Гост р 53734.1-2014 (мэк 61340-1:2012) электростатика. часть 1. электростатические явления. физические основы, прикладные задачи и методы измерения

Трибостатическое напыление

Технология порошковой окраски трибостатическим напылением.

Рис. 4 — Трибостатическое напыление — зарядка трением.

В отличие от электростатического напыления, в данной системе нет генератора высого напряжения для распылителя. Порошок заряжается в процессе трения.

Одним из лучших акцепторов в трибоэлектрическом ряду является политетрафторэтилен (тефлон), он обеспечивает хорошую зарядку большинства порошковых красок, имеет относительно высокую износоустойчивость и устойчив к налипанию частиц под действием ударов.

Рис. 5 — Отсутствует эффект клетки Фарадея

В распылителях с трибостатической зарядкой не создается ни сильного электрического поля, ни ионного тока, поэтому отсутствует эффект клетки Фарадея и обратной ионизации. Заряженные частицы могут проникать в глубокие скрытые проемы и равномерно прокрашивать изделия сложной конфигурации.

Распылители с использованием трибостатической зарядки конструктивно более надежны, чем пистолеты распылители с зарядкой в поле коронного разряда, поскольку они не имеют элементов, преобразующих высокое напряжение. За исключением провода заземления, эти распылители являются полностью механическими, чувствительными только к естественному износу.

Таблица. Характеристики основных типов конверсионных покрытий.

Тип фосфатного покрытия Цвет Слой (г/м2) Толщина (мкм) Пористость(%) Твёрдость по карандашу
Железофосфатное Fe3(PO4)2·8H2O Синий От 0,1 до 0,5 От 0,1 до 0,5 От 0,5 до 1 Н
Цинкжелезофосфатное Zn2Fe(PO4)2·4H2O Умеренно серый От 10 до 30 От 5 до 15 От 0,05 до 0,4 НВ
Цинкфосфатное Zn3(PO4)2·4H2O Серый От 2 до 10 От 1 до 5 От 0,05 до 0,5 От НВ до >Н
Цинккальцийфосфатное Zn2Ca(PO4)2·2H2O Светло серый От 1,5 до 6 От 1 до 3 От 0,05 до 0,4 От НВ до >Н
Марганецфосфатное (MnFe)5H2(PO4)4·4H2O Тёмно серый От 8 до 40 От 3 до 25 От 0,5 до 3 От В до >НВ

Электростатика порошкового окрашивания

Порошковое покрытие

Порошковое окрашивание – это метод нанесения электрически заряженной порошковой краски на заземленное металлическое изделие, например, алюминиевый профиль. Порошок электростатически притягивается к изделию  и оседает тонким слоем на его поверхности. Затем изделие вместе с нанесенным слоем порошка помещают в печь, где этот порошок «запекается» в прочное и долговечное покрытие.

Зарядка порошка

В большинстве систем электростатического окрашивания зарядка частиц порошка производится с помощью коронного разряда (рисунок 1). Взвешенный порошок подается сжатым воздухом на выход из напылительного пистолета. Здесь находится так называемый зарядный электрод, который находится под высоким (до 100 киловольт) электрическим напряжением, обычно отрицательным. На острие этого электрода создается область с большим количеством отрицательных свободных ионов – коронный разряд или «корона». Частицы порошка проходят через эту область, захватывают эти свободные отрицательные ионы и получают за счет этого отрицательный заряд. Силы электрического поля и поток сжатого воздуха толкают эти заряженные частицы порошка в направлении заземленного изделия.

Рисунок 1 – Принцип электростатического напыления порошка методом “корона”

Осаждение порошка на изделие

Большинство материалов, применяемых для порошковых покрытий, являются сильными диэлектриками. Когда такая заряженная частица порошка подходит к металлической поверхности, например, алюминиевого профиля, она индуцирует в металле заряд такой же величины, но противоположной полярности (рисунок 2) .


Рисунок 2 – Зеркальный заряд

Это происходит потому, что под действием отрицательного заряда частиц порошка электроны проводимости внутри металлического изделия отталкиваются от его поверхности и уходят по электрической цепи заземления в землю. Вблизи поверхности изделия образуется область с избыточным положительным зарядом, равным по величине отрицательному заряду частиц порошка.

Зеркальный заряд и заземление

Этот положительный заряд называют «зеркальным зарядом». Эти два заряда равной величины и противоположной полярности располагаются один напротив другого по обе стороны металлической, например, алюминиевой, поверхности. Они притягивают друг друга и удерживают частицу порошка на металлической поверхности .

Для быстрого образования зеркального заряда свободные электроны должны быстро и свободно “выталкиваться” из изделия в землю

Именно поэтому хорошее заземление так важно для электростатического порошкового окрашивания

Установка — электростатическая окраска

Схема установки для ручного электроокрашивания.

Установки электростатической окраски УЭРЦ-1 характеризуются вращающимися распылительными головками, по периферии которых заряженная краска сбегает за счет центробежной силы.

План электроокрасочной камеры.

На установках электростатической окраски окрашиваются различные изделия, в том числе корпуса электрических машин и аппаратов.

На установках электростатической окраски окрашиваются самые различные изделия: кожухи электрических машин и аппаратов, холодильников, корпуса швейных машин, часов-будильников, комбайнов, автомашин, рамы велосипедов, галоши и многие другие.

Все элементы установки электростатической окраски, подлежащие заземлению ( камера, стойки к пневматическим распылителям, конвейер, вентиляционная система и др.), заземляются согласно правилам заземления высоковольтных установок.

Все элементы установки электростатической окраски, подлежащие заземлению ( камера, стойки к пневматическим распылителям, конвейер, вентиляционная система и др.), заземляются согласно правилам заземления, установок высокого напряжения.

Для окраски листового металла используют установки электростатической окраски, основанные на том же принципе, что и установки электроручного распыления. Такой метод дает очень высокое качество окраски, но требует сложного и дорогостоящего оборудования и надежной эксплуатации. Он пригоден только для воздуховодов, соединяемых на фальцах, так как при изготовлении сварных воздуховодов краска на листах обгорает и требуется дополнительная подкраска выгоревших участков краски на изделиях.

Основные блокирующие устройства в схемах управления установки электростатической окраски обеспечивают невозможность: 1) включения высокого напряжения посторонними лицами или лицами, у которых нет ключа от запирающейся пусковой кнопки; 2) пуска конвейера без предупредительного звукового сигнала и последующей выдержки времени в течение 5 — 15 сек; 3) включения высокого напряжения в тех случаях, когда не подано напряжение на нить накала кенотрона, разомкнуты защитные блок-контакты ( 1БК на рис. 5 — 4) на ограждении окрасочной камеры и кабины с высоковольтным оборудованием, регулятор высокого напряжения не находится в исходном положении ( разомкнут контакт 2БК в схеме рис. 5 — 4); 4) включения распыления при выключенной вентиляции, неподвижном конвейере, выключенном высоком напряжении; 5) включения высокого напряжения при выключенной вентиляции.

READ  Выбор указательных реле серии рэу-11

Основные блокирующие устройства в схемах управления установки электростатической окраски обеспечивают невозможность: 1) включения высокого напряжения посторонними лицами или лицами, у которых нет ключа от запирающейся пусковой кнопки; 2) пуска конвейера без предупредительного звукового сигнала и последующей выдержки времени в течение 5 — 15 с; 3) включения высокого напряжения в тех случаях, когда не подано напряжение на нить накала кенотрона, разомкнуты защитные вспомогательные контакты ( БК.

План электроокрасочной камеры.

На рис. 5 — 2 показана принципиальная схема установки электростатической окраски. Отрицательный потенциал подводится к коронирующим электродам распылителей от специального высоковольтного выпрямительного устройства 6, размещаемого обычно на крыше электроокрасочной камеры. Краска поступает к распылителям из бачка 7 с мешалкой через дозирующее устройство 9, снабженное шестеренчатым или диафрагменным насосом.

Кроме перечисленных блокирующих и сигнализирующих устройств, в установке электростатической окраски должно быть предусмотрено следующее: невозможность включения распылителей при выключенной вентиляции, неподвижном конвейере и включенном высоком напряжении; включение высокого напряжения при выключенной вентиляции.

Схема установки для ручной электроокраеки.| Принципиальная схема электростатического генератора.

В качестве источников питания установок электростатической окраски применяют выпрямительные устройства высокого напряжения ( например, на 140 кВ и 5 мА) и электростатические генераторы.

Технология

Впервые электростатический распылитель был использован в 1941 году американским изобретателем Г. Рансбургом. Методика подразумевала использование электрических полей, по которым передвигаются заряженные частицы краски. Жидкий лакокрасочный материл вступает во взаимодействие с электродом, расположенным в пистолете, в результате чего краске передается высоковольтный отрицательный заряд (60-100 кВт). Заряженные частицы, выйдя из сопла краскопульта, направляются по линиям электростатического поля к заземленному изделию, на которое наносится ЛКМ.

Окрасочный факел возникает благодаря обоюдному отталкиванию заряженных частиц лакокрасочного материала

Важное отличие данной технологии от других методов состоит в отсутствии необходимости в красочном тумане, так как частицы направляются по заданным линиям. Коэффициент переноса краски может колебаться от 70 до 98 процентов

Показатель переноса зависит от проводимости окрашиваемого материала, формы изделия и других косвенных факторов.

Электростатический способ позволяет сократить расход ЛКМ, а сам процесс покраски делает проще. При окрашивании металлических труб традиционным способом нужно несколько раз переворачивать изделие. В случае же с электростатическим пистолетом деталь поворачивать нет необходимости, так как заряженные частицы направляются по силовым линиям и легко огибают препятствия. Окрашивание осуществляется очень равномерно, поскольку на уже обработанном месте краска отталкивает излишки поступающего материала.

Преимущества и недостатки электростатического метода нанесения лакокрасочных материалов

Достоинства электростатического метода
нанесения краски и лака

  • экономия ЛКМ, особенно при окраске изделий, имеющих
    множество деталей с малой площадью поверхности (например,
    стулья, оконные рамы)
  • быстрое нанесение благодаря лучшему окрашиванию проблемных
    мест детали, высокому коэффициенту переноса ЛКМ, возможности
    окрашивания одновременно и с тыльной стороны
  • хорошее качество покрытия: однородный слой ЛКМ одинаковой
    толщины
  • улучшенные санитарно-гигиенические условия труда маляра,
    значительное снижение лакокрасочного тумана
  • экологичность: уменьшение выбросов летучих веществ в
    атмосферу уменьшение затрат на обслуживание рабочего места,
    кабины (замена фильтров)

Недостатки электростатического метода
нанесения краски и лака

К недостаткам электростатического метода нанесения ЛКМ относят:

  • при регулировании определённых параметров, таких как электрическое напряжение, электропроводность ЛКМ, давление в системе, скорость воздуха, расстояние пистолета до окрашиваемой поверхности, требуется предельная аккуратность. Если эти параметры не соблюдаются достаточно точно, то потери лакокрасочных материалов возрастают
  • окрашиваемое изделие должно иметь простую геометрическую форму. Острые углы создают зоны электростатической тени, которые отклоняют капельки материала, не позволяют им ложиться на поверхность и приводят к формированию неоднородного покрытия. Кроме того, электростатическое поле не образуется внутри углублений и пустот, поэтому нанесение на такие элементы ЛКМ электростатическим способом невозможно
  • должна обеспечиваться в определённых пределах проводимость наносимого материала и окрашиваемою изделия. Если нанесенный материал не будет сохранять отрицательно заряженные частицы (большая проводимость, слишком быстрый разряд на землю), то облако распылённого материала будет слишком сильно притягиваться ближайшей окрашиваемой поверхностью, и прокрас противоположной стороны будет недостаточен. И наоборот, если нанесённый материал будет сохранять исходный отрицательный заряд (малая проводимость, слишком медленный разряд на землю), то наносимый материал будет отражаться и возвращаться к той точке, из которой он был распылён, осаждаясь на оператора и на стены покрасочной кабины
  • не применимо к материалам с высокой вязкостью (не более 30 сек. DIN4).

Краскопульт «Star 3001»

В качестве примера разберем краскораспылитель «Star 3001». В данном аппарате применяется каскадный способ образования высокого напряжения. Изготавливаются как механические, так и автоматические модификации оборудования. Обе модели могут работать как с безвоздушным распылением, так и с воздушной смесью.

READ  Краткий конспект на тему "припои и флюсы, применяемые при пайке"

Для водорастворимых ЛКМ и для красок на базе растворителя также существуют отдельные модификации. Каждая модель, в зависимости от ее предназначения, может значительно отличаться по используемым в ней материалам, а также иметь свои конструктивные особенности.

Таким образом, ассортимент оборудования широк, поэтому перед покупкой нужно определиться с тем, как будет использоваться электростатический пистолет. Аппарат «Star 3001» предназначен для работы с ЛКМ на водной основе. Это означает защищенность устройства от короткого замыкания, поскольку конструкция произведена из специального материала. А вот для работы с органическим растворителем «Star 3001» не подходит, поэтому нужно поискать модификацию, корпус которой инертен по отношению к растворителям.

Проблема с контуром Фарадея в распылителе данной модели решается отключением электропитания. При отсутствии питания ЛКМ распыляется только под воздействием давления. Клавиша управления напряжением располагается прямо на корпусе краскопульта, что очень удобно. Кроме того, давление можно контролировать своими руками — достаточно нажать на курок. Пистолет также оснащен памятью, благодаря чему поддерживается до трех вариантов электростатического поля на каждый вид краски.

Немаловажный параметр любого применяемого лакокрасочного материала — электрическая сопротивляемость. Вместе с аппаратом «Star 3001» поставляется зонд, который тестирует ЛКМ на сопротивляемость, тем самым обеспечивая наилучший показатель для электростатического поля.

Несмотря на техническую оснащенность, такой краскораспылитель отличается простотой обслуживания. Корпус легко разбирается, после чего все механизмы доступны визуальному наблюдению. В случае поломки замене подлежат любые детали пистолета. Это обстоятельство позволяет упростить ремонтные работы, а также удешевить их.

Следует отметить малый вес устройства — всего 900 граммов. Благодаря легковесности, работать с аппаратом физически не тяжело, а за счет эргономичной рукоятки еще и удобно.

Для промышленного применения разработана модификация «LARIUS 2 Paint Systems». В такой системе применяется двойная диафрагма, за счет которой краска нагнетается под малым давлением.

Как снять статическое электричество с волос и одежды в быту

Сразу оговорюсь, что, если при касании к посудомоечной машине, стиральной машине, плите, умывальнику или ванной у вас происходит щекочущий электроудар, возможно дело не в статическом электричестве, а в отсутствии заземления указанных деталей вашего интерьера.

Можно взять мультиметр и измерить с его помощью напряжение между металлическими частями бьющегося током устройства и землей. Если бьет часто и неприятно, то вполне может оказаться вольт 110, которые естественно необходимо устранить самому или обратившись к электрику ЖЭСа. Неспроста нельзя ставить плиту рядом с раковиной на кухне. Это дело серьезное — лучше вызвать спецов, чем страдать от последствий.

Хотя с другой стороны, если Вы накопили на себе статический заряд, то вполне он мог разрядиться о металлические детали электроприборов или рукомойника. Но, если это происходит на постоянной основе — сделайте выводы и примите мере по противодействию негативным факторам.

Основные два способа борьбы со статическим электричеством на бытовом уровне — это увлажнение или разряжение о металлические предметы.

Синтетическая (нейлон, лавсан, капрон) одежда трется о наше тело, в результате и создается статическое электричество. Шелковая рубашка при стирке трется о металлический барабан стиральной машины. Что касается снятия заряда с одежды, то существуют следующие советы:

  • использование спреев-антистатиков или лака для волос, главное не наносить лак туда, где он может испортить материал
  • отказ от ношения синтетики (но это так себе совет…)
  • средства для стирки с антистатическим эффектом
  • добавление при стирке теннисных или специальных шариков, либо 1-2 ложки столовой соды
  • использование металлических вешалок, булавок для контакта с одеждой
  • если стреляет куртка зимняя, смочите руки и проведите по ней (смахните электроны так сказать, хотя это совсем не такой процесс)
  • засунув вещь в холодильник, Вы опять же её увлажните, что благоприятно поможет убрать накопившиеся электроны

При наэлектризованности же волос, рекомендуется произвести следующие процедуры:

  • использовать деревянные или металлические расчески, гребни для приведения прически в порядок
  • антистатик для волос, увлажнитель, руку намочите и проведите
  • чтобы обезопасить кожу, нанесите на нее крем, Вы создадите защитный слой, который не даст коже тереться об одежду создавая условие для высвобождения свободно накопленного заряда

Плюс поспрашивайте близких или друзей — у каждого найдется свой способ защиты от статического электричества.

Применение технологии в России

Технология электростатической покраски характеризуется множеством достоинств. Однако в российских условиях применение электростатического распыления пока не нашло массового применения. Основная причина в отсутствии достаточного количества квалифицированных специалистов. Само по себе оборудование отличается сложным устройством, им надо уметь пользоваться, в противном случае вместо электростатического напыления краска будет распыляться обычным образом, что не даст планируемого эффекта.

Еще одна сложность — поиск ЛКМ с нужным уровнем электропроводности. Если показатель будет отличаться от заданного, его можно поменять, но в любом случае без исходной информации не обойтись. При этом выяснить уровень электропроводности зачастую невозможно ни у продавцов, ни у производителей. В результате единственный выход — покупка ЛКМ западного производства, которые существенно дороже отечественных образцов.

Следующий важный фактор — обеспечение качественного заземления. В большинстве случаев это условие должным образом не выполняется. При отсутствии же заземления маляр будет красить не только поверхность, но и самого себя.

Электростатическая окраска, безусловно, имеет большие перспективы применения. В продаже имеется необходимое оборудование, а технология является хорошо изученной. Однако для большего распространения нанесению краски электростатическим способом нужно специально обучаться, а затем проверять знания на практике.

READ  Гост 2.702-2011 ескд. правила выполнения электрических схем

Проверка заземления

Мегаомметр для измерения заземления

Прибором, который применяют для измерения непрерывности электрической цепи до изделия до заземления, является омметр, который имеет мегаомную шкалу. Этот прибор может быть обычным вольт-омметром или мегаомметром (мегометром). Для измерения электрического сопротивления электрических цепей обычный вольт-омметр применяет источник питания низкого напряжения (около 9 вольт). Этого прибора вполне достаточно для проверки обычной электрической цепи, однако он не годится для проверки заземления системы порошкового окрашивания .

Мегаомметр первоначально был разработан для проверки обмотки электродвигателй и изоляции проводов. Этот прибор лучше подходит для контроля заземления системы порошкового окрашивания, так как его источник питания обычно дает напряжение 250, 500 или 1000 вольт. Это более высокое напряжение обеспечивает необходимую силу тока, которая требуется для измерения сопротивления цепи до заземления в системах порошкового окрашивании .

Перед тем, как применять этот мегаомметр, необходимо внимательно прочитать инструкцию по его эксплуатации и строго ей следовать, что бы избежать удара электрическим током, а также обеспечить получение правильных результатов измерения электрического сопротивления. Для проверки заземление во всей системе порошкового окрашивания обычно применяют два достаточно длинных медных провода и два зажима типа «крокодил».

Как проверяют заземление

В первую очередь, важно проверить заземление здания, чтобы убедиться, что вы имеете нормальную цепь заземления. Чтобы проверить точку подсоединения к заземлению, нужно соединить один провод со стержнем заземления, а другой провод к вашей точке подсоединения к заземлению

Этой точкой подсоединения к заземлению может быть, например, опорная стальная конструкция конвейера или любое металлическое устройство, которое соединено с землей.

Чтобы проверить сопротивление заземления подсоединяют один тестовый провод к проверенному заземлению здания, а другой – к изделию, установленному на подвеске системы порошкового окрашивания (рисунок 3а). С точки зрения безопасности это показание сопротивления заземления должно быть не более 1,0 МОм. Это сопротивление заземления, которое включает всю цепь:  изделие, подвески, шарниры и все компоненты конвейера.

Если сопротивление заземления превышает 1,0 МОм, то нужно перенести тестовый провод от изделия и подсоединить его к следующему элементу этой «электрической цепи» – контакт подвески (рисунок 3б).

Если показание прибора будет все еще выше 1,0 МОм, то нужно продолжать тестировать каждую следующую точку контакта этой цепи – кронштейны, ролики, цепи, направляющие и т. п., пока не будет получен положительный результат измерения сопротивления заземления (рисунок 3в).

а

б

в
Рисунок 3 – Замеры электрического сопротивления заземления:
а – на изделии, б – на подвеске, в – на конвейере

Выполняя последовательно эти действия, можно точно определить, где пропадает заземление, и какая часть системы порошкового окрашивания требует чистки и технического обслуживания.

Смотрите видео электростатической покраски мебели из дерева

Видео.1. Электростатическая покраска мебели из дерева

Окрашиваемое изделие размещается на металлическом столе, к которому присоединён заземляющий кабель. Для того, чтобы попадающие на окрашиваемый объект заряды могли стекать через заземление, древесина или же нанесённый ЛКМ должны иметь определенную электрическую проводимость. Для проводимости древесины её влажность должна быть не менее 14%.

Рекомендуемое удельное
электрическое сопротивление лакокрасочных материалов

Рекомендуемое удельное электрическое сопротивление ЛКМ лежит в пределах 5х10 ^4 — 5х10^6 Ом. * м. Оптимальная величина его зависит от конкретных условий применения.

Существуют специальные добавки, снижающие сопротивление ЛКМ при необходимости. Выпускаются специальные измерители удельного сопротивления ЛКМ.

Из-за того, что одинаково заряженные частицы отталкиваются друг от друга, в капельках возникает внутреннее расталкивание, имеющее следствием их дальнейшее разделение. Это измельчение не зависит от давления в системе, поэтому материал может быть хорошо распылён и при низком давлении. Однако, это накладывает ограничения на применение метода для нанесения материалов с высокой вязкостью.

Заряженные частицы ЛКМ летят, направляемые электрическими силами, к заземлённому изделию, в том числе на тыльную его сторону. Это позволяет окружить изделие потоком материала и окрасить даже тыльную часть, тем самым ещё больше сокращая потери ЛКМ.

В случае стульев, например, на тыльную часть, попадает обычно до 30% материала, нанесённого на лицевую часть. Таким образом происходит направленный перенос ЛКМ от пистолета до поверхности детали, значительно сокращающий потери материала в случае решётчатых изделий, и повышающий тем самым производительность.

Пример системы распыления в электростатическом поле

Для примера, обычная система распыления в
электростатическом поле включает в себя насос подачи ЛКМ, краскораспылитель с двумя шлангами и блок питания.

Блок питания преобразует переменный ток 220 В в постоянный ток низкого напряжения (12 В), при этом предусмотрена регулировка выходного напряжения и система защиты, блокирующая высокое напряжение при приближении краскопульта к заземлённым поверхностям.

Рис. 2. Электростатическая система
нанесения краски от фирмы Kremlin

Маневренный, легкий кабель обеспечивает подачу низкого напряжения 12 В на миниатюрный высоковольтный генератор, встроенный в пистолет. Этот генератор создаст высокое напряжение на заострённом электроде, расположенном в области распылительной головки пистолета.

Регулировка на блоке управления дает возможность изменять высокое напряжение на электроде пистолета в пределах 20 000 — 85 000 В.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: