых операций. При этом вместо окрасочных камер можно использовать более простое и дешевое оборудование: высокомеханизированные посты подготовки. О них мы также подробно рассказали в предыдущей публикации. Напомним, что на этих постах проводится подготовка поверхности, ее грунтование и в ряде случаев нанесение базовых эмалей и лаков.

Особенность таких постов, о которых мы говорили в прошлый раз, - наличие на них различных установок инфракрасной сушки (УИС). Мы действительно увидели активное использование УИС при нанесении различных лакокрасочных материалов и решили поговорить о них подробнее.
Основа любой УИС видов которых достаточно много, - инфракрасный излучатель. Еще совсем недавно на рынке предлагались излучатели, работающие в длинно- и средневолновом участке инфракрасного излучения. Поскольку такие излучатели чрезвычайно энергоемки, а их излучение не проникает в лакокрасочное покрытие так глубоко, как коротковолновое, сейчас они применяются очень редко. Производство длинноволновых УИС полностью прекратилось, та же участь ожидает в ближайшем будущем и средневолновые. Поэтому весь наш дальнейший разговор будет только о коротковолновых инфракрасных излучателях, работающих в диапазоне длин волн от 0,76 до 2 мкм.
Сегодня на российском рынке предлагается большое количество таких УИС, самого разнообразного исполнения. Главенствующую роль среди этих установок занимают инфракрасные сушильные установки IRT-System. Это торговая марка широкого спектра продукции - от больших промышленных установок до ручного сушильного инструмента, выпускаемого шведской фирмой Hedson Technologies AB. Фирма уже более 30 лет занимает лидирующее положение в разработке и производстве продукции, связанной с инфракрасным излучением.
Самые большие IRT-установки предназначены в первую очередь для терминалов, где проводятся расконсервация и устранение транспортных дефектов лакокрасочного покрытия большого количества автомобилей. Обычно такие установки выполнены в виде порталов высотой 2,5 м, внутри которых смонтировано множество ИК-излучателей. Перемещаясь по рельсам над автомобилем, агрегат способен сразу высушить всю его поверхность. В ряде случаев такие порталы могут быть смонтированы внутри окрасочных камер. Весь процесс сушки управляется с помощью компьютера, имеющего широкий набор программ, учитывающих тип, цвет, марку лакокрасочного покрытия, размеры и реальную температуру поверхности автомобиля, а также скорость перемещения портала и другие значимые параметры.
Конечно, для обычных автосервисов более подходят сушильные установки, основным элементом которых является один или несколько софитов, оснащенных лампами инфракрасного излучения. Современная ИК-лампа представляет собой кварцевую трубку, в которой установлена спираль накаливания. Во время работы температура такой спирали значительно ниже, чем у обычной осветительной лампы. Каждая ИК-лампа снабжена индивидуальным рефлектором, покрытым слоем золота. Такой дорогой материал применен потому, что золотое покрытие отражает 98% энергии инфракрасного излучения, сохраняя этот показатель практически неизменным в течение всего срока службы.
Обычно применяются параболический и эллиптический рефлекторы. Первый дает возможность получить параллельный пучок ИК-излучения, а эллиптический отражатель позволяет сфокусировать излучение в точке, расположенной на некотором расстоянии от излучателя.
Софиты комплектуются лампами с обоими типами рефлекторов - по четыре или по три штуки. Расположение ламп в софите рассчитано компьютером таким образом, чтобы обеспечить наиболее равномерное распределение температуры на нагреваемой поверхности.
Кроме ламп с рефлекторами в небольшой прямоугольный корпус софита встроена масса вспомогательного оборудования: вентиляторы охлаждения ламп, воздушные фильтры, расположенные с тыльной стороны софита перед вентиляторами и предохраняющие лампы от пыли и краски, а также тонкая сетка, защищающая лампы от ударов, а рабочих сервиса от контакта с горячими деталями.
Непосредственно УИС комплектуются одним или двумя софитами. Естественно, установка с двумя софитами способна прогреть в два раза большую площадь поверхности, а размещение софитов под разными углами позволяет равномерно прогревать искривленные панели кузова.
Конструктивно софиты прикреплены к несущей стреле - шарнирному пантографу, который позволяет удерживать софиты в любом нужном маляру положении. Вес софитов компенсируется встроенной в стрелу пневматической пружиной.
Возможностей крепления самой стрелы довольно много. Часто она устанавливается на стойку с большим основанием на колесах. УИС на стойке устойчива, сохраняет равновесие даже с вынесенными на максимальное расстояние софитами, ее можно транспортировать в любой участок цеха. Только катать довольно тяжелую УИС на маленьких колесиках по решетчатому полу поста подготовки, да еще порой через лежащие там шланги и провода не так просто. Гораздо легче перемещать те сушки, стрела которых закреплена на рельсах, проложенных под потолком. Имеются разные варианты этих рельсовых путей: для одной или нескольких зон подготовки, а также для окрасочно-сушильных камер.

Рассматриваемые УИС различаются по степени автоматизации. Самые простые позволяют управлять только временем сушки и временем разогрева при частичной мощности излучателя. Более сложные модели комплектуются следующими опциями:
* компьютером, который позволяет автоматизировать весь процесс сушки и корректировать режимы работы в зависимости от конкретных условий. Такой компьютер оснащен программой сушки стандартных лакокрасочных материалов и позволяет добавлять новые программы;
* блоком установки режима «оптимальной» сушки, включая прерывистый, снижающий среднюю мощность излучения;
* ультразвуковым датчиком измерения расстояния от софита до детали;
* пирометрическим датчиком дистанционного измерения реальной температуры нагреваемой поверхности.
В отдельную группу УИС можно выделить ручные одноламповые ИК-сушки. Собственно, вся установка - это одна ИК-лампа в корпусе со встроенным блоком питания. Такие УИС предназначены для сушки пятен площадью несколько квадратных дециметров.
Установки инфракрасной сушки обладают множеством преимуществ, однако некоторые маляры опасаются их применять, считая, что ускоренная сушка чревата возникновением серьезных дефектов, требующих для их устранения перекраски детали. Действительно, большая, чем в камере, неоднородность температурного поля, нарушения рекомендованных режимов, которые могут допустить маляры, не выполняющие требований инструкций, или использование «древних» материалов, являются препятствиями к применению прогрессивного метода ИК-сушки. Чтобы разобраться, что можно, а что нельзя, мы решили провести собственное исследование возможностей этого метода.

Для понимания некоторых особенностей процесса ИК-сушки нам потребовались дополнительные экспериментальные данные, которые невозможно получить, не сбивая действующий автосервис с производственного ритма. Сервисы живут под лозунгом «время - деньги», и мы не имеем права отвлекать специалистов от их непосредственных обязанностей. Поэтому мы провели экспериментальные исследования процесса сушки различных лакокрасочных материалов с помощью инфракрасных излучателей на оборудовании и с помощью специалистов Учебного Центра DuPont компании «Технолак», где получили возможность собрать нужные нам данные. В этом Центре имеется все необходимое для экспериментов оборудование: пост подготовки, лаборатория исследования свойств лакокрасочных материалов, измерительные приборы и, главное, УИС.
Безусловно, технологические возможности УИС определяются применяемым в ней софитом. Стрела, подвеска и различные блоки автоматики лишь облегчают эксплуатацию устройства. Но только от самого софита зависит, что может и что не может УИС.
Для эксперимента мы выбрали однософитную УИС типа IRT-400 с возможностью предварительного программирования мощности и времени сушки. А как дополнение использовали ручную одноламповую установку локальной ИК-сушки типа IRT-10.
Производитель утверждает, что размеры детали, которую способна высушить установка IRT-400, могут достигать 1,0х1,4 м. Это в несколько раз превышает размеры софита. Чтобы проверить истинные возможности установки IRT-400, в качестве детали для показательного ремонта была выбрана типичная панель - поврежденное переднее крыло автомобиля длиной 1,25 м.
Неделю назад это крыло было окрашено эмалью Centari® 600, поверх которой нанесен лак 3200S.
Поврежденные локальные участки крыла были зашкурены до металла с помощью шлифовальной машинки. Естественно, в центре DuPont эти машинки имеют систему пылеудаления. Мы специально не удалили лакокрасочный слой со всей поверхности крыла, чтобы проверить, удастся ли избежать оконтуривания отремонтированных пятен. Затем вмятины были зашпатлеваны универсальной полиэфирной шпатлевкой 770R. Шпатлевка 770R сохнет 15 минут при 20оС. Поэтому использовать большую установку IRT-400 нет смысла, а применение ручной установки типа IRT-10 вполне оправдано. Особенно значительна ожидаемая экономия времени при многократных шпатлевочных работах.
Экспериментировать - так экспериментировать. Правой зашпатлеванной зоне крыла дали высохнуть естественным путем, а левую и верхнюю высушили всего за одну минуту ручным ИК-излучателем. Установку IRT-10 медленно передвигали вперед-назад над ремонтируемым участком на расстоянии 10-15 см. Это напоминает работу обычным утюгом или феном. Зашпатлеванную деталь можно шлифовать сразу после того как она остынет. Охлаждение до комнатной температуры заняло около 5 минут. Положительный эффект ИК-сушки выявился немедленно. Высушенная ИК-сушкой шпатлевка совершенно не забивает наждачную бумагу.
В зашпатлеванной же зоне после естественной сушки наблюдается некоторая вязкость. Этот участок хочется еще подсушить даже через 15минут выдержки при температуре 24оС. Думается, что ручные УИС могут быть очень эффективно использованы на небольших станциях, где зимой температура не поднимается выше 15-16оС.
После зашкуривания всей детали на зашпатлеванные участки был нанесен очень тонкий слой (примерно 15 мкм) травящего грунта 820R. Этот грунт сохнет при комнатной температуре всего 15 минут, поэтому применять УИС для его сушки нет необходимости.
Затем всю поверхность детали покрыли тремя толстыми слоями грунта LE 2004 (Low emission primer plus), высыхающего при комнатной температуре за 4 часа. Этот грунт рекомендуется для ремонта значительных повреждений и его допустимо наносить слоем общей толщиной до 240 мкм.
После нанесения грунта наступил этап изучения процесса инфракрасной сушки. Мы решили подойти к делу серьезно. На обратной стороне крыла были наклеены термопары - датчики двухканального прибора. Естественно, термопары плотно прилегали к исследуемым поверхностям. Одну из термопар установили прямо по оси излучения инфракрасной сушки (эту точку замера назвали Т1), а другую - на отбортовке крыла, в теневой зоне излучателя (эту точку назвали Т2). Софит инфракрасного излучателя установили на расстоянии 80 см от поверхности крыла.
После завершения подготовительных работ (занявших как раз те 5 минут, которые требуются, согласно технической документации по применению лакокрасочных материалов концерна DuPont, для выдержки грунта LE 2004 перед ускоренной сушкой) включили установку IRT-400. Вначале проводился разогрев на режиме 50% мощности излучателя, а затем окончательный прогрев в течение 15 минут на полной мощности. Эти режимы были установлены при помощи встроенного таймера (табл. 1).
Прокомментировать результаты измерений можно следующим образом. В первые 5 минут работы инфракрасного излучателя в режиме разогрева деталь в зоне Т1 прогревается до 48оС. Эта зона прогревается быстрее, чем Т2. Вначале разница температур Т1-Т2 достигает 15оС, но по мере прогрева температура в этих точках выравнивается. К окончанию режима разница температур Т1-Т2 составила всего 5оС. После включения излучателя на полную мощность большая разница температур в точках замера возникла вновь и, постоянно увеличиваясь, достигла к концу сушки 18oС.
Процесс сушки толстого слоя заполняющего грунта с использованием инфракрасного излучателя IRT-400 занял всего 25 минут вместо 4 часов, которые потребовались бы для сушки грунта при комнатной температуре.
После остывания всего крыла мы проверили качество получившейся поверхности, которая оказалась ровной, с очень небольшой «шагренью» только в области самых толстых слоев с длинными «ветровыми» волнами. Не удалось обнаружить кипения либо иных специфических дефектов, связанных с ускоренной сушкой, которых так боятся маляры: усадок, оконтуривания, разрывов, трещин, пузырьков. Такой отменный результат может быть достигнут только при использовании материалов, техническая документация на которые содержит указания о применении инфракрасной сушки.
На всей внешней поверхности детали шлифуемость грунта превосходная. Даже на отбортовках твердость грунта вполне достаточна для механической обработки. Еще раз напоминаем, что весь процесс сушки занял 25 мин(!) вместо 4 часов сушки при комнатной температуре. Согласитесь, выигрыш не малый.
Процесс шлифования мы продолжали до тех пор, пока на некоторых небольших участках не обнажился металл. Такое часто случается при реальном ремонте. Даже высококвалифицированному жестянщику трудно удалить локальные выступы на ремонтируемой детали. Мы специально «пробили» слой грунта на некоторых участках детали до металла. Было важно понять, возникнет ли оконтуривание за счет разницы коэффициентов расширения материалов при инфракрасной сушке, где, как оказалось, нагрев поверхности детали существенно выше 60oС.
Поскольку зоны «голого» металла имеют относительно небольшую площадь, на них допустимо наносить только травящий грунт 820R. Что мы и сделали. Слой грунта был просушен за 15 минут при комнатной температуре. Затем на все крыло нанесли базовую эмаль Centari® 600 и лак 3200S. Окрашивали наше крыло в окрасочно-сушильной камере по обычной схеме.
После нанесения эмали и лака крыло было вынесено из ОСК для проведения ИК-сушки, перед которой также требуется 5-минутная выдержка. За это время термопару перенесли из точки Т2 на самый носок крыла в точку Т3. Во время сушки грунта нам показалось, что эта точка была самой холодной (табл. 2).
Режим сушки был выбран такой: разогрев в течение 5 минут при 50% мощности инфракрасного излучателя, затем 15 минут нагрева при 75% мощности и, наконец, 5 минут прогрева при полной мощности излучателя. Итого вместе с выдержкой время сушки с использованием установки IRT-400 составило всего 30 минут.
Далее, естественно, мы исследовали качество полученного покрытия. На первый взгляд, твердость лака на внешней поверхности детали, на которую непосредственно падало инфракрасное излучение, вполне достаточна, а в тени и на закраинах лак казался «мягковатым». Конечно, при любой сушке лак окончательно полимеризуется только через две-три недели. На практике более важно то, через какое время лак приобретает твердость, необходимую для полировки.
Мы расширили границы нашего эксперимента, проводя имитацию, устраняя несуществующие на самом деле соринки со свежеокрашенной части крыла. Попросту говоря, бумагой Р2000 был обработан локальный участок покрытия. После этого участок был отполирован абразивной пастой М-85 Diamond cut compound фирмы Meguiar's.
В результате удалось получить практически неотличимую от соседних участков зеркальную поверхность, на основании чего можно сделать вывод, что технология ИК-сушки позволяет получить покрытие, идентичное по своим физико-механическим свойствам участкам, выполненым по традиционной схеме.
Нас также приятно удивило то, что закраины детали, находившееся в тени излучателя, прогрелись фактически до температуры, обеспечивающей быструю полимеризацию грунта и лака, а значит, антикоррозионая стойкость и стойкость покрытия против сколов, которые так важны в этих местах, будут весьма высокими. Такой прогрев закраин вызван в первую очередь высокой теплопроводностью металла, из которого выполнена деталь.
Конечно, картина меняется, если деталь находится в контакте с холодными элементами конструкции. В этих участках деталь при ИК-сушке прогревается недостаточно. Однако это ни в коей мере нельзя отнести к дефектам процесса такой сушки. Аналогичная картина наблюдается и при сушке в окрасочно-сушильной камере. Места соединения ремонтируемых деталей с внутренними элементами автомобиля также не успевают прогреваться; горячий воздух камеры плохо проникает в закрытые полости.
Безусловно, применение ИК-сушек с двумя софитами (напомним, что мы экспериментировали с однософитной системой) позволит достичь большей равномерности прогрева детали. Каждый софит может быть установлен под необходимым углом, что дает возможность равномерно прогреть даже сильно искривленные поверхности. По нашим субъективным ощущениям, длина зоны нагрева, указанная в руководстве к установке IRT-400 (1,4 м), кажется слегка завышенной, особенно для выпуклых деталей. Как раз такими и являются практически все автомобильные детали, требующие ремонта лакокрасочной поверхности.
Наши замеры показали также, что при одинаковых режимах работы установки IRT-400 температура поверхности загрунтованной детали существенно выше, чем покрытой базовой эмалью и лаком. Это можно объяснить тем, что грунт серого цвета лучше поглощает инфракрасное излучение, чем лак и тем более эмаль, которая содержит большое количество частичек алюминия. Такое обстоятельство наводит на мысль, что в некоторых случаях может быть необходим индивидуальный расчет параметров процесса сушки в зависимости от типа и даже цвета лакокрасочного покрытия.
В заключение необходимо отметить, что, несмотря на то, что все наши эксперименты проводились с использованием материалов DuPont, большая часть выводов справедлива для ультрапродуктивных материалов концерна Akzo Nobel. Разработчики Akzo Nobel практически для всех своих материалов рекомендует инфракрасную сушку. Оптимальные режимы для некоторых из них приведены в табл. 3.
Сравнивая время ИК-сушки с продолжительностью высыхания тех же материалов при комнатной температуре и в окрасочно-сушильной камере, можно сделать вывод, что для большинства материалов достигается значительная экономия времени при использовании УИС, даже по сравнению с ОСК. Таким образом, общий вывод таков: коротковолновые УИС в умелых руках являются мощным средством повышения производительности труда и экономической эффективности всего сервиса при относительно низких капитальных затратах.
 
Rambler's Top100