آثار الکترواستاتیک در رنگ پودری(بخش چهارم)

شیوه جمع‌آوری یون‌های آزاد:

 اصول شیوه جمع‌آوری یون‌های آزاد (IC) آن است که یون‌ها را از فضای بین گان و قطعه بیرون کشیده و به سوی یک الکترود ارت شده که در پشت نوک گان قرار دارد، هدایت می‌کنند (شکل ۱۵).

وقتی یک گان کورونا مجهز به یک جمع‌کننده یون می‌گردد، الکترود قرار داده شده در پشت گان در فاصله کمتری از فاصله نوک گان تا قطعه قرار دارد. واقعیت این است که IC ارت شده نسبت به سطح قطعه به گان نزدیک‌تر است و میدان الکتریکی که نزدیک‌ترین مسیر را به سمت زمین طی می‌کند، در نوک گان و جمع‌کننده یون تشکیل می‌گردد و نه بین گان و قطعه.

نتیجتاً میدان الکتریکی در مجاورت سطح قطعه تنها به وسیله شارژ فضای ابر ذرات پودر تشکیل می‌گردد. این میدان از میدان تشکیل‌ شده توسط گان کورونا ضعیف‌تر است زیرا ما ولتاژ بالا را در نوک گان حذف نموده‌ایم (یا به شدت کاهش داده‌ایم)، البته اگر پودر به خوبی شارژ شود، کارآیی انتقال کاهش نیافته و پوشش در کنج‌ها به میزان زیادی بهبود می‌یابد.

هنگامی که میدان الکتریکی ایجاد شده به وسیله گان به قطعه نرسد، یون‌های آزاد ایجاد شده به وسیله کورونا خطوط میدان را به سمت جمع‌کننده یون ارت شده تعقیب می‌کند. این بدان معنی است که با توجه به اینکه جمع‌کننده یون چگونه تنظیم شده باشد، یون‌های آزاد در فضای بین گان و قطعه وجود نداشته یا میزان آنها به شدت کاهش خواهد یافت.

توانایی تنظیم فاصله بین نوک گان و جمع‌کننده یون بسیار مهم می‌باشد. ساده‌ترین روش تنظیم فاصله این است که الکترود جمع‌کننده یون را در پشت نوک گان در وضعیتی قرار داد که فاصله آن از گان بیش از نصف فاصله بین گان و قطعه نباشد. اجرای این روش به ما اطمینان می‌دهد که بیشتر میدان‌های الکتریکی و یون‌های آزاد ایجاد شده به وسیله الکترو گان به جمع‌کننده هدایت شوند. اگر جمع‌کننده یون به خوبی تنظیم شده باشد، اغلب نتایج مؤثری را در بهبود پوشش قفس فارادی و یکنواختی و کیفیت نهایی نشان خواهد داد. نصب میدان‌های چندگانه نیز بهبود قابل توجهی را در عملیات پاشش مجدد ایجاد می‌کنند.

در بسیاری از سیستم‌ها استفاده از جمع‌کننده یون ممکن است حتی مؤثرتر از استفاده ازACC در امر کاهش پس یونیزاسیون و پوشش گوشه‌ها باشد. البته باید توجه داشت که محدوده جمع‌کننده‌های یون به نسبت فاصله بین گان تا قطعه محدود می‌باشد. برای حداکثر کارآیی در جمع‌آوری‌های یون‌های آزاد، جمع‌کننده یون باید در پشت نوک گان با فاصله‌ای کمتر از نصف فاصله بین گان تا قطعه قرار داده شود. بنابراین اگر فاصله گان تا قطعه ۸ اینچ باشد، جمع‌کننده یون نه تنها در جمع کردن یون‌های آزاد کارآیی دارد بلکه همچنین حداکثر کارآیی انتقال را موجب می‌شود اگر در فاصله ۴ اینچی پشت الکترود گان قرار گیرد (شکل ۱۶).

برای فاصله ۱۰ اینچی بین گان و قطعه چنین کارآیی در فاصله ۴ تا ۵ اینچی جمع‌کننده یون ایجاد خواهد شد. ولی اگر ما با فاصله ۴ اینچی گان تا قطعه اسپری کنیم، جمع‌کننده یون باید در فاصله ۲ اینچی انتهای گان قرار گیرد. متأسفانه در چنین فاصله کمی بین الکترود شارژکننده و جمع‌کننده یون کارآیی انتقال فرآیند کاهش می‌یابد.

کاهش کارآیی انتقال در جمع‌کننده‌های یونی که با فاصله کمی از نوک گان قرار دارند به دلیل تغییر در اندازه منطقه شارژ اتفاق می‌افتد. در دستگاه‌های کورونا، ذرات پودر و یون‌های آزاد در یک جهت از گان به سمت قطعه حرکت می‌کنند. این امر زمانی را که ذرات پودر توسط یون‌ها شارژ می‌شوند را افزایش می‌دهد. با یک سیستم جمع‌آوری یون در حال استفاده، ذرات پودر به سمت  قطعه حرکت می‌کنند در حالی که یون‌ها به سمت جمع‌کننده حرکت می‌نمایند. این حرکت در  جهت مخالف باعث آمیخته‌ شدن مطلوب یون‌ها با ذرات پودر می‌شود، البته اگر جمع‌کننده یون به خوبی تنظیم شده باشد. به علاوه فاصله نزدیک‌تر جمع‌کننده یون ارت شده به الکترود شارژکننده، باعث سطح جریان بیشتر گان، تعداد یون‌های بیشتر و هماهنگی بیشتر ذراتی که از آن تأثیرپذیرند، خواهند شد. البته زمانی را که ذرات پودر در درون منطقه شارژ تا قطعه طی می‌کنند با کمتر شدن یون‌ها کاهش می‌یابد.

شکل ۱۶ تشریح می‌کند که اندازه مناطق دارای یون در اطراف الکترود شارژکننده هنگامی که جمع‌کننده یون به گان نزدیک‌تر می‌شود، کوچک‌تر می‌گردد. به عبارت دیگر، در فاصله‌های خیلی کم حجم منطقه شارژ به اندازه‌ای کوچک می‌گردد که زمانی را که ذرات پودر در آن طی می‌کنند جهت شارژ آنها مناسب نمی‌باشد. این امر باعث کاهش کارآیی انتقال می‌گردد.

بر مبنای بحث‌های مطروحه در اینجا، استفاده از جمع‌کننده‌های یون برای فواصل کمتر از ۴ تا ۵ اینچ بین گان و قطعه مناسب نمی‌باشد. عموماً جمع‌کننده‌های یون دارای بیشترین کاربرد و بالاترین کارآیی در فاصله حداقل ۵ اینچی بین گان و قطعه می‌باشند.

استفاده از جمع‌کننده‌های یون در گان‌های دستی همچنین محدود به رفتار اپراتور است. به دلیل اینکه اپراتورها معمولاً ناخودآگاه گان را به قطعه نزدیک می‌کنند تا بتوانند گوشه‌ها و داخل درزها را پوشش دهند، فاصله گان تا قطعه بسیار کمتر از فاصله جمع‌کننده یون می‌گردد. این امر باعث کاهش کارآیی یا حتی عدم تأثیر جمع‌کننده یون می‌گردد.

اگر فاصله گان تا قطعه در محدوده قطعات مشابه به میزان مشخصی تغییر کند، کنترل اتوماتیک جریان گان (ACC) ممکن است به دلیل اتوماتیک بودنش بسیار کارآتر باشد.

جمع بندی:

ما در این متن تشریح کردیم که تعداد زیادی از یون‌های آزاد ایجاد شده به وسیله شارژ کورونا به دلیل چالش‌های فرارو در پوشش قفس فارادی، پاشش مجدد و بهبود یکنواختی و کیفیت نهایی کار می‌باشد. با رشد تقاضاها و انتظارات برای کارآیی پوشش بیشتر و کیفیت نهایی، سازندگان تجهیزات پوشش پودری به ارتقاء تکنولوژی دستگاه‌های عرضه شده بازار و ایجاد قابلیت‌های جدید ادامه می‌دهند. متأسفانه هنوز یک راه واحد برای حل تمامی چالش‌های ایجاد شده در پاشش رنگ پودری یافته نشده است.

اگر چه کنترل‌کننده‌های اتوماتیک جریان و جمع‌کننده‌های یون ابزارهایی قدرتمند در جهت بهینه‌سازی عملیات پاشش می‌باشند، چنین بهینه‌سازی تنها در زمانی مشهود خواهد بود که ابزار مناسب برای شرایط و تجهیزاتی که این ابزار برای آنها طراحی شده‌اند و با روش مناسب بکار گرفته شود. دانش اصول تکنولوژی الکترواستاتیک کمک خواهد کرد که تصمیم صحیحی برای این امر که از کدام قابلیت‌ها و تجهیزات برای رسیدن به هدف‌های بهینه استفاده شود، اتخاذ گردد.