رنگ پودری الکترواستاتیک (قسمت سوم)

رنگ پودری الکترواستاتیک (قسمت سوم)

پس یونیزاسیون و پوشش مجدد قسمت‌ها:

فرآیند پس یونیزاسیون در امر فرآیند امر پاشش رنگ پودری به دلایل زیر ایجاد اختلال می‌کند. تجهیزات سیستم کورونا بوسیله ۱-کاهش مبادله مناسب و ۲- محدودیت توانایی پوشش مناطقی در قفس فارادی بطور مناسب.یون‌های مثبت بیشترین دلیل پس یونیزاسیون در فرآیند کورونا می‌باشد و بنابراین تعداد زیادی از یون‌های آزاد دلیلی برای مشکلات بالا می‌باشد.

قسمت‌های دوباره پاشش شده در رنگ پودری بیشترین چالش را در جاهایی که یون‌های آزاد برخورد منفی دارند ایجاد می‌کنند. در این مورد ما سعی می‌کنیم لایه دومی را بر روی لایه اول پاشش شده اعمال کنیم.

مشکل از آنجا ناشی می‌شود که یون‌های تولید شده بوسیله کورونا بین گان و قطعه با چگالی بیشتری از ذرات پودر حرکت می‌کند.یون‌های آزاد به صورت بسیار صحیح راهشان را به سمت قطعه ادامه داده و باعث ازدیاد شارژ لایه پاشش شده قبلی می‌گردد.

لایه پاشش شده بسیار نارساناتر از لایه پاشش نشده می‌باشد. بنابراین شارژ ایجاد شده توسط یون‌های مثبت در سطح قطعه پوشیده شده راهی برای نشت کردن ندارد.

در هنگامی که ذرات پودر به سطح قسمتی که دوباره پوشیده می‌شودحرکت می کنند، پوششی که قبلا ایجاد شده است دارای شارژ زیادی می‌باشد.

ذرات پودر پاشیده شده و یون‌های آزاد سریعاً شارژ لایه قبلی را به میزان زیادی افزایش می‌دهد و باعث پس یونیزاسیون می‌شود، در حقیقت پس یونیزاسیون ممکن است قبل از آنکه اولین ذرات پودر به سطح فلز برسند ایجاد شده باشد و همان طور که قبلاً نشان داده شد هنگامی که پس یونیزاسیون اتفاق می‌افتد، توسعه و کار آیی انتقال به مقدار زیادی کاهش می‌یابد.

به این دلیل است که اغلب در هنگام پوشش مجدد قطعات به مشکل برمی‌خوریم.

یک روش تجاری تسهیل عملیات پوشش مجدد و بهبود نفوذ در قفس فارادی کم کردن ولتاژ گان است.

کاهش ولتاژ گان موارد زیر را کاهش می‌دهد.

۱ـ قدرت میدان الکتریکی در مجاورت سطح قطعات

۲ـ قدرت میدان الکتریکی در روی گان

کاهش میدان الکتریکی در مجاورت سطح قطعات در بین نیروی الکتریکی که ذرات پودر را به سمت لبه‌های حفره می‌راند نتیجه بهتری بر پاشش قفس فارادی می‌شود.

ولتاژ کم بر روی گان باعث ایجاد تعداد کمتری از یون‌های آزاد در فضای گان و قطعه می‌شود. که تشکیل فرآیند پس یونیزاسیون را کند نموده و نفوذ بهتری رادر قفس فارادی باعث می‌شود.

ضخامت فیلم کمتری ایجاد شده و باعث کیفیت نهایی کار می‌شود.

متاسفانه کاهش ولتاژ گان بطور دستی همیشه یک راه حل مطلوب نیست. برای مثال آن نمی‌تواند در یک گان اتوماتیک وظیفه ساده‌ای تلقی شود. بعلاوه ولتاژ گان به چه مقدار باید کم شود تا ما به اهداف خود برای بهینه کردن کار آیی فرآیند برسیم.

مشکلات مرتبط با تنظیم دستی ولتاژ گان ما را بسوی تکنیک‌های پیشرفته‌تری در مبارزه با پدیده پس یونیزاسیون و رسیدن به یکنواختی و کیفیت نهایی بهتر رهنمون می‌کند.

این تکنیک‌هاشامل:

۱ـ کنترل اتوماتیک ولتاژ گان

۲ـ دستگاه‌های جمع کننده یون‌های مثبت می باشد.

هر دو تکنیک به کاربران اجازه می‌دهد تا کیفیت نهایی کارشان را با حذف کاهش یون‌های بین گان و قطعه افزایش دهند.

کنترل اتوماتیک جریان

اصول عملیات کنترل اتوماتیک جریان (ACC)

تنظیم اتوماتیک ولتاژ گان جهت حفظ قدرت میدان الکتریکی بین گان و قطعه در بهترین سطح خود می‌باشد.

برای درک بهتر اینکه چرا ACC فرآیند پاشش رنگ پودری را بهبود می‌بخشد؛ درک مفاهیم اهم (U=IR) و مفهوم خط فشار در تجهیزات پاشش رنگ پودری مهم می‌باشد.

خط فشار رابطه بین جریان گان و ولتاژ واقعی در نوک الکترود سر گان می‌باشد.

خط فشار یک گان کورونا در شکل ۱۱ نشان داده شده است. هر چه فاصله بین گان و قطعه بیشتر باشد،جریان بین گان و فضای بین گان و قطعه بیشتر خواهد بود. آنچه در بحث ما مهم است این است: هرچه ما گان را به قطعه نزدیک‌تر کنیم مقاومت فضای بین گان و قطعه کمتر می‌شود و جریان گان بیشتر می‌گردد. مسلم است که جریان گان به تعداد یون‌های آزاد تولید شده بوسیله کورونا انتقال می‌یابد تعداد یون‌های آزاد جریان یافته به قطعه برای فاصله ۱۳ اینچی بین گان و قطعه مشخصاً بزرگ‌تر از تعداد یون‌های جریان یافته به سوی قطعه در فاصله ۱۰ اینچی می‌باشند.

شکل ۱۲ به طور تقریبی رابطه بین کار آیی انتقال فرآیند پاشش پودر و جریان گان را برای یک نرخ ثابت جریان پودر و سرعت نقاله و فاصله بین گان و قطعه در ۳، ۶، ۱۲ اینچ بیان می‌کند.

روشن است که برای فاصله بین گان و قطعه از ۶ تا ۱۲ اینچ ماکسیمم کارآیی مبادله بدست می‌آید. در فاصله ۱۳ اینچ حداکثر کار آیی میادله در تنظیم جریان کمتر حاصل می‌شود. این اختلاف می‌تواند براحتی در مورد مثال سطل آب تشریع گردد.

اگر ما یک سطل خالی داشته باشیم و سعی کنیم آن را با شلنگی که در ارتفاع ۱۰ فوتی قرار دارد پر نماییم بخشی از آب به خارج از سطل پاشیده شده و تنها بخشی از آب در داخل سطل       جمع می‌گردد و مدت زمانی طول می‌کشد تا سطل سرریز گردد. حال اگر بخواهیم همان سطل را با همان شلنگ منتهی در ارتفاع ۳ فوتی پر نماییم. بخش بیشتری از آب در داخل سطل جمع شده و زودتر سرریز می‌گردد. با این مقایسه که سرریز شدن سطح نشان‌دهنده پس یونیزاسیون در لایه پودر می‌باشد، می‌توان گفت هنگامی که پودر را از گانی که در فاصله ۱۰ اینچی از قطعه قرار داده شده است اسپری کنیم، خطوط میدان الکتریکی در مناطق زیادی از قطعه توزیع می‌شود و چگالی جریان یون‌های آزاد در هر واحد از سطح قطعه کم می‌باشد.

بنابراین مدت زمان بیشتری برای شروع پس یونیزاسیون مورد نیاز می‌باشد. اگر ما گان رادر فاصله ۳ اینچی از قطعه قرار دهیم، دو فرآیند در گان کورونا اتفاق می‌افتد:

۱ـ یون‌های آزاد به طرف کانال‌های نزدیک‌تر جریان یافته و باعث چگالی جریان بیشتری در هر واحد از سطح قطعه می‌شود.

۲ـ فاصله کمتر گان تا قطعه سبب سطح جریان بیشتری شده که در مثال‌ ما مساوی با افزایش حجم آب از شیلنگ می‌باشد، بنابراین در فاصله ۳ اینچی گان تا قطعه اگر جریان گان برای فاصله ۶ اینچ مناسب باشد، سبب توسعه سریع پس یونیزاسیون و کارآیی انتقال کمتر می‌شود.

یک راه خوب برای فهم اینکه کار آیی انتقال در یک سطح جریان بالاتر کاهش می‌یابد این است که تصور شود هر اینچ مربع از سطح قطعه پذیرای تعداد بیشتری از یون‌های آزاد در یک فاصله زمانی می‌گردد (با توجه به سرعت نقاله).

حداکثر کارآیی عملیات هنگامی بدست می‌آید که ما پودر را در بالاترین کارآیی انتقال ممکن در تمامی طول زمان به قطعه اسپری کنیم. اگر جریان خیلی بالا باشد، ممکن است سریعاً پس یونیزاسیون انجام گردد که آن قسمتی از زمان تخصیص داده شده پاشش با حداکثر کار آیی می‌باشد.

نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که در مورد فاصله بین قطعه و گان سطوح جریان معینی باعث ایجاد بهترین کارآیی انتقال می‌گردد. بنابراین اگر ابزاری در اختیار داشته باشیم که به ما اجازه دهد به طور اتوماتیک جریان گان را در سطح بهینه تنظیم نماییم (بدون توجه به فاصله بین گان و قطعه) بهینه‌ترین کارآیی را در فرآیند پاشش بدست خواهیم آورد. این ابزار کنترل‌کننده اتوماتیک جریان (ACC) نامیده می‌شود. با ACC، هنگامی که فاصله بین گان و قطعه تغییر می‌کند (مانند قطعاتی که سطوح پیچیده دارند یا عمق‌های مختلفی در آنها وجود دارد) یونیت کنترل گان به طور اتوماتیک ولتاژ را برای رسیدن به سطح جریان بهینه‌ای بالا یا پایین می‌برد.

برای مثال، هنگامی که یک کاربر قسمت‌هایی که دارای کنج‌های پیچیده بر روی سطح می‌باشند را رنگ‌آمیزی می‌کند، ناخودآگاه گان را به قطعه نزدیک‌تر می‌کند تا بتواند پودر را به درون مناطق قفس فارادی هدایت نماید. بدون ACC این امر باعث افزایش جریان گان شده، چگالی یون‌های آزاد را در هر واحد از سطح قطعه افزایش می‌دهد و باعث توسعه سریع‌تر پس یونیزاسیون می‌گردد. ACC به طور اتوماتیک هر چه گان به قطعه نزدیک‌تر شود، ولتاژ را کاهش می‌دهد. نتیجتاً ACC :

۱ـ جریان را در سطح بهینه‌ای حفظ می‌کند که مانع تشکیل یون‌های آزاد اضافه شود

۲ـ قدرت میدان را در مجاورت سطح قطعه کنترل می‌نماید و با کاهش ولتاژ در نوک گان به نسبت فاصله گان تا قطعه پوشش بر روی نواحی قفس فارادی را تسهیل می‌نماید.

شکل ۱۳، دو گان کورونا را در حال اسپری بر نواحی مختلفی از یک قطعه نشان می‌دهد. به دلیل مشخصات متفاوت هر قسمت، یک گان در فاصله ۶ اینچی سطح و گان دیگر در فاصله ۱۰ اینچی قرار دارد. در همان شکل می‌توان خطوط بار و سطوح جریان را در هر گان مشاهده کرد. گانی که در فاصله ۶ اینچی قرار دارد بیش از دو برابر جریان گانی را دارد که در فاصله ۱۰ اینچی قرار دارد. این امر موارد ذیل را نتیجه می‌دهد:

۱ـ به وجود آمدن تعداد بیشتری از یون‌های آزاد در فضای بین گان و قطعه

۲ـ توسعه سریع‌تر پس یونیزاسیون

۳ـ کاهش کارآیی انتقال، ضخامت فیلم و کیفیت نهایی

شکل ۱۴، دو گان را در وضعیت مشابه قبل در حالت ACC نشان می‌دهد. توجه کنید که سطح جریان و تعداد یون‌های آزاد در فاصله بین گان و قطعه در هر دو گان مساوی می‌باشد. این امر باعث بهینه شدن کارآیی انتقال و یکنواختی و کیفیت نهایی کار می‌گردد.

به طور خلاصه، کنترل اتوماتیک جریان گان فرآیند پس یونیزاسیون را به تأخیر می‌اندازد.

۱ـ با کنترل ایجاد یون‌های آزاد در نوک گان و قدرت میدان الکتریکی در سطح قطعه فرآیند پاشش رنگ پودری را بهینه می‌سازد.

۲ـ کارآیی انتقال را در فاصله بین گان و قطعه حداکثر می‌کند.

۳ـ نفوذ در گوشه‌ها و کنج‌ها را تسهیل می‌کند.

۴ـ یکنواختی و کیفیت نهایی کار را افزایش می‌دهد.

۵ـ عملیات پاشش مجدد را تسهیل می‌کند.

اگرچه تنظیم جریان مشابه ممکن است برای تمام دستگاه‌ها بهینه نباشد، سیستم‌های کنترل و فرآیند پیشرفته PLC می‌توانند کارآیی عملیات پاشش را با تنظیم اتوماتیک جریان با توجه به مقدار ریزش پودر، سرعت نقاله و پارامترهای دیگر عملیات ارتقاء بخشند.