Покрасочные пистолеты (краскопульт)

05.11.2015

Особенности пневматического нанесения

    Пневматический метод нанесения лакокрасочных материалов получил наибольшее распространение в авторемонтной отрасли. Данный метод относительно прост, он существенно повышает технологичность процесса окраски, ускоряет его. В свою очередь, стремление снизить непродуктивный расход материала, улучшить декоративные качества получаемого лакокрасочного покрытия приводит к появлению новых, более совершенных технологий распыления, нового, более совершенного, экологичного и экономичного оборудования.

   При пневматическом нанесении лакокрасочный материал расщепляется потоком сжатого воздуха, проходящего через окрасочный пистолет под большим давлением. Как раз величина этого давления и определяет тип окрасочного оборудования. Сегодня различают несколько таких типов. Основными из них являются: конвенциональное распыление при высоком давлении сжатого воздуха, распыление при низком давлении сжатого воздуха (система HVLP – High Volume Low Preassure - высокий объем, низкое давление) и распыление при среднем давлении сжатого воздуха (так называемая оптимизированная система LVLP- Low Volume Low Pressure- низкий объём, низкое давление).

   Общим для них является то, что сжатый воздух под большим давлением подается в окрасочный пистолет и, проходя через воздушную головку, до мельчайших частичек расщепляет лакокрасочный материал, образуя  аэрозоль, который формирует окрасочный факел, вытекающий из сопла. Частички в составе факела долетают до окрашиваемой поверхности и осаждаются на нее, тем самым, создавая лакокрасочное покрытие.

   При этом следует учитывать, что в большинстве своем частички не долетают до окрашиваемой поверхности, образуя окрасочный туман, оседающий вне окрашиваемой поверхности, что приводит к значительному увеличению непродуктивного расходования материала. Поэтому основным направлением совершенствования пневматического окрасочного оборудования было повышение коэффициента переноса окрасочных материалов. От него зависит не только экономичность подобного метода окраски, но и, что становится немаловажным с учетом того, что работы ведутся синтетическими сольвентными красками, экологичность этого процесса.

   А началось все с изобретения Алленом де Вилбиссом во второй половине XIX в. самого принципа пневматического распыления. Знакомый с основными постулатами гидро- и аэродинамики, он впервые применил этот принцип для более эффективного лечения пациентов жидкими лекарственными формами.

   Его сын, Томас де Вилбисс, нашел новое применение изобретению отца, при этом в значительной степени усовершенствовав пульверизатор, использовавшийся исключительно для медицинских целей. Так в 1907 г. появился первый ручной краскопульт, который как нельзя лучше подходил для начавшей успешно развиваться новой отрасли промышленности - автомобилестроения. С его помощью значительно повысилась производительность процесса окраски, его эффективность. Качество получаемого лакокрасочного покрытия как с декоративной, так и с прикладной точки зрения (износостойкость, прочность и т. д.) не то чтобы не пострадало, а стало, по оценкам современников, куда лучше.

Рассмотрим подробнее три основные системы пневматического нанесения.

Типология окрасочных пистолетов

Окрасочные пистолеты конвенциональной системы.

   Довольно-таки долгое время на протяжении почти всего XX века пневматические окрасочные пистолеты для нужд авторемонтной отрасли были представлены пистолетами одного типа - конвенциональными пистолетами высокого давления. Они работали при примерном входном давлении в 3-4 атм.

   Иногда можно услышать, что систему высокого давления называют еще прямой системой. Это обусловлено тем, что давление на входе в окрасочный пистолет примерно равнялось рабочему давлению на выходе, в каналах воздушной головки. Поэтому по подключенному на рукоятке манометру мы могли точно определить рабочее давление.

   Эти окрасочные пистолеты характеризовались достаточно маленьким потреблением сжатого воздуха, хорошим качеством распыления лакокрасочного материала и однородностью окрасочного факела. Тем самым обеспечивался хороший распыл, о котором до сих пор с умилением вспоминают маляры старшего поколения.

   Как мы знаем, любой компрессор, помимо основной общеизвестной и для многих определяющей характеристики - выходного давления, имеет еще одну, и очень важную, которую обязательно надо учитывать при выборе оборудования. Это его производительность, т. е. способность прокачивать через себя определенное количество сжатого воздуха. Так вот, пистолеты высокого давления конвенционального типа предъявляли очень скромные требования к компрессору, что устраивало как самих маляров, так и хозяев автосервисных предприятий, поскольку для их продуктивной и стабильной работы требовалось мало сжатого воздуха, а, следовательно, и не особо мощные компрессоры. Им достаточно было подавать примерно 300 л. в минуту.

   Но, кроме такого обильного количества плюсов, пистолеты высокого давления конвенционального типа имели один существенный минус. Их главным недостатком был очень невысокий коэффициент переноса, в среднем 30-35 % (хотя, в зависимости от амбиций производителей подобного оборудования, заявляемые характеристики иной раз доходили и до 45 %, но в любом случае это очень маленький коэффициент).

   Этот недостаток обусловлен именно самим принципом пневматического распыления. Определенное количество капелек расщепленного лакокрасочного материала не долетает до окрашиваемой поверхности. Чтобы снизить этот показатель, как раз и был реализован принцип высокого давления. Но он, в свою очередь, породил и противоположный эффект: капельки лакокрасочного материала, под большим давлением вылетающие из сопла конвенционального пистолета и с высокой скоростью ударяющиеся об окрашиваемую поверхность, в массе своей отражались от нее, увеличивая непродуктивный опыл.

   Да и воздушная головка имела не совсем совершенное строение, влияющее на продуктивность и эффективность работы. Два этих фактора в совокупности в основном и приводили к значительным потерям лакокрасочного материала при окраске. 

Окрасочные пистолеты системы HVLP.

   С подобной ситуацией не могли смириться природозащитные организации. Не попадающий на окрашиваемую поверхность перепыл, по их мнению, способствовал загрязнению атмосферы. Поэтому введение в начале 80-х гг. прошлого столетия новых, более жестких законов, касающихся охраны окружающей среды, вынудило производителей окрасочного оборудования разработать более совершенный с экологической точки зрения окрасочный пистолет.

   Им стал прибор, распыляющий лакокрасочный материал при низком давлении сжатого воздуха, так называемой системы HVLP. Характеризует данную систему (это и легло в ее название) низкое рабочее давление, примерно равное 2 атм. на входе и максимум 0,7 атм. на выходе. Причем внутреннее устройство оборудования таково, что если мы при помощи манометра, расположенного на ручке окрасочного пистолета, отрегулируем входное давление, выставив 2 атм., то гарантированно получим на выходе искомые 0,7 атм. Надо сразу оговориться, что это осуществляется только при полной исправности окрасочного пистолета.

Другой характерной особенностью окрасочных пистолетов системы HVLP является высокий коэффициент переноса материала, существенно минимизирующий непродуктивный перепыл и равняющийся, по некоторым данным ведущих производителей в этой области, 60-70 %. Это достигается как раз за счет того, что работает оборудование данного типа  на  достаточно низком  давлении сжатого воздуха. Следовательно, расщепленные частички лакокрасочного материала имеют на выходе из сопла очень невысокую скорость. Это приводит к образованию ровного факела, равномерно покрывающего окрашиваемую поверхность. Тонкую настройку ширины факела обеспечивает специальный регулятор на корпусе окрасочного пистолета.

   Уменьшить давление на выходе удалось за счет изменения конструкции воздушной головки. Выходные отверстия стали раза в три больше, чем у конвенциональных пистолетов высокого давления, да и сами воздушные каналы внутри пистолета увеличились. Но увеличение коэффициента переноса увеличило и риск образования подтеков. Поэтому при работе с оборудованием данного типа надо четко следовать инструкции производителя.

   Другим недостатком системы HVLP стали возросшие требования к производительности компрессора, установленного на малярном участке. Она должна быть существенно выше, чем у компрессора, работающего с оборудованием конвенционального типа. Это и понятно: маломощный компрессор не будет успевать за пистолетом и прогонять то количество воздуха, которое необходимо для его корректной работы. Отсюда же и необходимость постоянного контроля  за состоянием воздушной магистрали.

   Еще одно неудобство, которое доставляет маляру работа окрасочным пистолетом системы HVLP и о котором говорят многие специалисты (об объективности подобных заключений судить довольно сложно, но они имеют место быть), заключается в том, что незначительные ошибки в действиях маляра могут привести к некоторому ухудшению декоративных свойств получаемого лакокрасочного покрытия.

   Причем это ухудшение не всегда связано с несоблюдением жестких технологических требований, а в большей степени вытекает из самой технологии работы на низком давлении сжатого воздуха. Следствием является больший, чем в случае распыления на высоком давлении, размер расщепленных частичек лакокрасочного материала. Из-за этого, например, возникает неконтролируемая шагрень.

   Но как бы там ни было, плюсов у окрасочных пистолетов системы HVLP все равно намного больше, и они значительно существеннее, чем минусы.

Главные плюсы - существенное снижение перепыла и малое туманообрзование, приводящие к экономии до 30 % лакокрасочного материала.

Если, например, на окраску крыла ВАЗ-2109 при использовании конвенционального пистолета высокого давления в среднем уходило 200-250 г лакокрасочного материала, то применение окрасочного пистолета системы HVLP снизило это количество до 100-150 г. (Конечно, многое зависит от качества материла, техники, мастерства маляра и укрывистости автомобильной эмалевой краски.)

 Конечно, работая с таким оборудованием, надо скрупулезно следовать всем инструкциям производителя данного конкретного окрасочного пистолета. Следует помнить, что манометр, расположенный на рукоятке окрасочного пистолета, показывает динамическое давление на входе только при нажатом курке. Если курок отпущен, он покажет давление в воздушной магистрали.

   Давление распыления имеет очень большое значение. Его неправильная установка приводит к весьма плачевным последствиям. Здесь и потеря цветового оттенка, и отвратительное качество распыления, и другие негативные моменты. И регулировать это давление надо не на редукторе, а на самом пистолете, на входе, учитывая, что где-то 1 атм. теряется при длине шланга 10 м. и внутреннем диаметре 9 мм.

   Для того чтобы в окрасочный пистолет подавался специальный, подготовленный для использования сжатый воздух, в окрасочно-сушильной камере обязательно должен стоять фильтрующий модуль, состоящий из фильтра для удаления механических загрязнений, влаго-масло-отделителя, фильтра грубой очистки и заменяемого фильтра тонкой очистки.          Эффективная и корректная работа всех этих фильтров и регуляторов крайне важна, вследствие того, что окрасочные пистолеты системы HVLP чувствительны к перепадам давления. Скачки давления сильно влияют на факел и, соответственно, на результат окраски.лчто возс и так идеально чистый.

Окрасочные пистолеты системы LVLP.

   Как мы поняли из двух предыдущих глав, окрасочные пистолеты конвенционального типа распыления при высоком давлении и окрасочные пистолеты системы HVLP наряду с положительными моментами, характеризующими их, имеют и достаточно слабых сторон. Попыткой совместить позитивный опыт, накопленный при использовании конвенционной системы и системы HVLP, стала оптимизированная технология распыления лакокрасочных материалов при среднем давлении сжатого воздуха – LVLP.

   В связи с этим главной особенностью окрасочных пистолетов системы LVLP стало сочетание преимуществ конвенциональных и HVLP-систем. А именно - низкий расход воздуха и высокий коэффициент переноса материала (примерно -75-85%). Это позволило существенно снизить зависимость окрасочных пистолетов новой системы от давления сжатого воздуха в воздушной магистрали - окрасочные пистолеты системы LVLP мало чувствительны к перепадам давления в системах подачи воздуха.

   Претерпела изменение и конструкция внутренних воздушных каналов (на воздушной головке мы имеем порядка 0,7-1,2 атм.). Вследствие этого низкое потребление сжатого воздуха не сказалось на стабильности и однородности факела, и как следствие - на качестве окраски. На входе в окрасочный пистолет мы имеем порядка 1,6-2 атм., но потребление сжатого воздуха существенно снизилось. Это привело к ослаблению технических требований, предъявляемых к воздушным магистралям и компрессорам. 


В тему:

   Рассказывая о типологии окрасочных пистолетов, нельзя не вспомнить  пистолеты с нижним бачком. Они удобны тем, что имеют куда большую емкость для лакокрасочного материала, чем образцы современного оборудования. Но таким бачком при окраске можно задеть крышу, да и краскозаборная трубка в них не достает до дна, т. е. всегда определенное количество материала остается неизрасходованным. А это уже весьма серьезный недостаток.


  Для большей наглядности и простоты выбора пистолета необходимой системы, производители покрасочного оборудования стараются придерживаться единой цветомаркировки, которая наносится на воздушную головку и регулировочные винты пистолета:

     - Белый (серебристый) цвет - конвенциональный тип;

     -Зелёный – система HVLP;

     -Синий – система LVLP.

  К принципу нанесения материала по системе LVLP каждый производитель покрасочного оборудования шёл своим путём и своими запатентованными технологиями, поэтому он вправе называть своё детище по-своему. Так, у SATA – это RP; у DeVILBISS – GTI PRO; у Walcom - GEO и HTE.  


Немного о дюзах.

   Каждый производитель окрасочного оборудования четко оговаривает, какая дюза для какого лакокрасочного материала, какого производителя и какого вида выполняемых работ подходит. Но можно вывести следующие закономерности, подсказанные опытными специалистами в области покраски автомобилей:

 - Для нанесения базы нужно применять дюзы 1,3-1,4 (для светлых цветов лучше 1,3).

 - Для лака можно использовать 1,4 и даже 1,5, особенно если речь идет о покраске крупномасштабных деталей. Понятно, что с дюзой 1,3 заливать капот довольно-таки трудно. Естественно, при работе с подобными деталями иглу открывают на всю катушку, но подача лакокрасочного материала все равно остается весьма малой. С дюзой 1,4-1,5 подача уже больше.

- Для акрила дюза нужна такая же, как и для лака.

- Для грунта - примерно 1,6-1,8.

- Под жидкую шпатлевку желательно иметь отдельный пистолет (да и под грунт хорошо бы тоже отдельный) с большой дюзой 2,5-3,0.


Как происходит покраска? 

Рисунок А

  На рисунке (А) отображено как выходящий из форсунки воздушный поток образует перед ней зону (2)   смешивания с материалом, который поступает из отверстия форсунки (1). При смешивании, краска разделяется на мелкие капельки.

   Чем больше давление и поток воздуха, тем меньше величина капелек. На пути к объекту (зона 3) размер капелек больше не меняется. Этот процесс должен быть налажен таким образом, чтобы величина капелек была оптимальной.

   При равной скорости энергия капелек увеличивается вместе с увеличением их   диаметра, это значит, что чем больше размер капель, тем большей энергией движения они обладают, и при этом сохраняют направление своего движения даже при изменении направления воздушного потока у основания изделия (зона 4).

   Если размер капель меньше оптимальной, то они обладают настолько малой энергией движения, что они вместе с воздухом в виде тумана (перераспыла) уходят в воздухоотвод, превращаясь в переработанный воздух (зона 5).

 


Рисунок В

А что же происходит с краской при использовании системы LVLP? В зоне смешивания 2 (рисунок В) образуется тонкокапельная струя с высокой первоначальной скоростью, которая в дальнейшем распадается на мелкие капельки. В процессе движения эти капельки несколько раз распадаются на более мелкие, при этом увеличивая первоначально заданную скорость и сохраняя направление движения.

 Из-за пониженного расхода воздуха, уменьшился объем зоны изменения направления воздушного потока (4). Вследствие чего большее количество капель стало попадать на поверхность, то есть снизился и отвод полезной краски.

   Возле поверхности, капельки двигаются с очень высокой скоростью, и, попадая в зону изменения движения потоков воздуха, продолжают двигаться по прямой. В результате чего и была достигнута отметка переноса материала до уровня 75-85% по сравнению с системой HVLP(60-70%). Из рисунка видно, что толщина зоны 5  в системе LVLP на две трети меньше. Следовательно - уровень перераспыла значительно снижается, что позволяет сократить расходы на краску.


Принцип действия и устройство окрасочного пистолета

  Принцип действия и задачи всех окрасочных пистолетов одинаковы - разбить ЛКМ при помощи воздушного потока в аэрозоль и сформировать факел распыла с максимально однородной плотностью в нём капель ЛКМ.

  В окрасочных пистолетах предусмотрено 2 воздушных канала с общим регулятором подачи воздуха:

  - Первый подходит к самой дюзе и обеспечивает разбив ЛКМ на капли. Величину капель определяет давление и количество подаваемого воздуха: выше давление и поток — капли меньше; ниже — капли больше

  - Второй воздушный канал подходит к боковым отверстиям распыляющей головки и имеет отдельный регулятор. Он отвечает за формирование необходимого факела распыла. При полном закрытии этого канала мы получим факел круглой формы. При открытом канале на основной (центральный) факел с обеих сторон устремляются дополнительные воздушные потоки, тем самым, как-бы, “сплющивая” его. Благодаря этой регулировке факел приобретает плоскую форму, и каждый маляр имеет возможность настроить размер и форму факела распыла ЛКМ под свои нужды.

 В пистолетах с нижним расположением бачка, а также в специальных моделях для очень вязких материалов (гелькоутов, клеевых, антикоррозионных составов и т.д.) с верхней подачей, предусмотрена дополнительная подача воздуха и непосредственно в ёмкость с ЛКМ. Внутри ёмкости создаётся избыточное давление. Тем самым достигается принудительная подача материала к дюзе.

Устройство окрасочного пистолета

  Устройство краскопульта

   1 - Распыляющая головка - обеспечивает распыление ЛКМ с наружным смешиванием. Выступы с отверстиями создают потоки воздуха, помогающие сформировать распыляемый поток материала в характерный веер (факел распыла). Без боковых струй воздуха распыляемая струя будет иметь округлую форму вместо эллиптической. Регулирование количества отведенного к воздушным выступам воздуха контролирует ширину веера распыления. Регулировка выполняется с помощью клапана( 5 ).

   2 - Дюза (Окрасочное сопло) — деталь, имеющая строго калиброванное отверстие. Её основная цель состоит из трех частей: чтобы дозировать поток, направлять его и служить пазом для иглы. В некоторых конструкциях выпрямление воздушно-капельного потока обеспечивает диффузор или дефлектор потока воздуха(Walcom GEO). Для материалов разной вязкости используются дюзы с отверстиями различного диаметра.

    3 - Игла – служит для дозированной подачи, ограничения или перекрытия потока ЛКМ. Приводится в движение курком( 8 ). Как правило, чтобы обеспечить абсолютное перекрытие потока без протечек, производители притирают иглу с дюзой( 2 ), поэтому каждой дюзе соответствует своя индивидуальная игла (они и поступают в продажу комплектом).  

   4 Корпус с рукояткой – самая большая часть окрасочного пистолета. Для пистолетов премиум и бизнес-класса корпус изготавливается из цельного куска алюминиевого сплава путём механической обработки и высверливания внутренних каналов, что обеспечивает их очень высокую точность калибровки. Для пистолетов эконом-класса используется метод литья (о чём может свидетельствовать шов или следы от его обработки).   

    5 - Клапан регулировки факела – регулирует подачу воздуха ко 2-му воздушному каналу. Когда клапан полностью открыт, воздух направляется к воздушным выступам и ширина веера распыления будет максимальной. Когда клапан закрыт, пятно распыления будет круглым или иметь минимальный размер. Может располагаться как на задней части выше   клапана регулировки подачи краски (Walcom, DeVilbiss), так и сбоку окрасочного пистолета (SATA).

    6 - Клапан регулировки подачи краски – служит для регулировки количества ЛКМ, а также может дозировать поток благодаря сужению иглы( 3 ). Всегда находится на линии расположения иглы тыльной части пистолета. Регулировка заключается в ограничении хода курка( 8 ) и самой иглы.

    7 - Воздушный клапан – находится под курком( 8 ). Им же и приводится в действие. Служит для подачи сжатого воздуха  в оба канала окрасочного пистолета.

    8 - Курок – орган управления в процессе покраски. При нажатии – курок сначала давит на воздушный клапан( 7 ), тем самым, открывая проход сжатому воздуху. Если курок поджать больше, то начинает сдвигаться игла( 3 ) и краска увлекается потоком воздуха.

    9 - Клапан регулировки подачи воздуха - регулирует количество подаваемого в пистолет воздуха. Может находиться как снизу рукоятки (Walcom, DeVilbiss), так и на задней части пистолета под клапаном регулировки подачи краски( 6 ) (SATA).

    10 - Канал подачи сжатого воздуха – может укомплектовываться штуцером быстросъёмного соединения ( 12 ) либо штатным манометром ( 13 )для контроля и регулировки входного давления.

   11 - Канал подачи ЛКМ – место подвода ЛКМ. Может находиться как сверху (для пистолетов с верхней подачей), так и снизу (для пистолетов с нижней подачей  и промышленных пистолетов).

Важно помнить, что отдельно сами по себе эти части не гарантируют успешной работы пистолета.  Они должны подбираться в комплекте, в зависимости от типа распыляемой краски, вида обрабатываемой поверхности, давления воздуха, скорости выполнения работы. Хотя для универсальных работ надлежащий режим обуславливается комплектацией пистолета на заводе- изготовителе.


 P.S. Статья разработана техническим специалистом ТД "HOLEX".

5214

Возврат к списку