張志宇 段林峰 涂 杰

(南京科技職業(yè)學(xué)院)

AT-QD1型抗斷弧電弧噴涂設(shè)備及其應(yīng)用狀況

張志宇*段林峰 涂 杰

(南京科技職業(yè)學(xué)院)

通過對(duì)國內(nèi)外相關(guān)電弧噴涂設(shè)備的分析和比較,重點(diǎn)介紹了AT-QD1型抗斷弧電弧設(shè)備噴槍的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)、技術(shù)指標(biāo)和現(xiàn)場應(yīng)用情況。與國內(nèi)外同類型設(shè)備相比，該新型抗斷弧電弧噴涂設(shè)備具有噴涂效率高、斷弧率低及易損件使用壽命長等特點(diǎn)。

電弧噴涂 抗斷弧 導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

電弧噴涂制作陽極性金屬(如Zn、Al及其合金)涂層在石油、化工及礦山等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，尤其在海洋及鹽環(huán)境苛刻的條件下，陽極性金屬涂層與有機(jī)涂層的聯(lián)合作用可對(duì)鋼鐵提供長效保護(hù)。根據(jù)送絲方法的不同，電弧噴涂可分為推絲、拉絲和推拉絲3種送絲方式。推絲方式具有噴槍質(zhì)量輕、可噴涂較粗直徑的絲材及噴涂效率高等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是經(jīng)常斷??；拉絲方式抗斷弧能力較強(qiáng)，但噴槍質(zhì)量重，只可噴涂較細(xì)直徑的絲材，噴涂效率低；推拉絲方式抗斷弧能力好，但噴槍質(zhì)量重、設(shè)備較復(fù)雜，且只可噴涂較細(xì)直徑的絲材，噴涂效率低。

目前國產(chǎn)采用推絲方式噴涂的電弧噴涂設(shè)備在噴涂鋅、鋁、尤其是鋅鋁合金的過程中經(jīng)常產(chǎn)生斷弧現(xiàn)象，導(dǎo)致涂層質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低下、絲材浪費(fèi)嚴(yán)重，同時(shí)頻繁斷弧也會(huì)使導(dǎo)電嘴等部件容易燒損，需要經(jīng)常更換。歐美國家的電弧噴涂機(jī)抗斷弧性能較好，但價(jià)格昂貴，是國產(chǎn)機(jī)的6～10倍，且易損件及配件的價(jià)格高、訂貨周期長，不能滿足對(duì)電弧噴涂日益增長的需求，嚴(yán)重地制約了陽極性金屬涂層的應(yīng)用。

1 電弧噴涂導(dǎo)電原理及新型導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

1.1 導(dǎo)電原理

如圖1所示，從推絲裝置來的兩根金屬絲經(jīng)由帶電的導(dǎo)電嘴，使兩根絲材分別帶上正、負(fù)電荷，導(dǎo)電嘴在同一個(gè)平面內(nèi)且呈一定角度，絲材經(jīng)過導(dǎo)電嘴中間的圓孔(此孔比金屬絲材的直徑略大)后，引弧噴涂。

圖1 導(dǎo)電原理

1.2 傳統(tǒng)噴涂機(jī)存在的問題

噴涂絲材不是一條直線，而是由若干個(gè)彎曲的線段組成的，導(dǎo)電嘴與金屬絲材的接觸實(shí)際上為不規(guī)則的點(diǎn)接觸，導(dǎo)電嘴與絲材的接觸點(diǎn)一般不超過3個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)通過的電流很大，時(shí)間一長便產(chǎn)生高溫而使導(dǎo)電嘴燒損。

導(dǎo)電嘴的直徑比絲材大，與絲材存有間隙。另外，噴涂過程中孔徑被絲材不斷地磨損，孔徑變大且失圓，使得絲材與導(dǎo)電嘴間的間隙變大，間隙可使導(dǎo)電嘴與絲材間產(chǎn)生電弧，將絲材與導(dǎo)電嘴熔化“焊接”在一起。

1.3 抗斷弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

抗斷弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)如圖2所示。從推絲機(jī)來的兩根金屬絲材自右向左移動(dòng)，分別經(jīng)過各自的電極束和導(dǎo)絲管，在導(dǎo)絲管左端外，兩根金屬絲材被引弧熔化后，由壓縮空氣作用高速吹向氣帽的內(nèi)室霧化成微小顆粒，噴涂到工件上。電極束是由具有記憶和補(bǔ)償功能的導(dǎo)電材料制造的，可隨絲材形狀的變化而變化，能時(shí)刻緊貼在噴涂的金屬絲材上，從而保證連續(xù)噴涂而不斷弧。

圖2 抗斷弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

2 AT-QD1機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)測試

測試AT-QD1型抗斷弧電弧噴涂機(jī)具體條件如下：

測試設(shè)備 AT-QD1型抗斷弧電弧噴涂機(jī)4臺(tái)(編號(hào)001、002、003、004)

噴涂絲材 Zn絲、 Al絲、Zn85Al15合金絲、1Cr18Ni9絲

數(shù)量和規(guī)格 4種絲材均為φ3mm、32卷

噴涂電流 350A

試驗(yàn)方法 每臺(tái)機(jī)4種絲材各噴8卷(軸裝絲)

根據(jù)以上條件測得AT-QD1機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1，根據(jù)表1整理的AT-QD1機(jī)原始技術(shù)參數(shù)見表2。

表1 AT-QD1機(jī)測試數(shù)據(jù)

表2 AT-QD1機(jī)原始技術(shù)參數(shù)

注：斷弧率是指每噴涂2卷絲時(shí)發(fā)生斷弧的次數(shù)。

3 AT-QD1機(jī)與國內(nèi)外同類型機(jī)的比較

筆者選擇AT-QD1、廠家1、廠家2和國外機(jī)4種典型機(jī)型進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。廠家1和廠家2為國內(nèi)市場占有率較大的兩家電弧噴涂機(jī)生產(chǎn)廠家；國外機(jī)為歐美先進(jìn)機(jī)(每臺(tái)售價(jià)約為30萬人民幣)。除了國外機(jī)的送絲方式為推拉型以外，其余都為推絲。用4臺(tái)機(jī)分別對(duì)4臺(tái)3 000m3儲(chǔ)罐內(nèi)壁噴涂Zn85Al15涂層,涂層厚度為150μm。所有機(jī)型電流設(shè)定均為350A，試驗(yàn)溫度12～21℃,相對(duì)濕度小于82%，表面溫度大于(露點(diǎn)+3)℃?？諌簷C(jī)為螺桿壓縮機(jī)，空氣經(jīng)冷凍干燥，壓力為0.6MPa，鍍件表面粗糙度80～100μm?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)見表3。

表3 現(xiàn)場數(shù)據(jù)測試結(jié)果

注：直接用費(fèi)=人工(15元/h)+材料(23元/kg)+電費(fèi)(1元/kW·h)+機(jī)械費(fèi)(50元/h)。

4 結(jié)束語

AT-QD1新型抗斷弧電弧噴涂機(jī)基本解決了金屬噴涂過程中的頻繁斷弧、燒損導(dǎo)電嘴等導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，涂層質(zhì)量下降，絲材浪費(fèi)嚴(yán)重和易損件費(fèi)用高等問題。另外，AT-QD1新型抗斷弧電弧噴涂機(jī)的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到甚至超過了國外先進(jìn)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。

TQ051.8+4

A

0254-6094(2016)01-0116-03

*張志宇，男，1957年8月生，副教授。江蘇省南京市，210048。

2014-09-28)