Проект участка по покраске корпусных деталей

Введение

Бытовые приборы пылесосы, холодильники, стиральные машины и другие предметы домашнего обихода-удобные объекты  для применения порошковых красок. Не случайно их потребление для этих целей непрерывно растет. Покрытия в основном выполняют защитную и  защитно-декоративную функции. Учитывая большой ассортимент выпускаемых  приборов и машин бытового назначения, для отделки применяют самые  разнообразные порошковые лакокрасочные  материалы: эпоксидные, полиэфирные, на основе полиолефинов, полиамидов, фторопластов, поливинилбутираля, ацетобутирата  целлюлозы и др.

Проводились широкие лабораторные и стендовые испытания различных  порошковых красок для определения  возможности их использования для  отделки деталей электробытовых приборов. В процессе длительных испытаний  покрытия контактировали с самыми различными средами, в том числе моющими  растворами, пищевыми продуктами, водой; они подвергались воздействию повышенной влажности, испытаниям по циклу замораживания-оттаивания и др. По результатам испытаний  наилучшими оказались покрытия из порошковых эпоксидных красок. Они рекомендованы  для отделки деталей разных электробытовых приборов, в том числе домашних холодильников, пылесосов, посудомоечных  машин. В отношении устойчивости к воздействию различных агрессивных  сред хорошие результаты показали также  покрытия из поливинилхлоридных и полиэтиленовых красок.

Науку о закономерностях, действующих в процессе эксплуатации и восстановления бытовой техники в целях обеспечения высокого качества ремонтных работ с наименьшими затратами, называют технологией ремонта. Развивая и совершенствуя эту науку, можно научиться управлять процессом старения и оказывать существенное влияние на совершенствование конструкций машин бытового назначения, систем технического обслуживания и ремонта.

Прообразом  бытового холодильника можно считать  аппарат французского инженера Ф. Карре, предложенный им в 1860 году и предназначенный  для получения водного льда. А  толчком к созданию современной  бытовой холодильной техники  стала разработка в 1874 году мюнхенским ученым К. Линде холодильной машины. Эти машины, как и последующие  модели, имели большую эффективность, надежность и технический уровень, чем все предшествующие машины для  производства льда.[7]

Из  года в год бытовые холодильники совершенствовались. И первый бытовой  холодильник с автоматическим регулированием температуры в камере, спроектированный Копеландом, был изготовлен в США  в 1918 году, а уже в 1925 году было выпущено около 64 тыс. В качестве хладагента использовали сернистый ангидрид или  аммиак. Компрессор приводился во вращении посредством ременной передачи от электродвигателя.

В 1990 году в бывшем СССР в эксплуатации находились свыше 71млн бытовых холодильников  и морозильников. А в настоящее  время бытовой холодильник является одной из самой необходимой техникой, без которого современный человек  не представляет свою жизнь.

Как известно корпусные детали являются одними из самых необходимых составляющих бытового холодильника. И поэтому  в данном курсом проекте рассмотрены:

• устройство и технические требования лакокрасочных материалов предназначенных для покраски бытовых холодильников;
• анализ существующего технологического процесса покраски корпусов бытовых холодильников.

1. Аналитическая часть

За многовековую историю  применения лаков и красок определились разнообразные способы их нанесения  на поверхность. Первоначально применяли  исключительно ручные способы окраски  — кистями, тампонами, валиками. С  увеличением масштабов потребления  лакокрасочных материалов и расширением  их ассортимента совершенствовались и  способы окраски. Основное внимание при этом обращалось на возможность  механизации и автоматизации  процессов, повышение производительности труда, снижение потерь материалов, уменьшение энергетических и других затрат, улучшение  качества покрытий. Существующий набор  способов позволяет наносить любые  жидкие и порошковые лакокрасочные  материалы в непрерывном и  периодическом режимах на изделия  и объекты разной формы и размеров. При этом до минимума сократилось  время нанесения, и резко возросла производительность труда.[2]

1.1.Классификация способов окраски

Различают способы нанесения  жидких и порошковых лакокрасочных  материалов.

Нанесение жидких лакокрасочных  материалов, как и любых жидкостей, на твердую поверхность основано на:

1)превращении их в аэрозоли с последующим осаждением и коагуляцией в тонком слое;

2)смачивании поверхности (адсорбции);

3)отложении (осаждении) вещества из жидкой среды (раствора или дисперсии) при воздействии электрического тока, нагревания и т. д.;

4)адсорбции из газовой или паровой фазы.

К первой, наиболее распространенной группе способов относятся: пневматическое распыление, электростатическое распыление, гидравлическое (безвоздушное) распыление, аэрозольное распыление. Общим для  всех этих способов является то, что  жидкий лакокрасочный материал предварительно диспергируется — превращается в состояние аэрозоля. От свойств аэрозоля и от того, насколько он полно осаждается и коагулирует на поверхности, зависят экономика и качество получаемых покрытии.

Вторую группу способов составляют окунание, облив, окраска валиками, в барабанах, кистями и другими  ручными приспособлениями. Для их осуществления необходим прямой контакт твердой поверхности  и жидкого лакокрасочного материала  и возможно более полное взаимодействие (смачивание).

Третью группу представляют такие перспективные способы, как  электро- и автоосаждение и электрополимеризация.

К четвертой группе относятся  сравнительно новые способы: полимеризация  в тлеющем разряде, инициированная полимеризация мономеров из паровой  фазы и др. В этом случае, как и  при электрополимеризации, процесс  нанесения (осаждения) мономерного  или олигомерного пленкообразующего  вещества совмещается с процессом  его химического превращения, приводящего  к образованию готового покрытия. В других случаях процессы нанесения  и отверждения (сушки) материала  четко разделяются как во времени, так и по аппаратурному оформлению.

На схеме приведены  основные способы нанесения лакокрасочных  материалов на поверхность. Удельный вес (в %) указанных способов в промышленности СССР иллюстрируется следующими данными (на 1970 г.)

Пневматическое распыление  ……………………70,0

Окунание 0,2

Электростатическое распыление…………………2,8 

Струйный облив…………………………………….1,0

Ручные способы (окраска  кистями и др.)…….…..15,0

Безвоздушное распыление …………………….... 1,5

Электроосаждение ………………………………0,1

 Прочие способы ……………………………..... 9,4[1]

Нанесение порошковых лакокрасочных  материалов основано на их способности  легко превращаться в аэрозоли. Аэрозоли осаждаются на твердой поверхности  в результате:

1. электризации аэрозольных частиц (сообщается заряд, противоположный по знаку заряду поверхности);

2. контактирования аэрозоля с нагретой поверхностью;

3. контактирования аэрозоля с липкой поверхностью подложки;

4. конденсации аэрозоля на холодной поверхности.

В отдельных случаях применяют  нанесение порошковых красок на горизонтальную поверхность насыпанием, насеиванием  и т. д.

Механизированные способы  нанесения жидких и порошковых красок используют в промышленности и реже в строительстве при окраске  объектов и изделий в условиях массового, поточного и нередко  мелкосерийного производства.

В промышленности применяют  диспергационный способ получения  аэрозолей. Этот способ отличается своей  простотой, надежностью и относительно малыми затратами энергии на образование  аэрозолей.

В зависимости диспергаторов  различают распыление:

1. пневматическое или аэродинамическое (материал дробится струей сжатого воздуха или другого газа);
2. центробежное (материал распыляется под действием центробежной силы);
3. гидравлическое и гидродинамическое (жидкость продавливается под большим давлением через сопло и распыляется вследствие резкого перепада давления);
4. электростатическое (материал переходит в состояние аэрозоля в      электрическом поле);
5. ультразвуковое (диспергирование происходит под действием высокочастотной вибрации).

1.1.1 Пневматическое распыление

Пневматическое распыление — один из наиболее распространенных способов окраски — первоначально был освоен в автомобильной промышленности и вскоре нашел широкое признание в других отраслях. Главные его достоинства — универсальность, относительно высокая производительность, простота технического осуществления, достаточно хорошее качество получаемых покрытий

Способом пневматического распыления можно наносить практически любые жидкие лаки и краски и окрашивать изделия разных размеров и групп сложности, изготовленные из различных материалов. Особенно хорошо зарекомендовал себя этот способ при нанесении быстросохнущих лакокрасочных материалов — эфироцеллюлозных, перхлорвиниловых, полиакрилатных и др. Имеются ручной (с ручными распылителями) и автоматизированный (с автоматическими распылителями) варианты способа пневматического распыления, которые применяют самостоятельно или комбинируют в технологическом цикле окраски изделий с другими способами нанесения. Недостатки пневматического распыления — неэкономичность, повышенная пожарная опасность, плохие санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала (при ручном варианте нанесения). Так, потери лакокрасочных материалов в зависимости от сложности окрашиваемых изделий составляют 25—55% [2]. Кроме того этот способ связан с большим расходом растворителей для доведения лакокрасочного материала до требуемой (относительно небольшой) вязкости.

1.1.2 Электростатическое распыление

По значению и распространению  в промышленности электростатическое распыление занимает второе место после  пневматического. Привлекают внимание в этом способе экономичность, хорошее  качество покрытий, возможность автоматизации  процесса и высокая производительность. Благодаря воздействию электрического поля на аэрозольные частицы достигается практически полное осаждение распыляемого лакокрасочного материала на изделия, потери не превышают 2—5%.

В электрическом поле можно  окрашивать изделия I и II групп сложности, изготовленные из различных материалов, при этом применяют как стационарные (полностью автоматизированные), так и ручные установки. Особенно хорошо зарекомендовал себя этот способ при окраске мелких изделий не очень сложной фирмы; деталей приборов, авто-, вело- и мотодеталей, электротехнических изделий, фурнитуры, бытовой техники, мебели, обуви и др. Применим этот способ и при окраске средне- и крупногабаритных изделий, таких, как кузова и кабины автомобилей, железнодорожные и трамвайные вагоны, автобусы. Он дает хорошие результаты как при массовом, серийном производстве, так и при окраске единичных изделий. В случае применения стационарных установок существенно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда и повышается общая культура производства.

Способ электростатического  распыления жидких лакокрасочных материалов был разработан А. А. Чижевским в 1938 г., однако широкое практическое применение в технологии покрытий он получил лишь в 50-е годы. В настоящее  время этот способ занимает ведущее  положение во многих отраслях промышленности.

К недостаткам способа  электростатического распыления можно  отнести сложность и повышенную стоимость окрасочной аппаратуры, невозможность  окраски изделий сложного профиля.[2]

1.1.3 Гидравлическое распыление

Гидравлическое распыление, известное в литературе также  под названием механическое распыление, принципиально отличается от других способов распыления тем, что диспергирование  жидкого лакокрасочного материала  осуществляется с помощью гидравлического  давления, создаваемого, например, сжатым воздухом. Работа аппаратов гидравлического  распыления основана на превращении потенциальной энергии краски, находящейся под давлением, в кинетическую энергию при выходе ее из сопла распылителя.

Способ гидравлического  распыления был известен давно, однако его применение ограничивалось нанесением низковязких лакокрасочных материалов, в первую очередь водных строительных красок, в связи с тем, что используемое давление не превышало 1 МПа. В пятидесятых  годах были разработаны установки  с рабочим давлением до 4,0—4,5 МПа, позволившие распылять более  вязкие лакокрасочные материалы, в  том числе и краски неводного  типа. В дальнейшем оборудование для нанесения существенно усовершенствовалось, рабочее давление возросло до 20— 25 МПа, появилась возможность наносить материалы как в не нагретом, так и в нагретом состоянии. Способ этот под названием безвоздушное распыление приобрел широкое применение в промышленности, благодаря эффективности и высокой производительности.

Безвоздушное распыление как разновидность гидравлического  рас пыления оказалось более  экономичным по сравнению с пневматическим распылением (потери лакокрасочного материала на туманообразование сокращаются на 20—25%, расход растворителей — на 15—25%)[1] и более удобным и безопасным по сравнению с ручным электростатическим распылением. В целом способ гидравлического распыления выгодно отличается от других способов распыления более высокой производительностью и меньшим загрязнением окружающей среды вредными веществами. Он применяется как в ручном, так и в автоматическом режиме.

1.2 Преимущества порошковой покраски

Порошковые краски появились в  нашей стране в 60-70 годах прошлого века и сразу стали очень популярны. Широкое распространение процессов  порошковой окраски в промышленности обусловлено удобством использования  и технологичностью данного вида лакокрасочного материала:

1. Технология порошковой окраски является практически безотходной. При порошковой окраске используется 97 процентов окрасочного материала, отходы окраски без потерь возвращаются в производственный цикл;
2. Простота технологии порошковой окраски – от персонала не требуется высокой квалификации, только аккуратность и исполнение инструкций нанесения порошковой краски;
3. Экономичность процесса порошковой окраски – порошковая покраска производится обычно в 1 слой, а не в 2-3-4, как при применении жидких красок;
4. Технология порошковой покраски легко поддаётся автоматизации, стоимость автоматических линий относительно невысока, что активно способствует интенсификации окрасочного производства в частности и всего производства в целом;
5. Технология порошковой покраски позволяет добиться снижения затрат энергии на 20-40 процентов по сравнению с применением жидких красок;
6. Применение оборудования порошковой окраски позволяет присвоить производственным помещениям более низкую категорию взрыво- пожароопасности
7. Применение технологии порошковой окраски позволяет добиться на готовом изделии покрытия с хорошей химико-физической стойкостью к внешним воздействиям. По этому параметру порошковая окраска значительно превосходит жидкую окраску, великолепные экологические характеристики технологии и материалов порошковой окраски позволяют экономить на дорогостоящих средствах защиты персонала, на разработке мероприятий и документации раздела экология, сократить платежи в бюджет за вредное воздействие на окружающую среду. [6]

2. Технологическая часть

           2.1. Требования, предъявляемые к корпусным деталям

Механическая  обработка корпусных заготовок  сводится главным образом к обработке  плоскостей и отверстий, поэтому  технологические требования, обусловливающие наименьшую трудоемкость обработки, определяют следующими основными условиями:

1) форма корпусной  детали должна быть возможно  ближе к правильной геометрической форме, например в поперечном сечении предпочтительнее форма четырехугольника; форма корпусной детали должна также предусматривать возможность ее полной обработки от одной базы: от плоскости и двух установочных отверстий на этой плоскости или от базовых отверстий в корпусе;

2) обработка плоскости  и торцов отверстий по возможности  должна выполняться на проход, для чего плоскости и торцы не должны иметь выступов; торцам отверстий необходимо придавать удобную форму для обработки их торцевой фрезой или цековкой;

3) корпусная деталь  не должна иметь поверхностей, не перпендикулярных осям отверстий:

4) точно растачиваемые  отверстия не должны иметь  внутренних выступов, препятствующих растачиванию на проход; диаметры обрабатываемых отверстий внутри корпусной детали не должны превышать диаметров соосных им отверстий в наружных стенках детали;

5) в корпусных  деталях следует избегать многообразия  размеров отверстий и резьб.

На диаметральные  размеры основных отверстий задают допуски в пределах 5...8-го квалитетов точности. Допуски на межосевые расстояния основных отверстий и перпендикулярность осей отверстий задают в соответствии с назначением корпусных деталей, например для корпусов зубчатых и червячных передач в пределах 0,04...0,06 мм и выше. Отклонения от соосности отверстий принимают в пределах половины допуска на диаметральный размер соосных отверстий . Основные отверстия предназначены для монтажа опор валов. Шероховатость поверхности Rа = 2,5 ..., 0,63 мкм. Межосевые расстояния основных отверстий выдерживают согласно стандарту с допусками.

Неперпендикулярность  торцевых поверхностей корпусных деталей осям отверстий допускают в пределах 0,1... 1,0 мкм на 1 мм радиуса отверстия, эти поверхности обрабатывают с шероховатостью поверхности Rа =3,2...1,6 мкм. Отклонение от прямолинейности плоских поверхностей устанавливают в пределах 50...200 мкм на 100 мм длины. Поверхности разъема выполняют с шероховатостью поверхности Rа = 3,2...0,8 мкм.

2.2. Нанесение покрытия в электрическом поле высокого напряжения

В электрическом  поле можно наносить порошковые материалы  без предварительного нагрева изделий. Благодаря этому, а также легкости автоматизации, возможности получения  тонких покрытий и ряду других достоинств способ получил широкое распространение  в промышленности. Он применяется  для отделки автомотодеталей, приборов и электробытовых машин, для защиты трубопроводов. Разрабатывается технология покрытия порошковыми материалами  кузовов легковых автомобилей.

Основы способа. В основе электростатического нанесения  порошковых материалов, как и жидких красок, лежит принцип электризации частиц, находящихся в состоянии  аэрозоля. Перевод порошков в аэрозоли достигается псевдоожижением, пневматическим или механическим (центробежным) распылением. В зависимости от этого различают  нанесение порошковых материалов в  кипящем слое с наложением электрического поля и электростатическим распылением.

Зарядка частиц порошков (контактная или посредством  ионной адсорбции) достигаются воздействием внешнего электрического поля или трением  частиц (статическая или трибоэлектри-зация). Как и в случае аэрозолей жидкостей, заряд частиц является функцией их радиуса, диэлектрической постоянной материала и напряженности электрического поля.

Вследствие высокого электрического сопротивления порошковых красок приобретенный их частицами  заряд длительно сохраняется  при контакте с любой (в том  числе электропроводящей) поверхностью, что позволяет транспортировать заряженные частицы (аэрозоль), а также  изделия с нанесенным на них порошком, не опасаясь ссыпания частиц с поверхности. Предварительная зарядка частиц в специальном межэлектродном пространстве с последующей их подачей к  изделию позволяет избежать неблагоприятного воздействия сильных электрических  полей на процесс осаждения, устранить  обычно встречающийся эффект электростатического  рассеяния и тем самым обеспечить получение равномерных покрытий на изделиях достаточно сложной конфигурации. Этот принцип нашел применение при  разработке промышленных установок.

2.3. Основные стадии процесса нанесения порошкового слоя:

-забор порошкового материала из насыпного или кипящего слоя с помощью эжекторного насоса,

-пневматическая транспортировка порошкового материала по шлангу от эжекторного насоса к распылителю,

-зарядка частиц порошкового материала зарядными устройствами распылителей,

-осаждение частиц порошка на изделие с образованием сплошного порошкового слоя.

Забор порошкового  материала из бункеров с кипящим  слоем целесообразно использовать при больших производственных программах или при окраске только одним  цветом. Забор порошка из насыпного  слоя ("забор из коробки") предпочтительнее применять при небольших производственных программах и частой смене цвета  порошкового материала 

Зарядка частиц порошкового материала может  осуществляться электростатическим или  трибостатическим способами. При электростатическом способе зарядки частицы заряжаются ионами в поле коронного разряда, создаваемом высоковольтными электродами  распылителя, что обеспечивает эффективную  зарядку любых типов порошковых материалов. Трибостатическая зарядка  осуществляется за счет трения порошкового  материала о трибоэлектризующие конструкции распылителя. В конструкции  распылителей при этом отсутствуют  высоковольтные элементы, но зарядка  при этом более чувствительна  к степени осушки воздуха от влаги  и к типам применяемых порошковых материалов.

При осаждении  порошкового материала на изделие  частицы проходят две зоны. Первая зона - это основной промежуток между  распылителем и изделием. Здесь частицы  порошка движутся в основном за счет потока воздуха по направлению к  окрашиваемому участку поверхности  изделия. Вторая зона - это узкий  слой у поверхности изделия, где  частицы порошка движутся в потоке воздуха, обтекающем изделие. Осаждение  заряженных частиц порошка на поверхность  изделия происходит под действием  электрического поля. При образовании  на поверхности изделия сплошного  слоя порошка в нем начинают происходить  процессы, препятствующие дальнейшему  осаждению частиц на поверхность  изделия. Таким образом, существует предельная толщина получаемого  порошкового слоя, зависящая от величины заряда частиц в слое. Чем больше заряд, тем меньше предельная толщина  слоя порошка.

При нанесении  порошкового слоя на изделия сложной  формы есть ряд особенностей в  выборе режимов работы распылительного  оборудования.

Процесс нанесения  порошкового слоя на изделия осуществляется в установках нанесения покрытий, состоящих из окрасочных камер и  систем рекуперации порошка.

Процесс формирования покрытия.

 В процессе  формирования покрытия из нанесенного  порошкового слоя создается монолитное  качественное покрытие на поверхности  изделия. 

Чаще всего  процесс формирования покрытия осуществляется путем нагрева порошкового слоя до состояния его оплавления с  образованием монолитного слоя. При  последующей обработке в результате отверждения (для термореактивных  материалов) или охлаждения (для  термопластичных материалов) слоя образуется твердая пленка.

Процесс оплавления проходит в несколько стадий:

-сначала порошок проходит вязко-текучее состояние;

-затем проходит сплавление частиц порошка с образованием монолитного слоя;

-одновременно со сплавлением происходит смачивание покрываемой поверхности и растекание расплава полимера;

Отверждение покрытий на основе термореактивных материалов происходит в процессе теплового  воздействия и длится вполне определенное время. Каждому покрываемому изделию  соответствует оптимальный режим  отверждения. Охлаждение покрытий на основе термореактивных материалов не влияет на свойства покрытия.

Для термопластов режим и среда охлаждения во многом определяют качество покрытия. В качестве охлаждающего агента используют воду, минеральные масла, применяют охлаждение на воздухе.

Для формирования покрытия используют:

конвективную  теплопередачу тепла от нагретого  воздуха к изделию с порошковым слоем (конвективные печи). Оплавление порошкового слоя происходит с внешней  стороны, что затрудняет выход газов  из слоя. Данный способ обладает большой  универсальностью и не зависит от формы изделия, но имеет повышенные энергетические затраты;

инфракрасный  нагрев изделия с порошковым слоем. Оплавление порошкового слоя происходит с внутренней стороны, что облегчает  выход газов из слоя. Способ обладает низкими энергетическими затратами, но пригоден для изделий простой  конфигурации.

2.4. Технология нанесения порошковых красок

Типовой технологический  процесс получения покрытий из порошковых красок включает три основные стадии: подготовку поверхности, нанесение  порошкового материала, формирование из него покрытия (запекание). Качество покрытий зависит от строгого соблюдения технологических режимов всех стадий процесса.

Подготовка поверхности

Детали, на которые наносят порошковые покрытия, должны быть предварительно подготовлены, обладать ровной поверхностью без окислов, ржавчины и т. п. Для подготовки поверхности пригодны как сухие, так и мокрые способы очистки. Это обезжиривание, удаление оксидов, а при жестких условиях эксплуатации нередко дополнительно наносят конверсионные покрытия. В качестве обезжиривающих веществ применяют органические растворители, водные моющие (щелочные и кислые) растворы и эмульсии растворителей в воде (эмульсионные составы) . Органические растворители (уайт-спирит, нефрас) из-за вредности и огнеопасности применяют для обезжиривания способом ручной протирки изделий ограниченно, главным образом при окрашивании небольших партий.

Основной промышленный способ обезжиривания связан с использованием водных моющих составов - концентратов. Моющий раствор получают путем растворения моющих средств-порошков (МСУ, БОК и др.) в требуемом количестве воды. Так, например, в случае состава МСУ на 1кг концентрата берут 50 л воды. Обезжиривание проводят при 40-80 градусов по Цельсию продолжительностью по времени при окунании 5-20 мин, при распылении 1-5 мин. Этот способ приемлем для обработки как черных, так и цветных металлов.

Щелочное обезжиривание  требует специального оборудования, предусматривающего не только обработку  изделий моющим составом, но и последующую  их промывку и сушку, а также необходимы очистка и утилизация сточных  вод, поэтому не для всякого покрасочного цеха это приемлемо. В этом отношении  привлекают внимание способы обезжиривания, не связанные с проведением этих операций. Например пароводоструйный (обработка поверхности пароводяной  струей с температурой 90-100°С и давлением 0,5-2,0 Мпа) и термический (нагревают  изделия с масляными и жировыми загряз нениями до 400-450°С) способы. Термический  способ обработки используют при  окрашивании труб. Для удаления оксидов (очистка поверхности от ржавчины, окалины, старых покрытий) в основном используют механические (струйная абразивная обработка) и химические способы (растворение  или отслаивание оксидов с  помощью кислот в случае черных металлов, с помощью щелочей в случае алюминия и его сплавов).