焊缝液体涂层：设备、工艺和故障排除

(1)滚涂设备 焊缝内涂装置，有一个涂料盒装在与焊臂相连的涂料臂上，当罐身在被焊接后，由传送带运送到涂料轮处，进行焊缝补涂，此种方法是将液体涂料通过一个滚轮抹到罐身焊缝上，滚轮由电机带动旋转，滚轮的涂料量可通过一个刮料器控制，同时涂料轮表面被加工成不同的曲线，以达到控制液体涂层的厚度的目的，此涂料轮系统装在一个涂料盒中，涂料盒中的涂料由一涂料罐通过气压输送，并带有涂料液面检测装置，以控制涂料罐供涂料到涂料盒的涂料量。滚涂轮的补涂表面做成不同的曲线，有凸起的曲线，直线和凹下的曲线，以控制涂层的厚薄外滚涂焊缝补涂，涂料盒装在一个支架上，涂料液控制非常简单，利用涂料瓶内外压力平衡的原理，保持涂料盒中的涂料液面为常量(见图3-70)。大部分焊缝的外补涂，采用滚涂补涂装置，与焊缝无氧保护工艺共同作用，使罐身焊缝美观防锈。外焊缝补涂装置见图3-71,包括涂料盒，罐传送带，控制系统。液体涂料附件见图3-72。

(2)喷涂设备 无空气喷涂系统，大部分厂家所用内焊缝液体补涂设备，一般由美国NORDSON公司发明的系统再改进后制成，主要部件由气压涂料泵(气压液压比1:16),过滤器、涂料加热器、涂料液压调压阀、喷枪、喷嘴及循环阀组组成一个闭合循环回路，并由电器控制系统控制涂料加热器温度和喷嘴的喷涂开关时间。此补涂过程是将液体涂料通过一个特殊喷嘴，将涂料雾化喷出，喷到焊缝上，可通过调整喷嘴孔的大小，涂料的黏度，涂料温度，喷涂压力，稀释剂等，来达到良好的补涂效果，喷嘴分有空气雾化和无空气雾化。无空气喷涂原理见图3-73。涂料黏度，要根据涂料厂商提供的数据或实验效果来配制。黏度的测量，一般用DIN4号黏度杯(体积100mL,4mm的孔，环境温度20℃),计算液体涂料流完的时间来计算涂料的相对黏度。其优点是调整方便，覆盖效果好，特别是配高速焊机，通过选择不同的喷嘴，可适应大部分涂料。缺点是在应用有些涂料时，喷嘴的小孔易堵，所以要有良好的过滤器。喷涂过程见图3-74,喷涂处过喷抽风系统见图

3-75。涂料泵将涂料吸进管路(见图3-76)后，压力可增加到2～4MPa。喷涂系统主要部件如下：

①液体涂料增压泵：用气压带动活塞气缸上下冲程运动，以16:1的比率将液体涂料增压到要求的压力，一般在2～4MPa,根据补涂宽度，由所选喷嘴，液体涂料的黏度，涂料温度决定。

②涂料加热器(见图3-77):稀释液体涂料黏度，使涂料喷出后，固体含量增加，增加溶剂的挥发速度，减少涂料的表面张力，提高涂料层的附着力。所以，液体涂料管路系统通常都是循环阀特别值得说明的是，无空气喷涂喷嘴(见图3-81),工作时，它装在喷枪上。它的头部，由硬质合金材料制成，经特殊加工方式制成的特殊形状的小孔，使液体涂料经过喷嘴的特殊的孔，在高压下形成扇形雾化，此喷嘴被制成多种样式和不同的孔径，以适应不同的涂料。它的小孔形状有三种形式：

①标准型(S-standard)。此喷嘴孔带有“猫眼形”小孔，此喷嘴喷出的涂料带有雾化扇形，但有些过喷，仅适合某些液体涂料。

②十字交叉型(X-cross-cuts)。此喷嘴带有一方形孔，此喷嘴喷出的涂料雾化扇形清晰，对各种涂料有较高的适应性，涂层具有更均匀的分布。对有些涂料此喷嘴的补涂效果好于标准型喷嘴，但对有些特殊的涂料效果相同。

③流涂型(F-FLOW-COATING):此喷嘴补涂效果最好，喷涂应用时，清洁干净，过喷少，覆盖效果好，可用高黏度涂料。它既适合传统涂料，也适合一些专用液体涂料。当喷嘴在长时间的应用后，会磨损，但不同的喷嘴，不同的涂料效果不同。标准型喷嘴磨损后，流速增加，扇形变窄。十字交叉型喷嘴磨损后则不同，流速增加，但扇形变宽。可自我修正。在选择喷嘴型号时，要根据所用不同的液体涂料，通过试验结果确定，或根据液体涂料的供应商来提供型号。

另外，在喷涂涂料系统中，当每次换不同的涂料时，要清洗管路，阅读有关涂料的说明，用适当的稀释剂，避免不同的液体涂料反应产生不同的或错误的稀释剂，产生不良的效果。给调试和最终的补涂效果带来不良的效果。

(3)液体涂料的烘烤固化工艺 在液体涂料补涂到焊缝区域后，要进行涂料的固化工序，使涂料得到聚合。涂料补涂后的保护作用，也受烘烤固化温度和时间的影响。特别是用于121～129℃高温杀菌且持续90min加热的食品，其固化过程更不容有丝毫的疏忽。

烘烤固化装置由烘炉和传送带组成，即传送带输送补涂好的罐身，以一定的速度通过烘炉并保持一定的时间，烘炉的热空气使涂料固化，形成化学性能稳定的涂料层。烘炉两端可将挥发的溶剂抽走，如图3-82所示。液体补涂涂料的烘烤补涂过程一般分两个过程：

①溶剂挥发过程：此过程为物理反应。即补涂到罐身焊缝处的涂料层，其中的溶剂在烘1 P=炉的烘烤过程的初期，涂料的固体成分没有固化前，要充分地得到挥发。否则，如果涂料的涂层表面开始固化后，溶剂还没有挥发完，则继续挥发的溶剂会在固化的涂层表面形成气泡，破坏涂料保护层。

②涂料固化过程：此过程为化学反应，即补涂到罐身焊缝处的涂料层，在其中的溶剂充分挥发完后，其固体含量在烘炉的高温下，持续10～20s的聚合反应(不同的涂料，性能不同),由低分子化合物聚合为高分子化合物，使涂料的涂层具有高分子化合物的特性，达到防锈耐腐蚀的目的。烘烤固化后涂料厚度的分布如图3-83所示。

经验表明，每烘烤1μm厚的液体涂料涂层，大约需要1s的烘烤时间。在采用改进后的溶剂配方，在保证涂料所需的熔锡温度，而涂层又没有气泡的条件下，可减少30%的烘烤时间。

液体涂料的烘烤固化曲线，在初期为溶剂挥发期，较低的温度。后期为固化期，温度较高，如图3-84和图3-85所示。

在烘烤过程中，温度和时间是重要参数。烘烤固化温度高可能导致以下结果：

—涂料层可得到良好的固化。

—补涂层易形成气泡。

—容易使外部印铁层变色和罐在输送中外部被擦伤。

—固化时，可缩短烘烤时间。烘烤固化时间产生的影响如下：

—在烘烤固化时不易起气泡，补涂层固化效果良好。

—有利于后续工艺，如高温杀菌。

—液体涂料层涂膜厚度适当。

—烘烤固化设备可使用较低的温度，有利于设备的寿命。

补涂烘烤期间，涂料带的分布情况，液体涂料的涂料层，实际状态与理想状态还是有较大的不同，特别是焊缝区域较薄(见图3-86)。

(4)液体补涂带的烘烤固化工艺常见问题

①补涂带偏离。由于罐传送带调整不好，或两传送带之间衔接不好，造成罐身在传送带上转动，使喷嘴或内滚涂轮不能对准焊缝，造成补涂带偏离(见图3-87),涂层保护效果不好。解决方法，耐心调整传送带，使罐身在传送带上运动平稳，无转动。

②出现异常的4种情况。

a.固化后涂层太薄：原因，如补涂时，湿的涂层厚度正常，固化后涂层薄，液体涂料的固体含量太低，则要增加涂料的固体含量。或增加涂料黏度。对滚涂，选择厚补涂曲线滚轮。对喷涂，适当增加涂料泵压力和涂料加热器温度，或换大一号的喷嘴。或减慢罐传送带的速度。

b.固化后涂层多孔(微型气泡):原因是烘烤固化的速度太快，涂料沸腾，产生气泡和水疱型式的微孔。解决方法，减慢固化速度，即减慢烘烤固化设备传送带的速度，降低加热固化装置前段加热烘炉的温度，使加热温度逐渐上升。

c.涂层带有气泡：在溶剂没挥发完，或在喷涂时，涂层产生的气泡，如固化速度固化太快，表面涂层开始固化，但溶剂继续挥发或补涂的气泡没有消除，则在固化的涂层表面留下气泡和小孔。另外，如果应用错误的溶剂，如普通油漆用天那水或香蕉水，由于这些溶剂挥发较慢，则液体补涂带固化时也容易有气泡，并且很难消除，如图3-89所示。

有时在焊缝上形成气泡，如图3-90所示。原因是焊缝太热，涂料的黏度有点高。解决方法，焊后加冷却装置，或降低一点黏度。

d.马口铁边缘焊缝区覆盖不好：焊接的质量对液体涂料涂层的保护影响很大。此故障的原因及解决方法：|焊缝有飞溅，稍微增加焊缝搭接量，或减少焊接电流，从而使焊缝光滑，有利于焊缝补涂；涂料黏度不够。解决方法，增加涂料黏度，及相应增加涂料温度。

③过喷。在焊缝补涂带的外面有一些过喷的涂料，这样将影响美观(见图3-91和图3-92),有时这些涂料不易固化。原因及解决方法：1液体涂料的黏度太低，应提高黏度；2喷嘴的型号不对，即所选喷嘴的型号喷宽度太窄，造成喷嘴到焊缝的距离太远，从而使雾化的涂料散落到罐身的其它处。选择用正确的喷嘴型号。

④喷溅。补涂带太细，并伴有两端飞溅(见图3-93)。原因及解决方法：1、喷涂压力太低或管路堵塞，提高压力。检查管路；2、涂料黏度太高。应降低黏度，提高涂料加热器温度；喷嘴离罐身太近。应调高喷嘴。