我國噴涂設備和涂裝技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

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• 自動噴涂設備及涂裝技術的開發(fā)與應用

  彭軍1、薛純真2、楊育農1

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

  關鍵詞：自動噴涂；噴涂設備；涂層技術；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。涂裝產品通過最終在被涂物表面形成的涂膜來體現(xiàn)其應用價值，因此涂裝質量直接影響涂裝產品的外觀質量和應用水平。油漆產品的外觀質量不僅反映油漆本身的防護功能和裝飾性能，也是構成產品價值的重要因素。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，涂裝已經從人工操作發(fā)展到工業(yè)自動化，自動化程度越來越高，

  1 發(fā)展狀況

  我國涂料生產線的發(fā)展經歷了從手工到生產線，再到自動化生產線的發(fā)展過程。涂裝工藝可簡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年代引進蘇聯(lián)技術。一些受援項目開始建設涂裝生產線，但這些生產線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。采用電動手動懸掛工件（很少使用懸掛輸送機）。當時的酸洗槽是內??襯鉛的普通鋼板。隨著時代的發(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，由于輕工業(yè)的發(fā)展，自行車制造行業(yè)首先出現(xiàn)了機械化生產線和自動化生產線，以及在原有坦克線生產的基礎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，當時我國涂料行業(yè)的主要任務還是防腐。但是，隨著我國經濟的發(fā)展和國外繪畫技術的發(fā)展，通過技術的引進和國外技術的交流，我國的繪畫技術得到了迅速的發(fā)展。在自動化鍍膜生產方面，靜電噴涂和電泳涂裝技術的推廣應用，粉末噴涂技術的發(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、電器產品、汽車行業(yè)等方面得到了蓬勃發(fā)展該領域在涂裝行業(yè)取得明顯進展，智能噴涂機器人也出現(xiàn)在涂裝生產線上。目前我國的涂料生產線估計有幾千條噴涂生產線定制，進口的大型涂料生產線幾乎占了一半。家電行業(yè)、日用五金、鋼制家具、鋁件、電器產品、汽車行業(yè)等領域的蓬勃發(fā)展，涂裝行業(yè)取得明顯進展，涂裝生產線也出現(xiàn)了智能噴涂機器人。目前我國的涂料生產線估計有幾千條，進口的大型涂料生產線幾乎占了一半。家電行業(yè)、日用五金、鋼制家具、鋁件、電器產品、汽車行業(yè)等領域的蓬勃發(fā)展，涂裝行業(yè)取得明顯進展，涂裝生產線也出現(xiàn)了智能噴涂機器人。目前我國的涂料生產線估計有幾千條，進口的大型涂料生產線幾乎占了一半。

  2 技術進步

  從我國現(xiàn)有涂料生產線來看，主要問題如下。一是我國在涂裝設備的研發(fā)上投入不多，很少有先進成熟的涂裝設備占據市場。即便是國內自建的涂裝生產線，生產線上的一些關鍵技術和設備也主要靠進口。. 二是我國部分基礎元器件和控制元器件質量不達標，經不起長期考驗。因此，盡管生產線設計先進，但設備并沒有足夠的保障。同時，國內對生產線的投資相對盲目，無法按需選擇設備。以上諸多問題，導致我國涂料生產線水平不夠高，還有很多需要改進和完善的地方。事實上，我國設計制造的一些涂裝生產線是結合我國國情的，技術裝備水平并不遜色于國外一些生產線，但往往受到元器件可靠性和使用壽命的困擾.

  我國部分涂裝生產線由于一次性投資的限制，對安全問題重視不夠，導致大量涂裝生產線不符合涂裝作業(yè)的安全規(guī)定。防火防爆隱患多。如何做到全面防護，推動涂裝生產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，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。國內產業(yè)布局分散，企業(yè)規(guī)模普遍較小，綜合實力較弱，很大程度上依賴人工操作，因此制造工藝粗糙，技術落后，設備外觀差，直接影響業(yè)績設備的指標和可靠性。也導致國內涂料生產線價格偏低。

  3 發(fā)展方向

  我國的涂裝生產線設備自1970年代以來，特別是改革開放后，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)，設備不適應市場需求，很多關鍵的噴涂設備還有更多要進口。目前，我國涂料生產線數(shù)千條，每年也投資新生產線數(shù)百條。每年在全國的投資約10億元。其中，國外相關企業(yè)和合資企業(yè)占比30%~40%。我國有數(shù)千家涂裝設備廠，產品種類現(xiàn)在幾乎涵蓋了涂裝行業(yè)的各個環(huán)節(jié)。我國的發(fā)展前景" s涂料生產線很吸引人，但發(fā)展中確實存在很多問題。解決我國涂料行業(yè)存在的問題，首先要從培養(yǎng)相關技術人才入手。重視涂裝專業(yè)人員的培養(yǎng)是提高國產涂裝設備技術含量的關鍵。高等學校要根據市場需求開設相關專業(yè)，加強涂裝技術人員專業(yè)培訓，提高專業(yè)技能和技術素質，加強涂裝生產線技術研發(fā)投入，淘汰涂裝生產線制造企業(yè)優(yōu)勝劣汰。行業(yè)管理體系。由于涂料生產線在國民經濟中的比重及其作用的重要性，要制造必要的輿論，引起國家職能部門和行業(yè)管理部門的足夠重視，進行必要的宏觀規(guī)劃和專業(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)信息網絡，提高涂料質量，加強技術交流，組織協(xié)調引進項目參觀、研討、吸收創(chuàng)新，共同推進涂料設備國產化。此外，要加強涂裝安全技術管理，執(zhí)行涂裝作業(yè)安全規(guī)程相關標準，建議實施涂裝生產線設計制造許可制度，完善和完善安全防護措施，確保生產安全、人員安全，滿足環(huán)保要求。積極對原有落后的涂裝生產線進行技術改造，將涂裝生產線設備的非標設計生產轉變?yōu)闃藴驶?、系列化設計生產，提高涂裝生產線設備的技術水平和生產水平。采用新技術、新設備、新材料，積極采取節(jié)能措施，采取在線檢測，推廣計算機在涂裝生產線中的應用，提高生產線的機械化、自動化水平，提高涂裝工件的防腐和裝飾質量，保證涂裝質量。安裝在生產線上的設備的質量。市場需要深思熟慮的規(guī)劃、營銷和服務。要做到管理科學、技術先進、服務優(yōu)良，涂料行業(yè)的設計制造單位必須加強合作，一心一意，更好地為用戶服務。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、使用壽命長的涂裝生產線，用合格的涂裝生產線涂裝優(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，保證涂裝生產線技術的不斷提高，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，保證涂裝生產線技術的不斷提高，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 未來趨勢

  1950年代以來，以美國、德國、日本為主的世界工業(yè)強國相繼開始在工業(yè)生產線上應用簡易工業(yè)機器人設備。目的是節(jié)省人工成本，提高生產效率。隨著計算機技術和機械制造技術的飛速發(fā)展，這些國家已經建立了完整的工業(yè)機器人產業(yè)體系，在工業(yè)機器人關鍵技術領域取得了領先優(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業(yè)提升到國家戰(zhàn)略層面，加大扶持力度，力爭在工業(yè)機器人核心技術領域繼續(xù)保持領先地位。

  進入21世紀以來，我國人口結構逐漸老齡化，勞動力成本快速上升，我國制造業(yè)長期依賴的人口紅利逐漸消失。同時，隨著全球化進程的不斷推進，印度、越南等國的制造業(yè)也開始崛起，我國的勞動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)面臨著巨大的產業(yè)升級壓力。以制造業(yè)為主體，建立先進的新型制造業(yè)體系迫在眉睫。面對新形勢，制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機遇并存。可以預見，工業(yè)機器人將成為我國制造業(yè)升級的重要基礎。因此，自動噴涂機器人行業(yè)的技術發(fā)展和產業(yè)形勢具有重要的社會意義。

  隨著人們對環(huán)境保護和安全健康的日益重視，安全生產已成為社會共識。要在安全環(huán)保的基礎上進一步提高產品質量和生產效率，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(jié)省油漆用量，提高漆面質量穩(wěn)定性，提高產品生產效率。同時，由于噴房無需操作人員，也避免了傳統(tǒng)噴涂中的安全隱患和勞動力不可控性。因此，噴涂的工業(yè)化生產變得更加安全，

  噴涂機器人的出現(xiàn)代表著工業(yè)自動化水平的提高。噴涂機器人的應用需要相應的產品設計開發(fā)、制造生產，以及相應的企業(yè)管理水平。目前，我國的中小民營企業(yè)還沒有達到這個水平。使用機器人進行噴涂作業(yè)，不符合我國目前的工業(yè)水平。國產品牌主要是非標定制型自動噴涂機進行生產，功能單一，使用常規(guī)自動噴頭。換色、清洗等問題沒有很好的解決辦法。設備一般體積大、質量大，以及噴涂作業(yè)對周圍環(huán)境和操作人員的影響很大。國外只有少數(shù)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、表面噴涂等問題都沒有很好的解決。實驗室、無塵車間等對環(huán)境和使用功能要求更嚴格的小型自動噴霧器還有一定的市場差距。

  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。為滿足國家工業(yè)4.0和節(jié)能環(huán)保的要求，研制一種基于高精度、高- 結合智能控制系統(tǒng)的高效工業(yè)機器人。該自動噴涂裝置可以改善施工環(huán)境，提高噴涂質量，減少資源消耗，降低企業(yè)生產成本，幫助企業(yè)提高噴涂生產效率和自動化水平，節(jié)能減排，減少環(huán)境污染，具有顯著的社會效益。因此，智能自動噴涂設備在涂料行業(yè)節(jié)能減排方面潛力巨大，不僅為未來貢獻力量，也為我國涂料行業(yè)“話語權”的發(fā)展和提升贏得了機遇。