CERCETARE STIINTIFICA-PROCESUL DE VOPSIRE AL AUTOMOBILELOR-

Cuprins1.Introducere2.Procesul de aplicare al stratului prin imersiune2.1. Curatirea2.2.Clatirea2.3.Conversia si baile de fosfat2.4.Bai E-coating si operatorii3.Procesul de uscare(coacere) si de echilibrare4.Operatiuni cabina vopsire

1.IntroducereIn procesul de vopsire se aplica diferite straturi necesare asigurarii caroseriei brute o buna rezistenta la coroziune. Acesta nu include doar aplicarea straturilor de vopsea pe caroseriea automobilului dar si asigurarea etanseitatii, precum si aplicarea de ceara.Diferitele activitati ale liniei de vopsire se pot observa in figura urmatoare:

Figura1. Activitati ale liniei de vopsire[1]

2. Procesul de aplicare al stratului prin imersiunePrimul proces in succesiunea vopsirii este cel de conditionare si de curatire a caroseriei brute(body in white) venita de pe linia de sudura. Procesul de curatire are rolul de a curata si de a indeparta toate uleiurile siderurgice, lubrificatori de la procesul de stantare, si alte resturi din urma sudurii. Acesti contaminanti afecteaza adeziunea si integritatea straurilor de vopsea, deoarece contaminarea poate afecta energia suprafetei panourior.Al doilea pas al procesului este procesul de conditionare, ce ajuta la adeziunea straturilor si reduce reactiile dintre metal si vopsea, in mod particular cu suprafete galvanizate si apoi imbunatateste rezistenta la coroziune.Procesul de conditionare este format din urmatorii pasi functional:-Curatire-clatire-conditionare-stratul de conversie-clatire-clatire cu apa deionizata

2.1. Curatirea

Poate fi realiat folosind diferiti agenti de curatire. Cea mai des solutie este cea compusa din apa si detergent, avand anumite concentratii de acizi sau alcaini. Aceasta metoda nu are emisii de solventi si poate fi aplicata usor diferitelor materiale ale panourilor, fiind si foarte eficienta impotriva diferitelor tipuri de uleiuri si contaminatori.Aceasta curatire apoasa in doua moduri: curatirea prin pulverizare sau imersiune. curatirea prin pulverizare: panourile sunt pulverizate pentru a inlatura mecanic uleiuril si contaminanti. Acest process este rapid, dar nu este potrivit in cazul geometriilor complicate, din cauza zonei de actiune limitata curatirea prin imersiune, caroseria bruta este scufundata intr-o baie cu agenti de curatire, unde solutia apoasa acopera toate panourile si ajunge in toate cavitatile si toate colturile. Totusi acest process este mai lent si necesita monitorizarea constanta a compozitiei chimice a baii.Procesul de curatire este format din urmatorii pasi:1.Procesul de udare, ce reduce tensiunea din panouri folosind agenti tensioactivi, astfel uleiurile si contaminantii dispar de pe panouri datorita tensiunii de suprafata ridicate2.Emulsificare: procesul prin care uleiurile si contamintantii se ridica de pe suprafata panourilor3.Sapunificare: constituie reactia dintre agenti de curatire alcalini si uleiurile sau conaminanti, rezultand sapunuri.4.Solubilizarea: ajuta in disolutia uleiurilor solubile5. Pocesul de inlaturare a straturilor de ulei, sapunuri si materilelor solide6.Agitatie: procesul presupune pulverizarea pentru inlaturarea contaminantilor inca aflati pe panouri7.Sequestration: procesul de dezactivare a sarurilor ce ar putea reactiona cu agentul de curatire O alta solutie des folosita este cea cu detergent alcalin, ce este folosita pentru curatirea mutlor tipurilor de metale si plastice.

2.2.Clatirea

Este realizat pentru inlaturarea agentului de curatire de pe caroseria bruta, dupa ce procesul de curatire este complet Este realizara de obicei prin recircularea apei deionizate DI/RO rinse, cu un debit de 5 cm3 pentru fiecare 0.1 m2 de panou. Apa deionizata este preparata prin folosirea schimbatorilor de ioni reincarcabili, folositi pentru inlaturarea incarcarilor pozitie .

2.3.Conversia si baile de fosfat

Caroseria bruta va trece printr-o baie de fosfati, unde primeste un strat de conversie insolubil ca o sare ,dupa conversie. Stratul de coversie se numeste conversie deoarece stratul de fier este convertit prin ajutorul unor reactii chimice din interiorul bazinului, intr-un strat de fosfat de fier sau fosfat de zinc anorganic. Stratul de fosfat de fier sau zinc actioneaza ca un scut intre substratul proaspat de metal si substantele electrolite, pentru a preveni coroziunea pe suprafetele panourilor.Stratul de fosfati asigura si o suprafata aspra pentru a ajuta adeziunea straturilor de vopsea pe aceasta.Majoritatea producatorilor auto prefer procesul de fosfatare a zincului datorita performantelor cu toate ca este mai scump decat cel de fosfatare a fierului.Stratul de conversie este de obicei descris in termini de aplicare a greutatii pe unitatea de suprafata datorita profilului aspru, ce complica masuratorile grosimii. Greutatea obisnuita pentru fosfatii de iono este de 160-645 mg/m2, pentru stratul de zinc este de obicei 1076-3764 mg/m2.Pocesul de fosfatare incepe cu o reactive/atac a acidului fosperic in baie, pe suprafata curate a ulelului. Acidul fosforic oxideaza atomii de fier si apoi ii face solubili. Solutia obtinuta solubila de fier reduce puterea acidului fosforic, micsorand concentratia in zona apropiata panourilor.

2.4.Bai E-coating si operatorii

Este proesul in care un current electric converteste o solutie de rasina polar ionica intr-un non-polar pe suprafata panourilor, astfel depozitand pelicula de vopsea pe acestea. Tot curentul electric ce trece prin baia de E-coat va descompune apa in ioni de hidrogen si oxigen(gaz)anod, ioni de hidroxid si hidrogen(gaz)catod. Combinatia acestori cationic si anioni va produce un polimer insolubil, facand ca vopseaua sa se depoziteze pana ce este suprafata devina insulativa, ce se produce la aproximativ 13-45 m. Limita de grosime poate fi marita prin marirea curentului de trecere. Procesul E-coating este urmat apoi de vaporizare pentru curatirea reziduurilor de pe panourile caroseriei brute, process descries in figura urmatoare:

Figura2.Poces E-coatigProcesul E-coating este considerat efficient in aducerea si depozitarea vopselei pe diferitele panouri ale caroseriei brute. Poate rezulta dealtfel un strat foarte uniform de vopsea.Datorita dependentei de current electric, cao cale de a depozita vopseaua, spatii restranse si canaleacesti factori pot reduce eficienta curentilor datorita efectului Faraday.

Baie de E-coating:

3.Procesul de uscare(coacere) si de echilibrareProcesul de uscare este necesar pentru solidificarea lichidului si pentru tratare a stratului de vopsea. Stratul lichid de vopsea are tendinta de a colecta impuritati si contaminanti din zona de vopsire.Zona de vopsire are o varietate de cuptoare dedicate diferitelor straturi de vopsea si izolanti. O zona de vopsire are un cuptor pentru stratul de E-coat, unul pentru primer si unul vopseaua Opreatiune cuptor primar: Cuptorul incepe cu o zona de radiatie; aceasta zona are rolul de a solidifica straturile superioare de vopsea, astfel aceasta va colecta namolul si impuritatile, dealtfel zonele adiacente includ un current ce curge de-a lungul caroseriei, astfel incat stratul superior se va solidifica neavand distorsiuni. Un grup de panouri de radiatii vor fi aliniate si orientate astfel incat vor furniza o incalzire uniforma a caroseriei brute. Celelalte doua zone se bazeaza pe un mod de convective de transfer a caldurii, unde caldura este suflata in camera cuptorului pentru a ridica temperature caroseriei brute.

Uscare cu raze ultraviolet(UV)Sistemul UV aplica o raza UV de lumina asupra vopselei ce este impregnate in pigmentii ce absorb UV, astfel incat incalzirea interioara este initiate. Uscarea cu UV este eficienta si poate fi controlata prin modificarea intesitatii sursei de UV, sau prin modificarea concentratiei pigmentilor UV. Are doua modalitati de implementare:-fixa :

-robotizata :

Schematica sistemului:

4.Operatiuni cabina vopsireCabina de vopsire este un mediu aten controlat, une straturile diferite sunt aplicate manual sa cu ajutorul bratelor robotizate. In ambele, aerul trebuie configurat in termini de temperature, curatenie, flux de current, caldura de radiatie. Toate acestea sunt necesare pentru a asigura grosimea necesara, culoarea necesara, caracteristicele fluxului.Cabina de vopsire este impartita in diferite zone, cu diferite functii; Zona superioara este echipata cu cu sisteme de flitrare si controlare pentru a asigura un flux de aer controlat in cabina. Conditiile tipice sunt: temperature 22-24 c C , umiditate RH de 40-60 % .Cabina include o zona in care opereaza vopsitorii robotici, cat mai ingusta pentru a reduce manipularea aerului.Zona inferioara contine o zona de amestecare, unde excesul de vopsea este amestecat cu apa pentru colectare.Cabina de vopsire, reprezentata 3D.

5.1.Aplicarea vopseleiFiecare bucta de caroserie primeste multiple straturi de vopsea, pe masura ce avanseaza in diferite cabina de vopsire. Primul strat este primer-ul, ce poate fi aplicat manual sau robotizat. Primerul este conceput sa aplice rugozitate panourilor astfel incat sa imbunatateasca adeziunea. Primer-ul este aplicat 30-40 um, cu 2-3 variatii ale culorii. Primerul este apoi uscat iar apoi vehiculul trece prin cabin ace aplica straturile superioare.

O pelicula normal de vopsea are in medieu: primer-ul 20-40 m, stratul de culoare solid 30-40 m, strat metallic 15-20 m, si stratul transparent 30-40 m. Aceasta grosime inseamna 5-7 kg de vopsea adaugate greutatii automobilului.

Bibliografie:1. The Automotive Body Manufacturing Systs. and Processes - M. Omar (Wiley, 2011) BBS2. Google.com3. Wikipedia.org