Введение к работе
Актуальность работы. Завершающим этапом производства большинства изделий машиностроения является нанесение лакокрасочных покрытий. Окрашиванию подлежат крупногабаритные узлы, корпусные детали, диски, элементы гидравлической и пневматической систем. Качество лакокрасочного покрытия определяет как декоративные, так и защитные свойства изделий.
Типовая технология покраски состоит из следующих этапов: подготовка окрашиваемой поверхности, подготовка лакокрасочного материала к нанесению, нанесение лакокрасочного материала, сушка и, в случае необходимости, полирование. Качество выполнения каждой из этих операций определяет конечные свойства лакокрасочного покрытия.
Используемые в машиностроении технологии получения лакокрасочных покрытий обладают рядом недостатков: высокая трудоёмкость работ, использование токсичных растворителей, ограниченность применения некоторых способов нанесения лакокрасочного материала (ЛКМ) и его большой расход, связанный с потерями на туманообразование, высокая стоимость ЛКМ и вспомогательных материалов.
Совершенствование технологии покраски с целью минимизации (или устранения) негативных проявлений и повышения свойств лакокрасочных материалов и покрытий позволяет получить экономический эффект и повысить надёжность узлов и агрегатов техники.
Одним из путей повышение качества лакокрасочных покрытий является использование ультразвуковых технологий. Эффекты, возникающие в жидкости при введении в неё ультразвуковых колебаний, а также особенности ультразвукового распыления обеспечивают повышение качества и экологической безопасности проведения покрасочных работ.
Цель диссертационной работы - разработка технологии нанесения лакокрасочных покрытий на изделия машиностроения с использованием ультразвука.
Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:
-
Обосновать эффективность применения ультразвуковых технологий на различных этапах покраски;
-
Исследовать влияние ультразвуковой обработки на: свойства ЛКМ, качество подготовки окрашиваемой поверхности, параметры распыления лакокрасочного материала и на свойства получаемого покрытия;
-
Определить рациональные акустико-технологические параметры, обеспечивающие максимальную эффективность ультразвукового воздействия при получении покрытий;
-
Разработать технологию, обеспечивающую повышение качества лакокрасочных покрытий за счёт использования ультразвуковых технологий;
5. Разработать оборудование для модернизации существующих
технологий покраски.
Научная новизна работы:
- получены результаты по влиянию акустико-технологических параметров ультразвуковой обработки на свойства жидкого ЛКМ: вязкость и степень перетира;
определён рациональный режим ультразвуковой обработки, позволяющий добиться снижения вязкости до рабочей при уменьшении расхода растворителя;
на основании результатов исследований предложена модель, позволяющая связать изменение вязкости, амплитуду колебаний, время обработки и количество растворителя;
установлено влияние предложенного способа ультразвуковой подготовки ЛКМ на характеристики распыления пневматическим методом;
определены характеристики аэрозоля, полученного при ультразвуковом распылении модельного ЛКМ на основе смеси «вода-глицерин», концентрации которой охватывали диапазон рабочей вязкости исследуемого ЛКМ;
- установлена взаимосвязь повышения адгезии покрытия с увеличением
маслоёмкости окрашиваемой поверхности в результате ультразвуковой
обработки;
- разработана технология пневмоультразвукового распыления, при
которой диспергирование ЛКМ осуществляется под действием
ультразвуковых колебаний, а работа воздуха расходуется на перенос
получаемого аэрозоля, в результате чего увеличивается коэффициент
переноса ЛКМ;
- на субмикроуровне исследованы свойства лакокрасочных покрытий,
полученных по типовой и разработанной технологиям.
Новизна разработок подтверждена патентами РФ. Практическая значимость:
- на основе проведённых исследований предложен технологический
процесс получения лакокрасочных покрытий, и разработано ультразвуковое
оборудование для его реализации;
разработанная технология позволяет получить лакокрасочное покрытие с повышением адгезии и износостойкости до 2 раз, микротвёрдости на 40%, снижением высотных параметров шероховатости на 60% и улучшением свойств на субмикроуровне.
снижена трудоёмкость малярных работ за счёт обеспечения возможности уменьшения количества слоев ЛКМ при нанесении;
повышена производственно-экологическая безопасность за счёт снижения количества применяемого растворителя.
Внедрение результатов работы. Комплекс разработанного оборудования прошёл апробацию на линиях покраски ряда предприятий Москвы и Московской области. Производственные испытания показали, что предложенная технология позволяет сократить расход ЛКМ и повысить механические свойства покрытия.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на:
- 11 международном научно-техническом семинаре «Современные
проблемы производства и ремонта в промышленности и на транспорте» (г.
Свалява, Украина, 2011);
- 25 сессии Российского Акустического общества (г. Саратов, 2011);
- 15 межвузовская конференции студентов, аспирантов и молодых
ученых «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые
машины и робототехнические комплексы» (г. Москва, 2011);
- 26 сессия Российского Акустического Общества (г. Таганрог, 2012);
- 69, 70 и 71 научно-методической конференции МАДИ (г. Москва,
2011-2013).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 статей, из которых 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки Российской Федерации.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованных источников из 103 наименований. Работа изложена на 191 странице, содержит 94 рисунка, 22 таблицы.
На защиту выносится:
обоснование эффективности применения ультразвуковых технологий в процессе получения лакокрасочных покрытий;
результаты исследований по влиянию ультразвуковой обработки на процессы подготовки ЛКМ, подготовки окрашиваемой поверхности, нанесению ЛКМ;
результаты оптимизации акустико-технологических параметров ультразвукового воздействия;
метод получения лакокрасочных покрытий с использованием ультразвуковых технологий.
