<address id="tp1rz"><menuitem id="tp1rz"></menuitem></address>
<progress id="tp1rz"><menuitem id="tp1rz"></menuitem></progress>
<progress id="tp1rz"><var id="tp1rz"><del id="tp1rz"></del></var></progress><address id="tp1rz"></address>
<cite id="tp1rz"><strike id="tp1rz"><address id="tp1rz"></address></strike></cite>
<menuitem id="tp1rz"></menuitem>
<menuitem id="tp1rz"></menuitem>
<menuitem id="tp1rz"></menuitem>
<var id="tp1rz"><dl id="tp1rz"><address id="tp1rz"></address></dl></var>

高紅外熱輻射固化技術(shù)在鋁型材噴涂中的應用

文章來(lái)源:許昌市紅外技術(shù)研究所有限公司

1 高紅外技術(shù)原理

紅外線(xiàn)的波長(cháng)為0.75μm~1000μm,介于電磁波和可見(jiàn)光之間,以輻射的形式向外傳播。紅外線(xiàn)的主要作用是熱作用。按照波長(cháng)劃分,紅外線(xiàn)可分為遠紅外 (4μm以上,輻射溫度<600℃)、中紅外 (2.0~4μm,輻射溫度800~900℃)及近紅外(0.75~2.0μm,輻射溫度>2000℃)。紅外加熱器的輻射體溫度與波長(cháng)的關(guān)系及特性值見(jiàn)表1。

表1  紅外加熱器的輻射體溫度與波長(cháng)的關(guān)系及特性

大多數有機物和水等的吸收光譜,在0.5μm~25μm范圍內。當輻射源的波長(cháng)與被加熱物質(zhì)的吸收波長(cháng)一致時(shí),該物質(zhì)就易于吸收輻射能。由普朗克熱輻射定律可知,紅外輻射能量可用下式表示:

紅外輻射能量計算公式

式中:Exb-輻射能量,W/cm2;

ελ-發(fā)熱體元件光譜輻射系數;c1、c2—常數;

λ1,λ2-分別為工件表面紅外吸收光譜范圍(λ1=2.0μm, λ2=15μm )。

元件的輻射能量可表示為:

元件的輻射能量計算公式

由上式可知,輻射元件的輻射能與輻射器表面溫度的四次方成正比。

光譜波長(cháng)匹配率(Q)=工件吸收光譜特性/元件輻射光譜特性,即:

光譜波長(cháng)匹配率(Q)=工件吸收光譜特性/元件輻射光譜特性

當工件吸收光譜在2.0~15μm波段,輻射元件表面溫度T1=450℃(723K)時(shí),帶入上式得:Q1=96%;同理,T2=1000℃(1273K)時(shí),Q2=69%;T3=2500℃時(shí),Q3=24%。從波長(cháng)匹配角度來(lái)看,輻射元件發(fā)射的可見(jiàn)光成分越少,匹配吸收愈好。但是,匹配吸收不僅要波長(cháng)匹配,更重要的是能量匹配,設其匹配率為W,則:

W=元件輻射能量/元件輸入能量

紅外匹配吸收則為:

   紅外匹配吸收

當元件表面溫度為450℃時(shí),遠紅外匹配吸收Q?W=0.960×0.62=0.59;當元件表面溫度為2500℃時(shí),Q?W=0.24×0.88=0.21。由于遠紅外波段的輻射能量低,匹配效果就不太好。

工件吸收光譜在0.38~2.0μm波段時(shí),輻射元件表面溫度分別為T(mén)1=450℃、T2=1000℃、T3=2500℃,按波長(cháng)匹配率,Q1=4%、Q2=31%、Q3=76%。

因此,在短波段范圍內高溫輻射元件,即使按波長(cháng)匹配也是隨溫度不斷提高,采用高溫輻射元件將達到更高的熱效率。此時(shí)輻射是全波段的,屬高能量強力紅外輻射,此類(lèi)輻射加熱也稱(chēng)之為高紅外輻射加熱。其輻射元件稱(chēng)為高能量全波段紅外輻射加熱器。因此,高紅外實(shí)質(zhì)是:高能量、高密度、高強度全波段瞬間起動(dòng)的強力紅外輻射技術(shù)。俗稱(chēng)高紅外。

物質(zhì)的分子在吸收紅外能后,可使光子的能量完全轉變成分子的振動(dòng)即轉動(dòng)能量;也可使分子的轉動(dòng)能量發(fā)生改變。并且,振動(dòng)光譜有一種加寬振動(dòng)、轉動(dòng)的作用,能擴大以平衡位置為中心的振幅,加劇其內部的振動(dòng)。由于電子的運動(dòng)和分子的振動(dòng)是處在極高的速度下,這種運動(dòng)不斷地使晶格、鍵團的振動(dòng)在其相互間產(chǎn)生碰撞。這種運動(dòng)狀況的變化,猶如兩種快速運轉的物體加快了摩擦而發(fā)熱升溫,所以,其升溫速度快。同時(shí),紅外輻射加熱物品時(shí),是按照紅外輻射能穿透的部位,其溫度往往比表面來(lái)得高。

2 高紅外輻射在鋁型材涂層快速固化

有機涂層固化工藝過(guò)程可分為兩個(gè)階段:即擴散階段與固化階段。擴散階段是熱輻射透入涂層的階段,主要是基材與涂層的預熱升溫,揮發(fā)組分的擴散移出;固化階段亦稱(chēng)動(dòng)力學(xué)階段,是輻射作用于化學(xué)鍵的固化階段,這—階段要求有較高的溫度,在此階段所發(fā)生的化學(xué)反應的速度制約著(zhù)干燥過(guò)程的進(jìn)程,而化學(xué)反應的速度根據化學(xué)動(dòng)力學(xué)的規程,溫度每升高10℃可提高化學(xué)反應速度1~3倍,因此,這—階段最好采用3μm波段左右的高溫輻射。

各類(lèi)有機涂層的成分中大都含有羥基和羧基,其固有振蕩頻率相應的波長(cháng)在2.8~3.0μm,因此當紅外輻射源的發(fā)射波長(cháng)與有機涂層的強吸收頻帶對應時(shí),則該輻射能直接作用于化學(xué)鍵,形成諧振狀態(tài)并引起鍵的斷裂,以達到快速干燥與固化的目的。 

由于工件的質(zhì)量、體積、表面積、導熱系數的不同,工件在固化工藝溫度下所經(jīng)過(guò)的時(shí)間也有很大的不同,因而對鋁型材而言,縮短固化時(shí)間是完全可能的。

實(shí)現快速固化要達到下面3個(gè)條件:

(1)保證工件在固化過(guò)程中上、中、下溫度均勻;

(2)不論工件大小、質(zhì)量如何,元件必須能瞬間提供大能量的熱源;

(3)保證工件表面達到較高溫度。

常規的設備(熱風(fēng)爐和遠紅外爐)都無(wú)法同時(shí)實(shí)現上述3點(diǎn)。

在一定溫度范圍內,固化效果通常與溫度和時(shí)間的乘積成正比,因而提高溫度可以縮短固化時(shí)間。不同的加熱方式采取同一固化工藝則效果不同。實(shí)踐和理論都證明快速固化是可以實(shí)現的。采用輻射傳熱可以縮短固化時(shí)間。經(jīng)快速固化的鋁型材表面豐滿(mǎn)度、光潔度均比同樣條件下傳統工藝好。

3 高紅外加熱元件與設備技術(shù)分析

3.1 石英玻璃加熱器技術(shù)分析

石英玻璃高紅外輻射元件的熱源為鎢絲,溫度高達2200~2400℃,輻射短波能量屬近紅外線(xiàn);熱源外罩石英管,由于衰減,外面溫度約800℃,輻射中波紅外線(xiàn);背襯不銹鋼,溫度可達500~600℃,輻射低能量遠紅外線(xiàn)。各波段紅外線(xiàn)成分占有比例不均等,使之被加熱物的吸收有最佳的能量匹配,并伴隨有快速熱相應特征。使用壽命5000小時(shí),從傳熱學(xué)分析,石英玻璃加熱熱效率在50~60%左右。

3.2 高能量全波段紅外輻射加熱器技術(shù)分析

根據傳熱學(xué)電磁波輻射與有機涂層的固化波長(cháng)的匹配原理,可以由涂層的波長(cháng)與加熱源的輻射波長(cháng)相匹配即可達到快速固化的目的,傳熱效率在85~90%。

4 高紅外烘爐設計原理

工業(yè)爐的加熱過(guò)程是依靠熱的對流、傳導和輻射來(lái)實(shí)現的。在高溫下,熱交換主要靠熱輻射,熱傳導可忽略不計。

在高溫下,熱輻射成為熱能傳遞的主要部分,它與溫度的4次方之差成正比,也與熱輻射系數(熱輻射率)成正比。

采用現代高輻射率涂層技術(shù),可以取得改變材料表面的熱輻射率、提高熱交換效率、縮短加熱時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、節約能源、延長(cháng)爐體及熱交換部件的使用壽命等效果。

高能量全波段紅外輻射加熱器產(chǎn)生的紅外輻射以電磁波的形式將能量傳遞出去,具有瞬時(shí)加熱、節能顯著(zhù),且占地面積小的特點(diǎn)。由于它的波長(cháng)覆蓋了紅外線(xiàn)的整個(gè)波段,有利于涂料中粒子的流平和交聯(lián)反應迅速進(jìn)行;并使涂層交聯(lián)迅速揮發(fā),加快固化、流平速度和減少涂裝缺陷。實(shí)現涂膜快速固化,同時(shí)提高了涂層質(zhì)量。

與傳統加熱源相比,有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)比普通電熱絲加熱方式節電80%以上。

(2)與熱風(fēng)爐比較,生產(chǎn)效率可提高2~6倍。

(3)在現有熱風(fēng)爐基礎上進(jìn)行改造,投資費用可在0.5~2年內回收。

(4)與電熱風(fēng)爐相比可降低30~50%裝機容量。

(5)占地面積為常規設備的1/6—1/2,節省設備投資。

加熱器的電氣控制,有直通式、恒溫控制和恒功率控制多種不同形式的控制方式,以適應不同的加熱環(huán)境。

5 高紅外固化鋁型材粉末噴涂和電泳涂層試驗

5.1 福建南平鋁業(yè)有限公司實(shí)驗結果

(1)粉末靜電噴涂固化試驗。試驗樣分別采用200mm×100mm的鋁板和長(cháng)200mm的L8607 

1)前處理工藝:

除油:常溫,5min,以實(shí)際除油效果表面不掛水珠為準。 

水洗:自來(lái)水沖洗后用純水噴淋。

鉻化:常溫,5min,以顏色判斷。

水洗:自來(lái)水沖洗后用純水噴淋。

烘干:90℃,5min。

(2)固化試驗:高紅外固化爐總功率為27Kw。分別噴白色亮光粉、白色砂紋粉和木紋粉。試驗結果見(jiàn)下表:

表2  RAL9016白色亮光粉 

RAL9016白色亮光粉試驗結果表

表3  PJA2195A白色砂紋粉 

PJA2195A白色砂紋粉試驗結果

表4  MW0502 砂紋粉 

 MW0502 砂紋粉試驗結果

5.2 電泳涂層固化試驗

首先:試驗樣采用長(cháng)200mm的L8607。

(1)前處理工藝:

氧化處理:委托樂(lè )祥鋁業(yè)在線(xiàn)氧化。

電泳:電泳電源為五源公司自制電源,電壓100V,靜置30s。

(2)固化試驗:高紅外固化爐總功率為27Kw。分別對樂(lè )祥鋁業(yè)和華業(yè)鋁業(yè)的電泳漆進(jìn)行固化試驗。試驗結果見(jiàn)下表:

表5 樂(lè )祥鋁業(yè)的電泳槽液 

樂(lè )祥鋁業(yè)的電泳槽液

表6 華業(yè)鋁業(yè)的電泳槽液 

華業(yè)鋁業(yè)的電泳槽液

6 項目可行性分析

6.1 試驗結果分析

(1)通過(guò)高紅外固化的粉末噴涂涂層劃格試驗、鉛筆硬度全部合格,耐沖擊試驗亮光粉全部合格,砂紋粉大部分合格,耐溶劑普遍偏差,這與生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)品的檢測結果相吻合。電泳涂層鉛筆硬度、水煮試驗全部合格,耐堿試驗不理想,這與生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)品的檢測結果也吻合;

(2)從以上試驗結果來(lái)看采用高紅外固化粉末涂層和電泳涂層是可行的,無(wú)論是固化時(shí)間,還是能耗方面,都具有很大的優(yōu)勢;

(3)雖然粉末噴涂涂層比電泳涂層膜厚更高,但電泳涂層固化時(shí)間明顯比粉末噴涂涂層固化時(shí)間長(cháng)。分析其主要原因是:電泳漆膜是含水涂層,在固化前需要脫水;

(4)從試驗過(guò)程中可以發(fā)現,功率匹配是固化合格的關(guān)鍵,必須確保烘烤過(guò)程中輻射器均在工作。停止輻射,只靠溫度保溫,則固化時(shí)間將相應延長(cháng);

(5)由于試驗烘烤爐只有熱風(fēng)攪拌裝置,而沒(méi)有熱風(fēng)循環(huán)裝置,輻射功率需人工調節,沒(méi)有自動(dòng)反饋調節系統,烘烤爐爐溫控制需通過(guò)開(kāi)啟、關(guān)閉爐門(mén)控制等設備條件的限制,有待于設備改進(jìn)后做進(jìn)一步的試驗。

6.2 高紅外熱輻射固化影響因素分析

從以上試驗分析,高紅外熱輻射固化影響因素有以下幾個(gè)方面:

(1)涂層材料:不同涂層材料的黑度(即吸收能力)不一樣,黑度高的材料吸收能量強,熱效率高。涂料的黑度多數在0.80~0.90之間。含水涂層固化時(shí)間需更長(cháng);

(2)介質(zhì):固化爐中的水分和溶劑蒸汽會(huì )吸收輻射能,并使輻射量衰減,不利于涂膜烘干,應及時(shí)排除;

(3)輻射距離:輻射距離對固化效果有很大的影響。為了使涂膜有效地獲得輻射能量,輻射距離不能太遠。一般平板為100mm,較復雜工件取250~300mm;

(4)溫度均與性:由于輻射存在輻射陰影,爐溫均勻性顯得更為重要,因此在使用高紅外輻射源的同時(shí),必須同時(shí)進(jìn)行熱風(fēng)循環(huán);

(5)輻射器布置:由于輻射器表面溫度很高,不能忽視熱空氣的自然對流導致室體上部溫度較高。因此在高度方向,輻射器數量自下而上遞減。

友情鏈接

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 黄色国产在线观看人人|中文乱码免费一区二区三区|亚洲不卡一区二区三区在线|国产在线精品一区二区不卡麻豆
    <address id="tp1rz"><menuitem id="tp1rz"></menuitem></address>
    <progress id="tp1rz"><menuitem id="tp1rz"></menuitem></progress>
    <progress id="tp1rz"><var id="tp1rz"><del id="tp1rz"></del></var></progress><address id="tp1rz"></address>
    <cite id="tp1rz"><strike id="tp1rz"><address id="tp1rz"></address></strike></cite>
    <menuitem id="tp1rz"></menuitem>
    <menuitem id="tp1rz"></menuitem>
    <menuitem id="tp1rz"></menuitem>
    <var id="tp1rz"><dl id="tp1rz"><address id="tp1rz"></address></dl></var>