CN116351678A - 一种铝合金型材及喷塑与烘烤工艺 - Google Patents

一种铝合金型材及喷塑与烘烤工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝合金型材及喷塑与烘烤工艺，喷塑与烘烤工艺包括脱脂、静电喷粉和中频加热固化处理三个步骤，脱脂包括打磨去脂、除灰和高温脱脂三个工序，高温脱脂采用中频加热机，并将脱脂温度设置于250℃～300℃，高温烘烤时间设置于3～5分钟；脱脂之后将铝合金型材冷却至余热达到75℃～85℃，然后进行静电喷粉，最后对铝合金型材通过中频加热机进行高温固化处理，高温固化温度设置于180℃～200℃，固化时间设置于15～20分钟。本发明的技术方案在保证工艺流程更加环保、高效的同时，能够有效提升铝合金型材表面的脱脂效果与喷涂表面效果，进而提升粉在铝型材表面的附着力，增加铝合金型材表面的吸粉强度，且粉的均匀性好，确保铝型材表面的光滑度。

Description

一种铝合金型材及喷塑与烘烤工艺
技术领域
本发明涉及铝合金型材加工技术领域，具体为一种铝合金型材及喷塑与烘烤工艺。
背景技术
加工完成的铝合金型材由于外观及性能等的要求，需要对铝合金型材进行喷粉，即在铝合金型材表面的相关部位，按照要求喷粉，最后经过固化处理得到喷粉铝制品。喷粉工艺通常主要包括对铝合金型材表面进行脱脂处理、喷粉作业、最后加热固化完成。当前，对于铝合金型材的脱脂处理通常采用电化学工艺脱脂，不仅操作复杂、效率低，而且非常的不环保，不利于作业人员的身心健康，在该脱脂工序完成后，铝合金型材常温下直接进行喷粉作业，喷粉的均匀性及粉的附着力欠佳。当前也有采用高温脱脂的方法，高温脱脂通常采用大型流水烘烤线或者进入烘烤房对铝合金型材进行高温脱脂，该方法能耗高、成本高，对于有一定成本要求的企业，该方法并不适宜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金型材及喷塑与烘烤工艺，能够至少解决上述背景技术提及的技术问题之一。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，包括以下步骤：
S0，前处理工序：铝挤压工艺，所述铝合金型材在铝挤压工艺中，钢模与铝之间无脱模剂，且铝合金型材锯切时采用植物环保微量润滑油，该润滑油易挥发，为市售。前处理工序中，在确保铝合金型材顺利脱模、锯切的前提下，降低脂类物质的使用量。
S1，脱脂：
S1-1，打磨去脂，采用油脂探测器对经过前处理工序的铝合金型材进行油脂探测检验，油脂探测采用空间布置、多点布置，根据油脂探测器的探测结果进行局部打磨去脂处理，优选采用砂轮片进行打磨处理，也可采用砂纸等打磨设施；
S1-2，除灰，将完成打磨去脂的铝合金型材进行除灰处理，将型材表面的打磨灰尘清理干净；
S1-3，高温脱脂，对完成除灰的铝合金型材采用中频加热机进行高温脱脂，中频加热机设置为两台，均为70KW，每台中频加热机分别包括开口式感应圈1支，两开口式感应圈设置于铝合金型材的两侧，且错开约100mm。脱脂温度设置于250℃～300℃，中频加热机的高温烘烤时间设置于3～5分钟为宜。通过采用中频加热机进行高温脱脂，其工艺简单，相比于传统的大型流水烘烤线以及烘烤箱加热，中频加热成本低、效率高，且电磁加热属于内热，能够节省加热时间，更加节能。优选的，中频加热机还包括保温箱，感应圈设置于保温箱之内，保温箱用于热能储蓄，进一步降低能源消耗。本发明中，中频加热机通过采用开口式感应圈，可根据铝合金型材的结构进行线圈移动，以避让铝型材的特殊结构，对铝合金型材规格的适配度也更高。感应圈线长通常设置于500～1000mm，根据设备功率、加热时间具体确定。
铝合金型材的行进速度与脱脂工序至静电喷粉工序的距离成线性正比关系，具体为，将铝合金型材的行进速度设置为V，脱脂工序至静电喷粉工序的距离为L，铝合金型材自脱脂温度降至预定冷却温度的时间为t，
t＝(脱脂温度-预定冷却温度)/铝合金型材降温系数
V＝L/t
本发明S1脱脂工序中，不采用传统的电化学工艺脱脂，而是采用探测局部打磨去脂和高温脱脂相结合的方式，在保证工序更加环保、高效的同时，能够有效提升铝合金型材表面的脱脂效果。
S2，静电喷粉，S1脱脂步骤后，将脱脂完全的铝合金型材冷却至余热达到75℃～85℃，然后进行静电喷粉；
本工序中，未将铝合金型材进行完全冷却，而是采用热基体铝型材直接进行静电喷粉，且将余热控制于75℃～85℃，能够有效增加铝合金型材表面的吸粉强度，且粉的均匀性好，粉电阻降低，粉吸附厚，喷粉厚度可达300-400微米。
S3，固化处理，将S2静电喷粉处理后的铝合金型材进行高温固化处理，高温固化采用中频加热机，本工序中中频加热机采用2支长1.2M的开口式感应圈，错开100mm；中频加热机的高温固化温度设置于180℃～200℃，固化时间设置于15～20分钟。在静电喷粉后一次加热熔融固化，能够有效增加铝型材表面的光滑度以及粉的附着力。采用中频加热机对型材进行电磁加热烘烤，是电磁是通过型材表面涡流产生热量，热量向外传递使粉溶融与固化；粉由内流动开始，进而粉表面流动，杂质可更好的排除；且粉内层先固化，附着力更好，粉外层后固化，表面更平滑与丰满。
本发明还提供一种铝合金型材，采用上述喷塑与烘烤工艺制备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过采用探测局部打磨去脂和高温脱脂相结合的方式，替代传统的电化学工艺脱脂，工艺流程更加环保、高效，且不会影响工作人员的身心健康，还能够有效提升铝合金型材表面的脱脂效果与喷涂表面效果，进而提升粉在铝型材表面的附着力；
2)进一步在静电喷粉工序中，通过采用余热达到75℃～85℃的热基体铝型材直接进行静电喷粉，能够有效增加铝合金型材表面的吸粉强度，且粉的均匀性好，粉电阻降低，粉吸附厚；而在固化处理工序中，通过设定特定的固化温度和固化时间，在静电喷粉后一次加热熔融固化，能够有效增加铝型材表面的光滑度，并进一步增强粉的附着力。本发明通过采用多手段协同确保铝合金型材的喷塑质量，保证粉在铝型材表面的附着力以及铝型材表面的光滑度，特别对于户外使用场景，其附着力表现能够使其户外使用寿命得到延长；
3)高温脱脂和固化处理工序中，采用中频加热机进行高温作业，相比于传统的大型流水烘烤线以及烘烤箱加热，中频加热成本低、效率高而且更加节能；特别是喷粉后采用中频加热技术进行烘烤固化，电磁通过型材表面涡流产生热量，热量向外传递使粉溶融与固化，粉由内流动开始，进而粉表面流动，杂质可更好的排除；且粉内层先固化，附着力更好，粉外层后固化，表面更加平滑与丰满。
附图说明
图1为本发明中采用实施例一喷塑形成的铝合金灯杆外观示意图；
图2为本发明中采用实施例二喷塑形成的铝合金灯杆外观示意图；
图3为本发明中采用实施例三喷塑形成的铝合金灯杆外观示意图；
图4为本发明中采用对比例一喷塑形成的铝合金灯杆外观示意图；
图5为本发明中采用对比例二喷塑形成的铝合金灯杆外观示意图；
图6为本发明中采用对比例三喷塑形成的铝合金灯杆外观示意图；
图7为本发明中采用对比例四喷塑形成的铝合金灯杆外观示意图；
图8为本发明中采用对比例五喷塑形成的铝合金灯杆外观示意图；
图9为本发明中中频加热机的开口式感应圈和铝合金型材的配合示意图；
图中，1、开口式感应圈；2、铝合金型材。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，用于制备各类铝合金制品，喷塑与烘烤工艺包括以下步骤：
S0，前处理工序：铝挤压工艺，所述铝合金型材在铝挤压工艺中，钢模与铝之间无脱模剂，且铝合金型材锯切时采用植物环保微量润滑油，该润滑油为市售，采用菲特斯的MQL810，该润滑油易挥发。前处理工序中，在确保铝合金型材顺利脱模、锯切的前提下，降低脂类物质的使用量。
S1，脱脂：
S1-1，打磨去脂，采用油脂探测器对经过前处理工序的铝合金型材进行油脂探测检验，油脂探测采用空间布置、多点布置，即在铝合金型材的多个位置点进行油脂探测，以进行更加全面的油脂探测，优选为沿铝合金型材的长度方向均匀设置探测点。根据油脂探测器的探测结果进行局部打磨去脂处理，优选采用砂轮片进行打磨处理，也可采用砂纸等打磨设施；
S1-2，除灰，将完成打磨去脂的铝合金型材进行除灰处理，将型材表面的打磨灰尘清理干净；
S1-3，高温脱脂，对完成除灰的铝合金型材采用中频加热机进行高温脱脂，中频加热机设置为两台，均为70KW，每台中频加热机分别包括开口式感应圈1一支，两开口式感应圈1设置于铝合金型材2的两侧，且错开约100mm，开口式感应圈1和铝合金型材2的配合方式参见图9。脱脂温度设置为250℃～300℃，高温烘烤时间设置为3～5分钟为宜。通过采用中频加热机进行高温脱脂，其工艺简单，相比于传统的大型流水烘烤线以及烘烤箱加热，中频加热成本低、效率高，且电磁加热属于内热，能够节省加热时间，更加节能。优选的，中频加热机还包括保温箱，开口式感应圈1设置于保温箱之内，保温箱用于热能储蓄，进一步降低能源消耗。本发明中，中频加热机通过采用开口式感应圈1，可根据铝合金型材2的结构进行线圈移动，以避让铝合金型材2的特殊结构，如铝合金灯杆的法兰结构等，感应圈线长通常设置为500～1000mm，根据设备功率、加热时间具体确定。
中频加热过程中，铝合金型材的速度与脱脂工序至静电喷粉工序的距离成线性正比关系，具体为，将铝合金型材的行进速度设置为V，脱脂工序至静电喷粉工序的距离为L，铝合金型材自脱脂温度降至预定冷却温度的时间为t，
t＝(脱脂温度-预定冷却温度)/铝合金型材降温系数
V＝L/t
本发明S1脱脂工序中，不采用传统的电化学工艺脱脂，而是采用探测局部打磨去脂和高温脱脂相结合的方式，在保证工序更加环保、高效的同时，能够有效提升铝合金型材表面的脱脂效果。
S2，静电喷粉，S1脱脂步骤后，将脱脂完全的铝合金型材冷却至余热达到75℃～85℃，然后进行静电喷粉；
本工序中，未将铝合金型材进行完全冷却，而是采用热基体铝型材直接进行静电喷粉，且将余热控制于75℃～85℃，能够有效增加铝合金型材表面的吸粉强度，且粉的均匀性好，粉电阻降低，粉吸附厚。
S3，固化处理，将S2静电喷粉处理后的铝合金型材进行高温固化处理，高温固化采用中频加热机，本工序中中频加热机采用2支长1.2M的开口式感应圈1，错开100mm；中频加热机的高温固化温度设置为180℃～200℃，固化时间设置为15～20分钟。在静电喷粉后一次加热熔融固化，能够有效增加铝型材表面的光滑度以及粉的附着力。采用中频加热机对型材进行电磁加热烘烤，是电磁是通过型材表面涡流产生热量，热量向外传递使粉溶融与固化；粉由内流动开始，进而粉表面流动，杂质可更好的排除；且粉内层先固化，附着力更好，粉外层后固化，表面更平滑与丰满。
以下将结合具体的实施例对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明，实施例中，铝合金型材以户外使用的铝合金灯杆为例进行说明，铝合金灯杆规格：φ50管，材质为铝合金5052。
实施例一(B3)
铝合金灯杆的喷塑与烘烤工艺包括以下步骤：
S0，前处理工序：铝合金灯杆在铝挤压工艺中，钢模与铝之间无脱模剂，铝合金型材锯切时采用植物环保微量润滑油。
S1，脱脂：
S1-1，打磨去脂，采用油脂探测器对经过前处理工序的铝合金灯杆进行油脂探测检验，油脂探测采用空间布置、多点布置，根据油脂探测器的探测结果采用砂轮片进行局部打磨去脂处理；
S1-2，除灰，将完成打磨去脂的铝合金灯杆进行除灰处理，将灯杆表面的打磨灰尘清理干净；
S1-3，高温脱脂，对完成除灰的铝合金灯杆采用中频加热机进行高温脱脂，两台中频加热机为70KW，分别包括600mm长开口式感应圈1一支，错开100mm，分布于铝合金灯杆的两侧，脱脂温度设置于250℃，高温烘烤时间设置于3分钟。
S2，静电喷粉，S1脱脂步骤后，将脱脂完全的铝合金灯杆冷却至余热达到80℃，然后进行静电喷粉；
S3，固化处理，将S2静电喷粉处理后的铝合金灯杆进行高温固化处理，高温固化采用中频加热机，采用2支长1.2M的开口式感应圈1，错开100mm；中频加热机的高温固化温度设置于180℃，固化时间设置于15分钟。
铝合金灯杆喷塑完成。
实施例二(A4)
铝合金灯杆的喷塑与烘烤工艺包括以下步骤：
S0，前处理工序：铝合金灯杆在铝挤压工艺中，钢模与铝之间无脱模剂，铝合金型材锯切时采用植物环保微量润滑油。
S1，脱脂：
S1-1，打磨去脂，采用油脂探测器对经过前处理工序的铝合金灯杆进行油脂探测检验，油脂探测采用空间布置、多点布置，根据油脂探测器的探测结果采用砂轮片进行局部打磨去脂处理；
S1-2，除灰，将完成打磨去脂的铝合金灯杆进行除灰处理，将灯杆表面的打磨灰尘清理干净；
S1-3，高温脱脂，对完成除灰的铝合金灯杆采用中频加热机进行高温脱脂，两台中频加热机为70KW，分别包括600mm长开口式感应圈1，错开100mm，分布于铝合金灯杆的两侧，脱脂温度设置于300℃，烘烤时间设置于3分钟。
S2，静电喷粉，S1脱脂步骤后，将脱脂完全的铝合金灯杆冷却至余热达到75℃，然后进行静电喷粉；
S3，固化处理，将S2静电喷粉处理后的铝合金灯杆进行高温固化处理，高温固化采用中频加热机，采用2支长1.2M的开口式感应圈1，错开100mm；中频加热机的高温固化温度设置于200℃，固化时间设置于15分钟。
铝合金灯杆喷塑完成。
实施例三(C3)
铝合金灯杆的喷塑与烘烤工艺包括以下步骤：
S0，前处理工序：铝合金灯杆在铝挤压工艺中，钢模与铝之间无脱模剂，铝合金型材锯切时采用植物环保微量润滑油。
S1，脱脂：
S1-1，打磨去脂，采用油脂探测器对经过前处理工序的铝合金灯杆进行油脂探测检验，油脂探测采用空间布置、多点布置，根据油脂探测器的探测结果采用砂轮片进行局部打磨去脂处理；
S1-2，除灰，将完成打磨去脂的铝合金灯杆进行除灰处理，将灯杆表面的打磨灰尘清理干净；
S1-3，高温脱脂，对完成除灰的铝合金灯杆采用中频加热机进行高温脱脂，两台中频加热机为70KW，分别包括600mm长开口式感应圈1，错开100mm，分布于铝合金灯杆的两侧，脱脂温度设置于280℃，烘烤时间设置于5分钟。
S2，静电喷粉，S1脱脂步骤后，将脱脂完全的铝合金灯杆冷却至余热达到85℃，然后进行静电喷粉；
S3，固化处理，将S2静电喷粉处理后的铝合金灯杆进行高温固化处理，高温固化采用中频加热机，包括2支长1.2M的开口式感应圈1，错开100mm；中频加热机的高温固化温度设置于192℃，固化时间设置于20分钟。
铝合金灯杆喷塑完成。
对比例一(A3)
对比例一中，铝合金灯杆的喷塑与烘烤工艺，S1脱脂步骤后，将脱脂完全的铝合金灯杆完全冷却至常温进行静电喷粉，其他步骤同实施例一。
对比例二(A5)
对比例二中，铝合金灯杆的喷塑与烘烤工艺，S1脱脂步骤后，将脱脂完全的铝合金灯杆冷却至余热达到70℃后进行静电喷粉，其他步骤同实施例一。
对比例三(A2)
对比例三中，铝合金灯杆的喷塑与烘烤工艺，S3固化处理步骤中，高温固化温度设置于210℃，固化时间设置于15分钟，其他步骤同实施例二。
对比例四(A1)
对比例四中，铝合金灯杆的喷塑与烘烤工艺，S3固化处理步骤中，高温固化温度设置于160℃，固化时间设置于15分钟，其他步骤同实施例二。
对比例五(B4)
对比例五中，铝合金灯杆的喷塑与烘烤工艺，S3固化处理步骤中，高温固化温度设置于180℃，固化时间设置于10分钟，其他步骤同实施例二。
将采用上述三个实施例和五个对比例工艺制备的铝合金灯杆进行粉厚测定和粉附着力测定，粉厚测定采用测厚仪，粉附着力测定采用百格刀。为便于比对，将三个实施例和五个对比例的各工序参数及测试结果列举于表1：
表1各例工序参数及测试结果
Figure BDA0004143937890000091
根据表1中各参数设置并结合测定结果以及各附图可知，采用本发明技术方案的各实施例，其测定结果中，铝合金灯杆的外观性能明显优于各对比例。通过上述测定结果，本发明通过采用探测局部打磨去脂和高温脱脂相结合的方式，替代传统的电化学工艺脱脂，在保证工艺流程更加环保、高效的同时，能够有效提升铝合金型材表面的脱脂效果，进而提升粉在铝型材表面的附着力；进一步在静电喷粉工序中，通过采用余热达到75℃～85℃的热基体铝型材直接进行静电喷粉，能够有效增加铝合金型材表面的吸粉强度，且粉的均匀性好，附着力均达标；而在固化处理工序中，通过采用中频加热机，并将高温固化温度设置于180℃～200℃，固化时间设置于15～20分钟，在静电喷粉后一次加热熔融固化，能够有效增加铝型材表面的光滑度，并进一步增强粉的附着力。
表2列举了能耗和成本对比，示出了同等时间下采用不同加热设备对10M铝合金灯杆进行高温脱脂作业所产生的能耗和成本：
表2能耗和成本对比结果
序号 燃料种类 设备 时间 能耗 产量 费用
1 电 中频加热机 9小时 3390度 180支 13.3元/支
2 电 电加热丝 9小时 3400度 120支 20元/支
3 天然气 烘箱 9小时 900立方米 240支 15元/支
根据表2中测定数据，本发明中采用中频加热机进行高温作用，其能耗和成本显著低于传统的电加热丝以及烘烤箱作业，更加的节能环保。
本发明通过采用多手段协同确保铝合金型材的喷塑质量，保证粉在铝型材表面的附着力以及铝型材表面的光滑度。本发明所提供的喷塑与烘烤工艺不仅能够用于铝合金型材的表面喷塑，也能够用于钢质、铜质等金属材料的表面喷塑。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，脱脂，对铝合金型材进行高温脱脂，脱脂温度设置于250℃～300℃，高温烘烤时间设置于3～5分钟；
S2，静电喷粉，S1高温脱脂步骤后，将所述铝合金型材冷却至余热达到75℃～85℃，然后进行静电喷粉；
S3，固化处理，将S2静电喷粉处理后的铝合金型材进行高温固化处理。
2.根据权利要求1所述的铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，其特征在于，S1中，脱脂步骤还包括打磨去脂，打磨去脂步骤之后进行高温脱脂。
3.根据权利要求2所述的铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，其特征在于，打磨去脂步骤中采用油脂探测器进行多点油脂探测，根据油脂探测结果进行打磨去脂。
4.根据权利要求1所述的铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，其特征在于，S1步骤之前，还包括对铝合金型材进行前处理步骤，所述前处理步骤为铝挤压工艺，铝挤压工艺中，所述铝合金型材与钢模之间无脱模剂，铝合金型材锯切采用环保润滑油。
5.根据权利要求1所述的铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，其特征在于，S1中，高温脱脂采用中频加热机，所述中频加热机采用开口式感应圈。
6.根据权利要求5所述的铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，其特征在于，所述中频加热机设置为两台，所述开口式感应圈设置于铝合金型材的两侧。
7.根据权利要求1所述的铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，其特征在于，铝合金型材的行进速度为V，脱脂工序至静电喷粉工序的距离为L，铝合金型材自脱脂温度降至预定冷却温度的时间为t，V＝L/t。
8.根据权利要求1所述的铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，其特征在于，S3固化处理步骤，采用中频加热机进行高温固化，所述中频加热机采用开口式感应圈。
9.根据权利要求8所述的铝合金型材的喷塑与烘烤工艺，其特征在于，所述高温固化温度设置于180℃～200℃，固化时间设置于15～20分钟。
10.一种铝合金型材，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的喷塑与烘烤工艺制备。
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