Напыление пластика. Установки и технология

НАСТОЯЩЕЕ время широко применяются тонкослойные пластиковые покрытия, которые получают на поверхности металлических изделий путем напыления порошкообразных полимеров.

Для напыления пластмассового покрытия используются различные способы: окунание изделий в порошкообразный полимер, который находится в псевдоожиженном виде (вихревой, вибрационный и электрофоретический методы); * струйные методы (газопламенный, струйный беспламенный, центробежный, электростатический).

напыление пластика, напыление пластмассы, методы напыления

Наиболее простой метод напыления вихревой. Он позволяет получить равномерное по толщине пластмассовое покрытие. Принципиальная копмоновка установки вихревого напыления, разработанной в Киевском технологическом институте легкой промышленности, показана на рис. 1. Сжатый газ (азот) из баллона 1 через редуктор 2 поступает в нижнюю часть камеры 7, которая отделена от рабочей камеры 4 пористой перегородкой 3. Газ поднимает полимерный порошок, образуется как бы кипящая среда, объем которой по сравнению с первоначальным объемом порошка, находящегося в спокойном состоянии, увеличивается более чем в 2 раза. Азот подается как в нижнюю часть камеры, так и в кольцо 6 с отверстием, что обеспечивает (более равномерную плотность взрыхленного порошка. При погружении в порошок нагретой металлической детали происходит быстрое оплавление полимера на ее поверхности. Для удаления пыли, поднимаемой при работе установки, в верхней части камеры 4 смонтирована кольцевая труба 5 с отверстиями. Пылесос 8 создает в трубе вакуум, что способствует отсосу пыли.

Детали с тонкими стенками не способны накопить много тепловой энергии, тепла недостаточно для расплавления налипшего порошка пластика и получения качественного покрытия, поэтому рекомендуется предварительно подогревать как порошок, так и подаваемый в рабочую камеру воздух.

В установках для вихревого напыления обычно применяются печи с терморадиационным нагревом деталей. В них трудно проводить скоростной, высокотемпературный нагрев. Гораздо целесообразнее использовать печи с индукционным нагревом. Наиболее распространенными остаются электропечи без конвекции и с конвекцией горячего воздуха.

Другая установка для вихревого напыления с печью индукционного обогрева, показана на рис. 2 (1 — аппарат вихревого напыления; 2 — корпус нагревательной печи; 3 — индуктор; 4 — штуцер для установки термопары; 5 — покрываемая деталь; 6 — устройство для подъема и опускания детали; 7 — бортовой отсос; 8 — вентиль сжатого воздуха).

В рабочем пространстве такой установки поддерживается постоянная температура. Минимальный путь детали из зоны нагрева до взвихренного слоя способствует снижению тепловых потерь.

напыление пластика, напыление пластмассы, методы напыления

Методом вихревого напыления можно наносить покрытия на внутренние поверхности толстых втулок с изоляцией снаружи, на тонкостенные втулки с изоляцией торцов, на секторы I составного подшипника с общей наружной обоймой в виде кольца, цапфы вала с изоляцией участков, не подлежащих нанесению покрытий, тонкостенные пластины, соединенные попарно, с проложенной между ними массивной пластиной для увеличения теплоемкости и другие детали более сложной конфигурации.

Способ вихревого напыления имеет ряд преимуществ перед лакокрасочными и гальваническими способами: высокую производительность; возможность нанесения покрытия на детали сложной конфигурации; легкость автоматизации процесса; отсутствие потерь порошка и т. д. Но этот метод нельзя применять для напыления поверхности изделий с глухими внутренними полостями, задерживающими свободный выход газа. При этом образуется воздушная подушка, которая препятствует контактированию порошка с металлической поверхностью.

Этого недостатка лишен вибрационный метод напыления. Он основан на способности сыпучих материалов приобретать при вибрировании свойство текучести. Установка для нанесения покрытий этим способом состоит из вибратора 1 (рис. 3) и сосуда с порошком 2. Такие установки можно рекомендовать для нанесения антифрикционных и износостойких пластиковых покрытий на поверхности деталей, работающих в узлах трения машин и механизмов (кулачков, эксцентриков, шестерен).

Отказ от применения сжатого воздуха для разрыхления порошка при вибрационном способе напыления позволил получать более толстые пластмассовые покрытия; снизить предварительный нагрев деталей на 15—20°С; применять пластмассовый порошок любой дисперсности и покрывать внутренние поверхности деталей с дном.

При нанесении пластиковых покрытий на мелкие детали вибрационные колебания сообщаются только детали. Устройство для нанесения таких покрытий показано на рис. 4. Деталь 7 с помощью щипцов 6 вибратора 5 помещают на поверхности полимерного порошка в сосуде 3. Для удобства пользования вибратор снабжен рукояткой 4 и амортизатором 2. При его включении в месте контакта детали с порошком создается зона 1 псевдоожиженного порошка, что обеспечивает легкое ее погружение в порошок.

Принцип действия установки вибровихревого напыления, заключается в том, что аппарат для напыления полимеров вихревым методом инсталирован на мембрану, которая при включении электромагнитного вибратора создает вертикальное перемещение — с амплитудой 10—100 колебаний в секунду. Этим способом целесообразно наносить антикоррозионные и декоративные покрытия.

напыление пластика, напыление пластмассы, методы напыления

напыление пластика, напыление пластмассы, методы напыления

 

В тех случаях, когда затруднительно получить однородный кипящий слой порошка, применяют электрофоретический метод напыления, основанный на явлении электрофореза.

Для этого в ванну дополнительно опускают по обеим сторонам детали 2 (рис. 5) два металлических электрода 1, на которые подается отрицательный заряд высокого потенциала. Положительный полюс источника напряжения и деталь заземляют. В результате на деталь устремляются под действием сил электрического поля заряженные частицы. Установка предназначена для получения покрытий при массовом изготовлении запчастей с целью повышения их сопротивления коррозии, повышения износостойкости и т. д.

Если изготовление оборудования, необходимого для осуществления напыления в кипящем слое, сложно и невыгодно, применяют струйные методы напыления пластмасс. Наиболее перспективным является электростатический метод, основанный на прилипании заряженных частиц пластика на поверхности детали, имеющей противоположный знак.

При этом используется воздействие коронного разряда,который образуется при пропускании постоянного тока высокого напряжения. В качестве источников такого тока применяются высоковольтные выпрямители с напряжением до 50 кВ. Ток короткого замыкания необходимо поддерживать около 300 мкА. Иногда вместо высоковольтных выпрямителей целесообразно использовать генераторы высокого напряжения.

напыление пластика, напыление пластмассы, методы напыления

На рис. 6 показана схема процесса нанесения покрытий с помощью пневматических пульверизаторов, в которых порошок полимера подается в электрическое поле под действием сжатого воздуха. Из сопла 2 под небольшим избыточным давлением (0,8—1 атмосферы) порошок подается в пространство между двумя электродами: металлической сеткой 1, на которой возникает коронный разряд, и деталью 3, закрепленной на конвейере, проходящем через нагревательное устройство 4. Распыленные частицы полимера получают отрицательный заряд и оседают на поверхности деталей. Тонкослойные пластиковые покрытия можно получать при использовании внешнего электрического поля на движущиеся частицы пластиков в псевдоожиженном слое. Для этого можно применять любые  аппараты, в которых можно добится взвихривания порошка.

Напыление пластмассовых покрытий можно также осуществлять центробежным способом, исключающим применение сжатого воздуха или инертного газа. Этот способ основан на действии центробежных сил, создаваемых специальным полым перфорированным ротором с большим количеством отверстий, через которые вылетают частицы порошка, находящегося внутри ротора. Этот метод используется для напыления внутренних цилиндрических поверхностей изделий, диаметр которых достаточен для прохода ротора.

Пластмассовые покрытия методом напыления могут быть получены как вручную, так и на лоточных конвейерных линиях. Так, для нанесения бутварных покрытий вихревым способом на Пензенском машзаводе изготовлена специальная установка и контрольно-регулирующая аппаратура (рис. 7). Она подключается к цеховой воздушной сети или к баллону 8 с нейтральным газом • (азотом). Основной частью установки является стальная ванна 2 цилиндрической или прямоугольной формы, в которую помещают деталь 4. Ванна состоит из двух частей, соединенных болтами по фланцам, между которыми зажата пористая перегородка 3 из керамики, технического войлока, микропористых пластмасс или стеклоткани.

Для нагрева покрываемых деталей до температуры 900°С в установке используется электропечь 1. Небольшие детали удобно нагревать в сушильных шкафах. Для очистки воздуха от паров воды и масла в установке применяется масловодоотделитель 6.

напыление пластика, напыление пластмассы, методы напыления

 

Контрольно-измерительная аппаратура состоит из редуктора давления Р, который устанавливают на газовом баллоне 5, снижающего давление со 150 до 4—5 атм, и манометров 7 высокого и низкого давления, размещенных на столике II

Эти установки надежны в работе, просты по конструкции и обслуживанию и могут быть изготовлены без больших затрат. При помощи их можно «наносить тонкослойные -пластиковые покрытия с целью защиты от коррозии (химическое оборудование, трубы, арматура), повышения антифрикционных и износостойких свойств деталей в парах трения (втулки подшипников, вкладыши, опоры, шарниры), с целью электро- изоляции, а также декоративные покрытия. Для напыления можно использовать многие термопластичные полимеры — полиэтилен, поливинилбутирал, полистирол, полиамид, эпоксидную смолу и др. Применение тонкослойных пластмассовых покрытий позволяет сэкономить большое количество цветного металла и нержавеющей стали, сократить трудоемкость и стоимость изготовления деталей.

Высокая эффективность достигается при использовании автоматизированных конвейерных линий и механизированных установок. Так, внедрение на Калининском вагоностроительном заводе механизированной установки для вихревого напыления декоративных покрытий металлических деталей позволило повысить производительность труда в 4—5 раз по сравнению с ручным способом. По сравнению с гальваническим методом предохранения металлических деталей с помощью слоя хрома или никеля себестоимость покрытий, полученных нанесением порошка поливинилбутирала, снижается в 2— 3 раза.

Автор

Виталий Сыроед

Виталий Сыроед

------ Наша официальная группа Вконтакте https://vk.com/club150627016 Обо мне 32 года,женат, есть ребенок.Эксперт по лечению артрозов, артритов и аллергий без таблеток и дорогих добавок. Хобби — изготовление различных полезных приспособлений и предметов, чтение, занятия физ. упражнениями, бег. +380960030982

Напыление пластика. Установки и технология: 1 комментарий

  1. Добрый день
    Есть ли возможность покрыть теплообменник каким-то полимером стойким к серной кислоте 1,27
    Спасибо

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *