Aktualności i przegląd rynku

Praktyczne aspekty problemów występujących w procesie przygotowania powierzchni do malowania proszkowego - część I

Niejeden szef lub technolog, rozpatrując reklamację klienta dotyczącą jakości powłoki lakierowej, zastanawia się co zrobić z własną technologią przygotowania powierzchni do malowania proszkowego - czy wymienić stosowaną technologię na nową, oferowaną na rynku jako osiągnięcie techniczne XXI wieku. W związku z tym wymienić całą linię do przygotowania powierzchni i stworzyć kilka etatów do monitorowania procesu? Czy może starannie przeanalizować własny, istniejący proces przygotowania powierzchni i zmodernizować to, co obniża jakość? Oba rozwiązania są właściwe, szefowie wybiorą opcję możliwą do zrealizowania w określonej sytuacji finansowej firmy.

Podstawowe zagadnienia, jakie zostaną poruszone w tym artykule, to czynnik mechaniczny i parametry urządzeń stosowanych do przygotowania powierzchni pod malowanie proszkowe, głównie mycie i fosforanowanie. Omawiając aspekty mechaniczne procesu nie można nie wspomnieć o chemii biorącej udział w procesie, ale o tym szerzej w następnym artykule.

Jeszcze do dziś istnieją zakłady, które stosują mycie preparatami opartymi na rozpuszczalnikach węglowodorowych. Proces jest stabilny, efektywny i łatwy do monitorowania a co najważniejsze skuteczny. Rozpuszczalniki byłyby więc stosowane do dziś, gdyby nie uwarunkowania zdrowotne i środowiskowe. Istniejący stan prawny skutecznie eliminuje tę technologię. Firmy, które stosują jeszcze rozpuszczalniki muszą w niedługim czasie wdrożyć inną nową technikę przygotowania powierzchni. Czy nowa technologia zapewni lepszą jakość procesu? Wiele firm poleca nowe technologie, ale mało mówi o tym, że z nowymi preparatami i urządzeniami możemy ukzyskać niewiele lepsze, a co najwyżej takie same efekty procesu, jak przy starych szkodliwych preparatach opartych na rozpuszczalnikach. Mało tego, nowa bezpieczna technologia będzie o wiele droższa. Po wyeliminowaniu trójchloroetylenu czy czterochlorku etylenu i zastąpieniu ich preparatami wodnymi okazuje się, że są dodatkowe kłopoty z suszeniem, należy więc wprowadzić ogrzewanie kąpieli a także wprowadzić czynnik mechaniczny do procesu, który poprzednio nie odgrywał aż tak dużej roli. Nie da się wprowadzić preparatu wodnego w miejsce dotychczas stosowanego preparatu rozpuszczalnikowego, bez zmiany parametrów procesu. Jeżeli osoba wdrażająca nową technologię opartą na preparatach wodnych nie zdaje sobie z tego sprawy to wpędza się w kłopoty. Jak tego uniknąć? Przede wszystkim należy zdobyć wiedzę zarówno teoretyczną, jak i praktyczną w tym zakresie, pogodzić się z tym, że ochrona zdrowia i środowiska kosztuje i to my musimy ponieść te koszty, ustawodawca nie pozwoli nam realizować taniej produkcji korzystając z degradacji środowiska.

Według Polskiej Normy kawitacja jest to zjawisko wywołane zmiennym polem ciśnień cieczy, polegające na tworzeniu się, powiększeniu i zanikaniu pęcherzyków lub innych obszarów zamkniętych (kawern) zawierających parę danej cieczy, gaz lub mieszaninę parowo-gazową. Inaczej, kawitacja jest to zespół zjawisk, podczas których następuje zmiana wody w parę wodną (bąbel pary wodnej), spowodowana miejscowym zmniejszeniem się ciśnienia lub zwiększeniem temperatury oraz implozja (czyli zapadanie się tegoż bąbla). Czas powstawania pojedynczego pęcherzyka kawitacyjnego i jego rozwoju mierzy się w tysięcznych częściach sekundy, a zanik jest jeszcze szybszy. Kawitacji towarzyszą także efekty akustyczne, które możemy zarejestrować uchem (szumy i trzaski).

Przyjrzyjmy się jednej z metod przygotowania powierzchni polegającej na fosforanowaniu żelazowym. Jest wiele sposobów prowadzenia tego procesu, od metody natryskowej, po zanurzeniową w kąpielach chemicznych. Metoda natryskowa charakteryzuje się tym, że proces można prowadzić w sposób ciągły, detale przeznaczone do malowania transportowane są przeważnie transporterem podwieszanym, kolejno przechodzą etapy mycia, płukania, fosforanowania i suszenia. Komory natryskowe przeważnie mają duże gabaryty, występują duże straty ciepła. Metoda natryskowa dobra jest do dużych elementów o złożonych kształtach. Czynnik mechaniczny realizowany jest przez natrysk cieczy. Ważnym elementem procesu jest dokładne zmycie zanieczyszczeń w procesie mycia a w procesie fosforanowania zmoczenie i ogrzanie powierzchni detalu przez ciecz roboczą dzięki natryskowi realizowanemu przez system dysz. Metoda zanurzeniowa realizowana jest w kilku wannach, rzadko w jednej. Kolejność procesu jest taka sama jak przy metodzie natryskowej – mycie, płukanie, fosforanowanie, suszenie. Detale przenoszone są ręcznie lub przy pomocy systemu przenoszenia, detale znajdują się przeważnie w koszach. Czynnik mechaniczny realizowany jest w postaci wymuszenia ruchu cieczy pompą lub wywołuje się turbulencję cieczy sprężonym powietrzem. Oba sposoby wywoływania ruchu cieczy są mało skuteczne, szczególnie jeżeli chodzi o proces mycia, ale stosunkowo tanie. Większość firm w Polsce prowadzi proces przygotowania powierzchni metodą zanurzeniową w kilku kąpielach, wykorzystując urządzenia do mycia z zastosowaniem ultradźwięków. Czynnik mechaniczny realizowany jest przez kawitację wywoływaną przez ultradźwięki w cieczy roboczej. Ultradźwiękowe systemy oczyszczania stosowane w urządzeniach do procesu przygotowania powierzchni są w różnym stanie technicznym i często użytkownik zadaje sobie pytanie jak ocenić poprawność ich działania. Kontrola sprawności systemu ogrzewania kąpieli czy poprawności działania pomp dla większości zakładów nie stanowi trudności. Problemy pojawiają się przy ocenie skuteczności funkcjonowania ultradźwiękowych systemów oczyszczania. Działają poprawnie czy nie? Wiele osób twierdzi, że jak „coś” słyszymy to działa. To prawda, ale czy działa poprawnie i czy uzyskuje się założone parametry pracy urządzenia? Znana jest bardzo stara i pożyteczna metoda badania skuteczności działania ultradźwięków folią aluminiową. Umieszczenie folii aluminiowej w kąpieli roboczej w czasie pracy systemu oczyszczania ultradźwiękami umożliwia po wyjęciu folii zaobserwowanie pozostawionych śladów po kawitacji na jej powierzchni. Na podstawie tych odkształceń na folii możemy ocenić wielkość i jakość kawitacji wywoływanej przez system oczyszczania ultradźwiękami w wannie. Istnieje inna, bardziej wymierna metoda. Polega ona na ocenie wielkości kawitacji w cieczy roboczej za pomocą wskaźnika kawitacji, skonstruowanego przez GT85 Polska Sp. z o.o. Inne podejście do problemu pomiaru kawitacji jest oparte na potrzebie otrzymania wyniku, który w prosty sposób dostarczy informacji o kawitacji podczas trwania procesu. Urządzenia ultradźwiękowe posiadają informacje o mocy pobieranej z sieci oraz ich mocy szczytowej. Czy po kilku latach pracy urządzenia, zdolność do wywołania kawitacji jest wciąż taka sama? Z punktu widzenia przeprowadzenia procesu przygotowania powierzchni należy sprawdzać wszystkie czynniki, które mają wpływ na ten proces: temperaturę, czas, chemię oraz czynnik mechaniczny czyli wielkość kawitacji. Do pomiaru wielkości kawitacji można użyć wskaźnika kawitacji CaviFon®. Na spadek jakości procesu przygotowania powierzchni może mieć wpływ wiele przyczyn. Pomiary wykonane wskaźnikiem kawitacji wykazują, że np. załadunek zbyt dużej ilości detali w stosunku do objętości wanny powoduje spadek natężenia kawitacji. Również zastosowanie preparatów chemicznych, które nie są przeznaczone do zastosowania w ultradźwiękach może ograniczyć zjawisko kawitacji. Jest wiele czynników, które można określić wskaźnikiem kawitacji, jak np. różnice w pracy dwóch urządzeń czy rozkład kawitacji w różnych miejscach wanny. Częstym problemem w procesie jest brak kawitacji na skutek zagazowania kąpieli. Prosta ocena kawitacji przyrządem typu CaviFon® daje wynik natychmiast. Można śledzić wskazania przy zanurzeniu detali oraz w trakcie procesu mycia. Wnioski wyciąga się porównując wskazania z maszyn dających zadowalające efekty oczyszczania w takich samych warunkach.