粉末喷涂机回路控制涂层厚度技术

理想的现代粉末喷涂机应满足操作员的个性化需求。

为了保持流体容器中的液位，压缩空气，新鲜粉末的供应，涂层的充电性能以及尽可能一致的环境条件等因素，设备操作员通常会对设备进行日常调整维护。

为确保工厂能有效节约成本和满足产品质量要求，下列标准是必不可少:

— 高水平的自动化系统初始应用效率

— 尽可能少的手动涂层

— 保持一致的粉末回路控制

— 涂层厚度均匀一致

— 快速且高质量的颜色变化

— 低能耗

— 粉末喷涂机的高利用率(无机械故障)

— 长期可靠的工艺，可产生始终一致的高质量结果

具有安全极限的涂层设置

涂层厚度是另一个重要标准，但通常对它模糊定义并且测量不完全。 例如，不能指定测量点，也很少使用测量板。 通常，涂层厚度仅给出下限，此外，在许多情况下，它们要么不经常测量，要么不规则地测量。

为了确保依然能满足质量目标，操作人员增加了涂层厚度的安全极限，因为涂覆过厚的涂层比生产废品的风险更大。所以，涂层厚度总是处于公差上限，这意味着其实使用过多的粉末是不必要的。

在固化前在5 - 50cm的距离连续测量涂层厚度。还可以对移动和倾斜的元件进行测量。

需要一种实用可靠的测量系统

到目前为止还没有一种实用的测量系统能够在移动的传送带上在固化前进行快速测量涂层厚度，并且在测量前后产生相同的测量值。

现有的测量程序既昂贵又耗时，无法提供始端到末端的质量和过程控制。 接触式的测量方法，例如磁感应和涡流程序，可以立即淘汰，因为它们只能在元件固化和冷却后使用。 损坏性测量过程是很费力的，仅适用于随机抽取样本测量。传统的非接触式测量设备，如激光和β发射器，虽然能产生快速的测量结果，但由于它们发出的有害辐射而具有很大的风险。

实时测量

Winterthur Instruments公司研发了CoatMaster测量系统，能有效解决这些问题。CoatMaster在线测厚系统能测量固化前后涂层的厚度。非接触式无损测量是实时进行的，也可测量移动和倾斜的工件。在测量过程中不会产生有害辐射。该系统可用于各种基材，元件的形状和颜色也没有限制，具有较高的可重复性。粗糙表面也可以测量，具有良好的重复精度。

先进的热光学和数字信号处理

该测量系统的测量原理基于先进的热光学(ATO)和数字信号处理技术。计算机控制脉冲光对涂层进行加热。镜头后的高速红外传感器可远程监控表面温度的变化。表面温度随着特征动态而下降，这取决于涂层厚度和基板材料的热性能。

专门开发的算法可以分析表面温度的动态变化，从而可以定量和重复地测量涂层厚度和其他关键性能。

可测量工件的曲面和边缘部位由于该设备在直径为2至20 mm 的测量区域内，可测量距离为5至50 cm的涂层厚度，因此系统能有效测量具有高度复杂形状的元件上的涂层，包括在角落和具有角度的位置，或者在窄边缘和内部和曲面上。

测量范围在1到1000μm之间，测量时间需要20到1000 ms，标准偏差在 2到0.1%之间，但具体取决于涂层和基材。该设备可以测量移动和倾斜元件，粉末涂层厚度小于100微米，传送带速度为20米/分钟。 角度公差为±60°。根据具体型号，测量距离可达60厘米，距离公差超过10厘米。 在实际使用中，两次测量之间的时间间隔通常为3秒。

提供不同型号

Winterthur Instruments和J. Wagner共同合作研发了一种在线解决方案，其中CoatMaster在线测厚系统可以在静态位置或使用进阶系统或机器人进行自动定位的情况下集成到粉末喷涂机中。 该系统在喷出粉末后直接连续自动测量涂层厚度，并立即在粉末喷涂机的筛网上显示测量结果。

可以使用不同型号的系统。最简单的型号显示了屏幕上的测量值，操作员根据与所需涂层厚度的偏差手动调整涂层参数。更先进的设备型号(回路控制)将测量结果直接传输到粉末喷涂机控制系统。如果测量值超出公差范围，控制系统会连续自动调整粉末量，直至达到所需的涂层厚度。 这可以防止喷出过量的粉末，并且避免了在实践中通常使用的粉末量设置的安全裕度。从而实现有效减少粉末消耗。

除了节省粉末外，新型测量系统还具有以下优势：

— 避免拒收风险

— 由于不断的调整和监控，进行控制和稳定产品质量

— 由于对所有工件进行全面质量控制而不是单独检查各个零件，因此可靠性更高

— 使用粉末喷涂机或工艺能立即识别问题

— 完整零件文档中的过程可靠性证据

Winterthur Instruments公司不断致力于发掘可以使用该测量系统的新领域，包括测量热喷涂金属和陶瓷上的涂层厚度。除了监控粉末涂料的涂层厚度外，该设备还可用于测量干燥前后的涂层厚度，并快速准确地测量薄塑料和未干涂料。它甚至可以测量纹理和喷砂表面上的涂层，具有高度的可重复性。新型的测量和控制系统已经在大规模生产过程中投入使用。