我國噴涂設備和涂裝技術(shù)的研究現狀及發(fā)展趨勢分析

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• 自動(dòng)噴涂設備及涂裝技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應用

  彭軍1、薛純真2、楊育農1

  摘要：本文回顧了自動(dòng)噴涂設備和涂裝技術(shù)的發(fā)展和應用噴涂生產(chǎn)線(xiàn)定制，介紹了我國噴涂設備和涂裝技術(shù)的研究現狀，指出了我國目前涂裝技術(shù)水平的不足，提出自動(dòng)噴涂在涂料行業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢，噴涂過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)的研究對于推動(dòng)噴涂過(guò)程以機器代人的實(shí)施具有非常重要的社會(huì )、環(huán)境和經(jīng)濟意義。

  關(guān)鍵詞：自動(dòng)噴涂；噴涂設備；涂層技術(shù)；發(fā)展趨勢

  0 前言

  涂料是指用保護層或裝飾層覆蓋金屬和非金屬表面，是涂料行業(yè)表面處理工藝的重要組成部分。涂裝產(chǎn)品通過(guò)最終在被涂物表面形成的涂膜來(lái)體現其應用價(jià)值，因此涂裝質(zhì)量直接影響涂裝產(chǎn)品的外觀(guān)質(zhì)量和應用水平。油漆產(chǎn)品的外觀(guān)質(zhì)量不僅反映油漆本身的防護功能和裝飾性能，也是構成產(chǎn)品價(jià)值的重要因素。隨著(zhù)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，涂裝已經(jīng)從人工操作發(fā)展到工業(yè)自動(dòng)化，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，

  1 發(fā)展狀況

  我國涂料生產(chǎn)線(xiàn)的發(fā)展經(jīng)歷了從手工到生產(chǎn)線(xiàn)，再到自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的發(fā)展過(guò)程。涂裝工藝可簡(jiǎn)單概括為預處理噴涂、干燥或固化、三廢處理。我國的涂料工業(yè)真正起源于1950年代引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)。一些受援項目開(kāi)始建設涂裝生產(chǎn)線(xiàn)，但這些生產(chǎn)線(xiàn)一般采用鋼板焊接坡口和鋼結構噴涂干燥室相結合的方式。采用電動(dòng)手動(dòng)懸掛工件（很少使用懸掛輸送機）。當時(shí)的酸洗槽是內??襯鉛的普通鋼板。隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，有內襯玻璃纖維增??強塑料或全玻璃纖維增??強塑料的罐。1960年代以來(lái)，由于輕工業(yè)的發(fā)展，自行車(chē)制造行業(yè)首先出現了機械化生產(chǎn)線(xiàn)和自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，以及在原有坦克線(xiàn)生產(chǎn)的基礎上增加程控小車(chē)形成的程控線(xiàn). 這些主要出現在上海和天津，當時(shí)我國涂料行業(yè)的主要任務(wù)還是防腐。但是，隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展和國外繪畫(huà)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)技術(shù)的引進(jìn)和國外技術(shù)的交流，我國的繪畫(huà)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。在自動(dòng)化鍍膜生產(chǎn)方面，靜電噴涂和電泳涂裝技術(shù)的推廣應用，粉末噴涂技術(shù)的發(fā)展和推廣，特別是在我國家電行業(yè)、日用五金、鋼制家具、鋁部件、電器產(chǎn)品、汽車(chē)行業(yè)等方面得到了蓬勃發(fā)展該領(lǐng)域在涂裝行業(yè)取得明顯進(jìn)展，智能?chē)娡繖C器人也出現在涂裝生產(chǎn)線(xiàn)上。目前我國的涂料生產(chǎn)線(xiàn)估計有幾千條噴涂生產(chǎn)線(xiàn)定制，進(jìn)口的大型涂料生產(chǎn)線(xiàn)幾乎占了一半。家電行業(yè)、日用五金、鋼制家具、鋁件、電器產(chǎn)品、汽車(chē)行業(yè)等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，涂裝行業(yè)取得明顯進(jìn)展，涂裝生產(chǎn)線(xiàn)也出現了智能?chē)娡繖C器人。目前我國的涂料生產(chǎn)線(xiàn)估計有幾千條，進(jìn)口的大型涂料生產(chǎn)線(xiàn)幾乎占了一半。家電行業(yè)、日用五金、鋼制家具、鋁件、電器產(chǎn)品、汽車(chē)行業(yè)等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，涂裝行業(yè)取得明顯進(jìn)展，涂裝生產(chǎn)線(xiàn)也出現了智能?chē)娡繖C器人。目前我國的涂料生產(chǎn)線(xiàn)估計有幾千條，進(jìn)口的大型涂料生產(chǎn)線(xiàn)幾乎占了一半。

  2 技術(shù)進(jìn)步

  從我國現有涂料生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)看，主要問(wèn)題如下。一是我國在涂裝設備的研發(fā)上投入不多，很少有先進(jìn)成熟的涂裝設備占據市場(chǎng)。即便是國內自建的涂裝生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)線(xiàn)上的一些關(guān)鍵技術(shù)和設備也主要靠進(jìn)口。. 二是我國部分基礎元器件和控制元器件質(zhì)量不達標，經(jīng)不起長(cháng)期考驗。因此，盡管生產(chǎn)線(xiàn)設計先進(jìn)，但設備并沒(méi)有足夠的保障。同時(shí)，國內對生產(chǎn)線(xiàn)的投資相對盲目，無(wú)法按需選擇設備。以上諸多問(wèn)題，導致我國涂料生產(chǎn)線(xiàn)水平不夠高，還有很多需要改進(jìn)和完善的地方。事實(shí)上，我國設計制造的一些涂裝生產(chǎn)線(xiàn)是結合我國國情的，技術(shù)裝備水平并不遜色于國外一些生產(chǎn)線(xiàn)，但往往受到元器件可靠性和使用壽命的困擾.

  我國部分涂裝生產(chǎn)線(xiàn)由于一次性投資的限制，對安全問(wèn)題重視不夠，導致大量涂裝生產(chǎn)線(xiàn)不符合涂裝作業(yè)的安全規定。防火防爆隱患多。如何做到全面防護，推動(dòng)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)向有利于工人健康、保障安全的方向發(fā)展，我們不夠重視。操作人員缺乏涂裝知識，不按操作規程操作，不按工藝條件操作，忽視操作環(huán)境，不注重環(huán)保，制造水平粗糙。國內產(chǎn)業(yè)布局分散，企業(yè)規模普遍較小，綜合實(shí)力較弱，很大程度上依賴(lài)人工操作，因此制造工藝粗糙，技術(shù)落后，設備外觀(guān)差，直接影響業(yè)績(jì)設備的指標和可靠性。也導致國內涂料生產(chǎn)線(xiàn)價(jià)格偏低。

  3 發(fā)展方向

  我國的涂裝生產(chǎn)線(xiàn)設備自1970年代以來(lái)，特別是改革開(kāi)放后，一直在不斷發(fā)展，但國內涂裝設備基本處于“自發(fā)”狀態(tài)，設備不適應市場(chǎng)需求，很多關(guān)鍵的噴涂設備還有更多要進(jìn)口。目前，我國涂料生產(chǎn)線(xiàn)數千條，每年也投資新生產(chǎn)線(xiàn)數百條。每年在全國的投資約10億元。其中，國外相關(guān)企業(yè)和合資企業(yè)占比30%~40%。我國有數千家涂裝設備廠(chǎng)，產(chǎn)品種類(lèi)現在幾乎涵蓋了涂裝行業(yè)的各個(gè)環(huán)節。我國的發(fā)展前景" s涂料生產(chǎn)線(xiàn)很吸引人，但發(fā)展中確實(shí)存在很多問(wèn)題。解決我國涂料行業(yè)存在的問(wèn)題，首先要從培養相關(guān)技術(shù)人才入手。重視涂裝專(zhuān)業(yè)人員的培養是提高國產(chǎn)涂裝設備技術(shù)含量的關(guān)鍵。高等學(xué)校要根據市場(chǎng)需求開(kāi)設相關(guān)專(zhuān)業(yè)，加強涂裝技術(shù)人員專(zhuān)業(yè)培訓，提高專(zhuān)業(yè)技能和技術(shù)素質(zhì)，加強涂裝生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)研發(fā)投入，淘汰涂裝生產(chǎn)線(xiàn)制造企業(yè)優(yōu)勝劣汰。行業(yè)管理體系。由于涂料生產(chǎn)線(xiàn)在國民經(jīng)濟中的比重及其作用的重要性，要制造必要的輿論，引起國家職能部門(mén)和行業(yè)管理部門(mén)的足夠重視，進(jìn)行必要的宏觀(guān)規劃和專(zhuān)業(yè)指導，對行業(yè)發(fā)展給予必要的支持。盡快建立全國涂料行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò )，提高涂料質(zhì)量，加強技術(shù)交流，組織協(xié)調引進(jìn)項目參觀(guān)、研討、吸收創(chuàng )新，共同推進(jìn)涂料設備國產(chǎn)化。此外，要加強涂裝安全技術(shù)管理，執行涂裝作業(yè)安全規程相關(guān)標準，建議實(shí)施涂裝生產(chǎn)線(xiàn)設計制造許可制度，完善和完善安全防護措施，確保生產(chǎn)安全、人員安全，滿(mǎn)足環(huán)保要求。積極對原有落后的涂裝生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行技術(shù)改造，將涂裝生產(chǎn)線(xiàn)設備的非標設計生產(chǎn)轉變?yōu)闃藴驶?、系列化設計生產(chǎn)，提高涂裝生產(chǎn)線(xiàn)設備的技術(shù)水平和生產(chǎn)水平。采用新技術(shù)、新設備、新材料，積極采取節能措施，采取在線(xiàn)檢測，推廣計算機在涂裝生產(chǎn)線(xiàn)中的應用，提高生產(chǎn)線(xiàn)的機械化、自動(dòng)化水平，提高涂裝工件的防腐和裝飾質(zhì)量，保證涂裝質(zhì)量。安裝在生產(chǎn)線(xiàn)上的設備的質(zhì)量。市場(chǎng)需要深思熟慮的規劃、營(yíng)銷(xiāo)和服務(wù)。要做到管理科學(xué)、技術(shù)先進(jìn)、服務(wù)優(yōu)良，涂料行業(yè)的設計制造單位必須加強合作，一心一意，更好地為用戶(hù)服務(wù)。設計一條結構緊湊、可靠性高、效率高、噪音低、能耗低、維護要求低、使用壽命長(cháng)的涂裝生產(chǎn)線(xiàn)，用合格的涂裝生產(chǎn)線(xiàn)涂裝優(yōu)良、合格、符合防腐要求的涂料而裝飾是我國涂料行業(yè)發(fā)展的最終目標。要不斷研發(fā)涂裝設備，保證涂裝生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)的不斷提高，為我國涂裝工業(yè)的發(fā)展做出應有的貢獻。，符合防腐、裝飾要求的合格涂料是我國涂料工業(yè)發(fā)展的最終目標。要不斷研發(fā)涂裝設備，保證涂裝生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)的不斷提高，為我國涂裝工業(yè)的發(fā)展做出應有的貢獻。，符合防腐、裝飾要求的合格涂料是我國涂料工業(yè)發(fā)展的最終目標。

  4 未來(lái)趨勢

  1950年代以來(lái)，以美國、德國、日本為主的世界工業(yè)強國相繼開(kāi)始在工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上應用簡(jiǎn)易工業(yè)機器人設備。目的是節省人工成本，提高生產(chǎn)效率。隨著(zhù)計算機技術(shù)和機械制造技術(shù)的飛速發(fā)展，這些國家已經(jīng)建立了完整的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系，在工業(yè)機器人關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了領(lǐng)先優(yōu)勢。尤其是在新一輪科技革命和全球競爭的背景下，各國紛紛將機器人產(chǎn)業(yè)提升到國家戰略層面，加大扶持力度，力爭在工業(yè)機器人核心技術(shù)領(lǐng)域繼續保持領(lǐng)先地位。

  進(jìn)入21世紀以來(lái)，我國人口結構逐漸老齡化，勞動(dòng)力成本快速上升，我國制造業(yè)長(cháng)期依賴(lài)的人口紅利逐漸消失。同時(shí)，隨著(zhù)全球化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，印度、越南等國的制造業(yè)也開(kāi)始崛起，我國的勞動(dòng)力成本與這些國家相比不再具有優(yōu)勢。因此，我國制造業(yè)面臨著(zhù)巨大的產(chǎn)業(yè)升級壓力。以制造業(yè)為主體，建立先進(jìn)的新型制造業(yè)體系迫在眉睫。面對新形勢，制造業(yè)面臨的挑戰與機遇并存?？梢灶A見(jiàn)，工業(yè)機器人將成為我國制造業(yè)升級的重要基礎。因此，自動(dòng)噴涂機器人行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)形勢具有重要的社會(huì )意義。

  隨著(zhù)人們對環(huán)境保護和安全健康的日益重視，安全生產(chǎn)已成為社會(huì )共識。要在安全環(huán)保的基礎上進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，需要加大噴涂工藝優(yōu)化的投入，研究更合理的噴涂噴嘴操作裝置設計，從而大幅度減少操作人員，節省油漆用量，提高漆面質(zhì)量穩定性，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。同時(shí)，由于噴房無(wú)需操作人員，也避免了傳統噴涂中的安全隱患和勞動(dòng)力不可控性。因此，噴涂的工業(yè)化生產(chǎn)變得更加安全，

  噴涂機器人的出現代表著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化水平的提高。噴涂機器人的應用需要相應的產(chǎn)品設計開(kāi)發(fā)、制造生產(chǎn)，以及相應的企業(yè)管理水平。目前，我國的中小民營(yíng)企業(yè)還沒(méi)有達到這個(gè)水平。使用機器人進(jìn)行噴涂作業(yè)，不符合我國目前的工業(yè)水平。國產(chǎn)品牌主要是非標定制型自動(dòng)噴涂機進(jìn)行生產(chǎn)，功能單一，使用常規自動(dòng)噴頭。換色、清洗等問(wèn)題沒(méi)有很好的解決辦法。設備一般體積大、質(zhì)量大，以及噴涂作業(yè)對周?chē)h(huán)境和操作人員的影響很大。國外只有少數幾家公司擁有全封閉小型噴涂設備，但都有自己的局限性，比如換色清洗、表面噴涂等問(wèn)題都沒(méi)有很好的解決。實(shí)驗室、無(wú)塵車(chē)間等對環(huán)境和使用功能要求更嚴格的小型自動(dòng)噴霧器還有一定的市場(chǎng)差距。

  面對制造業(yè)向智能化發(fā)展的大趨勢，涂料行業(yè)也必須走在智能化的前沿。為滿(mǎn)足國家工業(yè)4.0和節能環(huán)保的要求，研制一種基于高精度、高- 結合智能控制系統的高效工業(yè)機器人。該自動(dòng)噴涂裝置可以改善施工環(huán)境，提高噴涂質(zhì)量，減少資源消耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，幫助企業(yè)提高噴涂生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平，節能減排，減少環(huán)境污染，具有顯著(zhù)的社會(huì )效益。因此，智能自動(dòng)噴涂設備在涂料行業(yè)節能減排方面潛力巨大，不僅為未來(lái)貢獻力量，也為我國涂料行業(yè)“話(huà)語(yǔ)權”的發(fā)展和提升贏(yíng)得了機遇。