我國(guó)噴涂設(shè)備和涂裝技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析

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• 自動(dòng)噴涂設(shè)備及涂裝技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

  彭軍1、薛純真2、楊育農(nóng)1

  摘要：本文回顧了自動(dòng)噴涂設(shè)備和涂裝技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用噴涂生產(chǎn)線定制，介紹了我國(guó)噴涂設(shè)備和涂裝技術(shù)的研究現(xiàn)狀，指出了我國(guó)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(shì)，噴涂過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)的研究對(duì)于推動(dòng)噴涂過(guò)程以機(jī)器代人的實(shí)施具有非常重要的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。

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

  0 前言

  涂料是指用保護(hù)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(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值，因此涂裝質(zhì)量直接影響涂裝產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和應(yīng)用水平。油漆產(chǎn)品的外觀質(zhì)量不僅反映油漆本身的防護(hù)功能和裝飾性能，也是構(gòu)成產(chǎn)品價(jià)值的重要因素。隨著工業(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?fàn)顩r

  我國(guó)涂料生產(chǎn)線的發(fā)展經(jīng)歷了從手工到生產(chǎn)線，再到自動(dòng)化生產(chǎn)線的發(fā)展過(guò)程。涂裝工藝可簡(jiǎn)單概括為預(yù)處理噴涂、干燥或固化、三廢處理。我國(guó)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(xiàng)目開始建設(shè)涂裝生產(chǎn)線，但這些生產(chǎn)線一般采用鋼板焊接坡口和鋼結(jié)構(gòu)噴涂干燥室相結(jié)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(jī)）。當(dāng)時(shí)的酸洗槽是內(nèi)??襯鉛的普通鋼板。隨著時(shí)代的發(fā)展，有內(nèi)襯玻璃纖維增??強(qiáng)塑料或全玻璃纖維增??強(qiáng)塑料的罐。1960年代以來(lái)，由于輕工業(yè)的發(fā)展，自行車制造行業(yè)首先出現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)線和自動(dòng)化生產(chǎn)線，以及在原有坦克線生產(chǎn)的基礎(chǔ)上增加程控小車形成的程控線. 這些主要出現(xiàn)在上海和天津，當(dāng)時(shí)我國(guó)涂料行業(yè)的主要任務(wù)還是防腐。但是，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)外繪畫技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)技術(shù)的引進(jìn)和國(guó)外技術(shù)的交流，我國(guó)的繪畫技術(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(yīng)用，粉末噴涂技術(shù)的發(fā)展和推廣，特別是在我國(guó)家電行業(yè)、日用五金、鋼制家具、鋁部件、電器產(chǎn)品、汽車行業(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，智能噴涂機(jī)器人也出現(xiàn)在涂裝生產(chǎn)線上。目前我國(guó)的涂料生產(chǎn)線估計(jì)有幾千條噴涂生產(chǎn)線定制，進(jìn)口的大型涂料生產(chǎn)線幾乎占了一半。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)線也出現(xiàn)了智能噴涂機(jī)器人。目前我國(guó)的涂料生產(chǎn)線估計(jì)有幾千條，進(jìn)口的大型涂料生產(chǎn)線幾乎占了一半。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)線也出現(xiàn)了智能噴涂機(jī)器人。目前我國(guó)的涂料生產(chǎn)線估計(jì)有幾千條，進(jìn)口的大型涂料生產(chǎn)線幾乎占了一半。

  2 技術(shù)進(jìn)步

  從我國(guó)現(xiàn)有涂料生產(chǎn)線來(lái)看，主要問(wèn)題如下。一是我國(guó)在涂裝設(shè)備的研發(fā)上投入不多，很少有先進(jìn)成熟的涂裝設(shè)備占據(jù)市場(chǎng)。即便是國(guó)內(nèi)自建的涂裝生產(chǎn)線，生產(chǎn)線上的一些關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備也主要靠進(jìn)口。. 二是我國(guó)部分基礎(chǔ)元器件和控制元器件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，經(jīng)不起長(zhǎng)期考驗(yàn)。因此，盡管生產(chǎn)線設(shè)計(jì)先進(jìn)，但設(shè)備并沒有足夠的保障。同時(shí)，國(guó)內(nèi)對(duì)生產(chǎn)線的投資相對(duì)盲目，無(wú)法按需選擇設(shè)備。以上諸多問(wèn)題，導(dǎo)致我國(guó)涂料生產(chǎn)線水平不夠高，還有很多需要改進(jìn)和完善的地方。事實(shí)上，我國(guó)設(shè)計(jì)制造的一些涂裝生產(chǎn)線是結(jié)合我國(guó)國(guó)情的，技術(shù)裝備水平并不遜色于國(guó)外一些生產(chǎn)線，但往往受到元器件可靠性和使用壽命的困擾.

  我國(guó)部分涂裝生產(chǎn)線由于一次性投資的限制，對(duì)安全問(wèn)題重視不夠，導(dǎo)致大量涂裝生產(chǎn)線不符合涂裝作業(yè)的安全規(guī)定。防火防爆隱患多。如何做到全面防護(hù)，推動(dòng)涂裝生產(chǎn)線向有利于工人健康、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(shí)，不按操作規(guī)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(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)布局分散，企業(yè)規(guī)模普遍較小，綜合實(shí)力較弱，很大程度上依賴人工操作，因此制造工藝粗糙，技術(shù)落后，設(shè)備外觀差，直接影響業(yè)績(jī)?cè)O(shè)備的指標(biāo)和可靠性。也導(dǎo)致國(guó)內(nèi)涂料生產(chǎn)線價(jià)格偏低。

  3 發(fā)展方向

  我國(guó)的涂裝生產(chǎn)線設(shè)備自1970年代以來(lái)，特別是改革開放后，一直在不斷發(fā)展，但國(guó)內(nèi)涂裝設(shè)備基本處于“自發(fā)”狀態(tài)，設(shè)備不適應(yīng)市場(chǎng)需求，很多關(guān)鍵的噴涂設(shè)備還有更多要進(jìn)口。目前，我國(guó)涂料生產(chǎn)線數(shù)千條，每年也投資新生產(chǎn)線數(shù)百條。每年在全國(guó)的投資約10億元。其中，國(guó)外相關(guān)企業(yè)和合資企業(yè)占比30%~40%。我國(guó)有數(shù)千家涂裝設(shè)備廠，產(chǎn)品種類現(xiàn)在幾乎涵蓋了涂裝行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)。我國(guó)的發(fā)展前景" s涂料生產(chǎn)線很吸引人，但發(fā)展中確實(shí)存在很多問(wèn)題。解決我國(guó)涂料行業(yè)存在的問(wèn)題，首先要從培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人才入手。重視涂裝專業(yè)人員的培養(yǎng)是提高國(guó)產(chǎn)涂裝設(shè)備技術(shù)含量的關(guān)鍵。高等學(xué)校要根據(jù)市場(chǎng)需求開設(shè)相關(guān)專業(yè)，加強(qiáng)涂裝技術(shù)人員專業(yè)培訓(xùn)，提高專業(yè)技能和技術(shù)素質(zhì)，加強(qiáng)涂裝生產(chǎn)線技術(shù)研發(fā)投入，淘汰涂裝生產(chǎn)線制造企業(yè)優(yōu)勝劣汰。行業(yè)管理體系。由于涂料生產(chǎn)線在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比重及其作用的重要性，要制造必要的輿論，引起國(guó)家職能部門和行業(yè)管理部門的足夠重視，進(jìn)行必要的宏觀規(guī)劃和專業(yè)指導(dǎo)，對(duì)行業(yè)發(fā)展給予必要的支持。盡快建立全國(guó)涂料行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，提高涂料質(zhì)量，加強(qiáng)技術(shù)交流，組織協(xié)調(diào)引進(jìn)項(xiàng)目參觀、研討、吸收創(chuàng)新，共同推進(jìn)涂料設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。此外，要加強(qiáng)涂裝安全技術(shù)管理，執(zhí)行涂裝作業(yè)安全規(guī)程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建議實(shí)施涂裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)制造許可制度，完善和完善安全防護(hù)措施，確保生產(chǎn)安全、人員安全，滿足環(huán)保要求。積極對(duì)原有落后的涂裝生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造，將涂裝生產(chǎn)線設(shè)備的非標(biāo)設(shè)計(jì)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，提高涂裝生產(chǎn)線設(shè)備的技術(shù)水平和生產(chǎn)水平。采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，積極采取節(jié)能措施，采取在線檢測(cè)，推廣計(jì)算機(jī)在涂裝生產(chǎn)線中的應(yīng)用，提高生產(chǎn)線的機(jī)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)線上的設(shè)備的質(zhì)量。市場(chǎng)需要深思熟慮的規(guī)劃、營(yíng)銷和服務(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(shè)計(jì)制造單位必須加強(qiáng)合作，一心一意，更好地為用戶服務(wù)。設(shè)計(jì)一條結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、效率高、噪音低、能耗低、維護(hù)要求低、使用壽命長(zhǎng)的涂裝生產(chǎn)線，用合格的涂裝生產(chǎn)線涂裝優(yōu)良、合格、符合防腐要求的涂料而裝飾是我國(guó)涂料行業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo)。要不斷研發(fā)涂裝設(shè)備，保證涂裝生產(chǎn)線技術(shù)的不斷提高，為我國(guó)涂裝工業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。，符合防腐、裝飾要求的合格涂料是我國(guó)涂料工業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo)。要不斷研發(fā)涂裝設(shè)備，保證涂裝生產(chǎn)線技術(shù)的不斷提高，為我國(guó)涂裝工業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。，符合防腐、裝飾要求的合格涂料是我國(guó)涂料工業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo)。

  4 未來(lái)趨勢(shì)

  1950年代以來(lái)，以美國(guó)、德國(guó)、日本為主的世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)相繼開始在工業(yè)生產(chǎn)線上應(yīng)用簡(jiǎn)易工業(yè)機(jī)器人設(shè)備。目的是節(jié)省人工成本，提高生產(chǎn)效率。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)的飛速發(fā)展，這些國(guó)家已經(jīng)建立了完整的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，在工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。尤其是在新一輪科技革命和全球競(jìng)爭(zhēng)的背景下，各國(guó)紛紛將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，加大扶持力度，力爭(zhēng)在工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)領(lǐng)域繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。

  進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)人口結(jié)構(gòu)逐漸老齡化，勞動(dòng)力成本快速上升，我國(guó)制造業(yè)長(zhǎng)期依賴的人口紅利逐漸消失。同時(shí)，隨著全球化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，印度、越南等國(guó)的制造業(yè)也開始崛起，我國(guó)的勞動(dòng)力成本與這些國(guó)家相比不再具有優(yōu)勢(shì)。因此，我國(guó)制造業(yè)面臨著巨大的產(chǎn)業(yè)升級(jí)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(duì)新形勢(shì)，制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存?？梢灶A(yù)見，工業(yè)機(jī)器人將成為我國(guó)制造業(yè)升級(jí)的重要基礎(chǔ)。因此，自動(dòng)噴涂機(jī)器人行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)形勢(shì)具有重要的社會(huì)意義。

  隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和安全健康的日益重視，安全生產(chǎn)已成為社會(huì)共識(shí)。要在安全環(huán)保的基礎(chǔ)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(shè)計(jì)，從而大幅度減少操作人員，節(jié)省油漆用量，提高漆面質(zhì)量穩(wěn)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(tǒng)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(jī)器人的出現(xiàn)代表著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高。噴涂機(jī)器人的應(yīng)用需要相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)、制造生產(chǎn)，以及相應(yīng)的企業(yè)管理水平。目前，我國(guó)的中小民營(yíng)企業(yè)還沒有達(dá)到這個(gè)水平。使用機(jī)器人進(jìn)行噴涂作業(yè)，不符合我國(guó)目前的工業(yè)水平。國(guó)產(chǎn)品牌主要是非標(biāo)定制型自動(dòng)噴涂機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，功能單一，使用常規(guī)自動(dòng)噴頭。換色、清洗等問(wèn)題沒有很好的解決辦法。設(shè)備一般體積大、質(zhì)量大，以及噴涂作業(yè)對(duì)周圍環(huán)境和操作人員的影響很大。國(guó)外只有少數(shù)幾家公司擁有全封閉小型噴涂設(shè)備，但都有自己的局限性，比如換色清洗、表面噴涂等問(wèn)題都沒有很好的解決。實(shí)驗(yàn)室、無(wú)塵車間等對(duì)環(huán)境和使用功能要求更嚴(yán)格的小型自動(dòng)噴霧器還有一定的市場(chǎng)差距。

  面對(duì)制造業(yè)向智能化發(fā)展的大趨勢(shì)，涂料行業(yè)也必須走在智能化的前沿。為滿足國(guó)家工業(yè)4.0和節(jié)能環(huán)保的要求，研制一種基于高精度、高- 結(jié)合智能控制系統(tǒng)的高效工業(yè)機(jī)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(jié)能減排，減少環(huán)境污染，具有顯著的社會(huì)效益。因此，智能自動(dòng)噴涂設(shè)備在涂料行業(yè)節(jié)能減排方面潛力巨大，不僅為未來(lái)貢獻(xiàn)力量，也為我國(guó)涂料行業(yè)“話語(yǔ)權(quán)”的發(fā)展和提升贏得了機(jī)遇。