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建筑論文-一種鋼結(jié)構(gòu)表面處理及涂裝的新工藝
摘要： 一種鋼結(jié)構(gòu)表面處理及涂裝的新工藝關(guān)鍵詞： 鋼結(jié)構(gòu) 表面處理 工藝
1 前言
隨著我國鐵路運輸幾次大提速,對鐵路機車車輛的設(shè)計、生產(chǎn)水平的要求也越來越高。產(chǎn)品升級換代成了各鐵路機車車輛制造廠的當(dāng)務(wù)之急。機車車輛用鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計越來越多地采用優(yōu)質(zhì)的高性能鋼板,傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的表面處理及涂裝工藝已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的要求,迫切需要找到一種滿足設(shè)計和工藝要求的表面處理新工藝。
2 表面處理及涂裝工藝的要點鋼結(jié)構(gòu)涂裝前,為了使涂層與基體具有良好的粘結(jié)性能,必須對待涂裝的鋼材表面及附近區(qū)域進(jìn)行預(yù)處理。首先,其表面必須潔凈,不允許有灰塵、油污、水漬或其它污垢和疏松氧化物。其次,噴涂時,涂層與基體的結(jié)合一般以機械結(jié)合為主,因此,在不影響噴涂質(zhì)量的前提下,涂層與基體應(yīng)盡可能地增大接觸面積,適當(dāng)?shù)拇植诙扔兄谔岣咄磕じ街?延長涂層的壽命。有關(guān)資料介紹:醇酸涂料用于手工表面除銹,其涂層的使用壽命為2～3a,噴砂處理達(dá)Sa2.5級的使用壽命可為10a。鋼材表面預(yù)處理質(zhì)量直接影響涂裝工程表觀質(zhì)量及涂層使用壽命,而鋼結(jié)構(gòu)表面處理的清潔度以及粗糙度直接影響到涂層的使用壽命。為盡可能增大涂層與基體的接觸面積,一般采用機械粗化和噴砂粗化的方法。機械粗化包括噴丸處理、人工打磨和拋光處理。噴砂粗化是選用直徑為1～2mm干燥且有棱角的黃砂或石英砂,利用壓縮空氣將砂粒從噴砂槍的槍嘴高速噴射到鋼材表面,利用砂粒的沖擊和摩擦作用,將鋼材表面的氧化皮、鐵銹、油漆膜、油脂等污物除去,同時獲得具有一定粗糙度表面的工藝方法。一般來說,鋼材等級越高,對其表面處理要求越高。經(jīng)噴砂處理的鋼結(jié)構(gòu)表面,表面積約為不進(jìn)行噴砂處理鋼材表面積的90倍,大大增加了涂層與基體之間的接觸面積。這對有些涂料涂膜,特別是無機富鋅類涂料涂膜的附著力影響極大。
3 原工藝存在的問題以前,對機車車輛鋼結(jié)構(gòu)用鋼材(包括板材和型材)進(jìn)行表面處理的方法,一種是只進(jìn)行簡單的除銹,經(jīng)冷、熱加工后,組焊成鋼結(jié)構(gòu),再對鋼結(jié)構(gòu)表面噴涂底漆。這種工藝方法經(jīng)多種車型的現(xiàn)場應(yīng)用,證明防腐效果欠佳。另一種工藝方法是,鋼材表面先經(jīng)過化學(xué)處理(一般是磷化處理),之后直接噴涂底漆,然后再組焊成鋼結(jié)構(gòu)。其缺點是常常出現(xiàn)底漆與磷化膜配套性不好的問題,導(dǎo)致底漆附著力降低等現(xiàn)象。再有,近年來還采用一種工藝方法,鋼材先進(jìn)行噴砂處理,然后直接噴涂底漆,也存在防腐差的問題,甚至影響到下一道工序。
4 新工藝方案的確定針對原工藝存在的問題,為達(dá)到工藝、設(shè)計的要求,同時兼顧工藝的繼承性和延續(xù)性,以上述理論為依據(jù),通過試驗,決定采用噴砂和預(yù)涂底漆相結(jié)合的表面處理及涂裝工藝。
4.1 試驗材料
(1) 底材樣板:選擇近年來常用的優(yōu)質(zhì)富鉻鋼板(N4003),規(guī)格為150mm×80mm×1.5mm,共24塊。
(2) 油漆:
1預(yù)涂底漆:選用磁鐵環(huán)氧酯防銹漆。由于經(jīng)過預(yù)處理的鋼材在組焊成鋼結(jié)構(gòu)時,需要經(jīng)過焊接和切割、打磨等工序,其漆層表面不可避免地存有大量劃痕和脫落等缺陷,所以選擇目前機車車輛鋼結(jié)構(gòu)常用的耐高溫、受熱影響小、防腐性能強的磁鐵環(huán)氧酯防銹漆作鋼材表面的預(yù)涂底漆。
2底漆:選用磷酸聚氨酯底漆。鋼結(jié)構(gòu)組焊成形后,為了修補其表面缺陷,同時也為下一步刮膩子或涂面漆做準(zhǔn)備,一般需要對鋼結(jié)構(gòu)再噴涂1遍底漆。要求該底漆與下道工序用的膩子和面漆配套性要好。經(jīng)生產(chǎn)驗證,磷酸鋅聚氨酯底漆完全能夠滿足此項要求。
4.2 試驗過程
4.2.1 樣板的表面處理將樣板分為A、B兩組,各12塊,其中A組采用噴砂處理,B組不經(jīng)噴砂處理,僅用240#砂布打磨。用有機溶劑將兩組樣板表面清洗干凈,冷風(fēng)吹干,放入干燥器。
4.2.2 樣板漆膜的制備A、B組樣板各取6塊,噴涂1道磷酸鋅聚氨酯底漆,干燥待用;再取A、B組另6塊樣板,先噴涂1道磁鐵環(huán)氧酯防銹漆,干燥48h后,再噴涂1道磷酸鋅聚氨酯底漆,干燥待用。
4.2.3 性能試驗(1)對制備好漆膜的A組、B組樣板,分別測量厚度,然后做如下性能試驗:1附著力測試:采用附著力測試儀測試,按GB/T1720進(jìn)行。2耐鹽水性能試驗:用3%NaCl溶液,按GB/T1763進(jìn)行試驗。(2)將噴涂了2道底漆的試板做工藝配套性試驗。
(1) 附著力。
涂裝后的板材防腐能力取決于涂膜附著力的大小,附著力越大,板材防腐能力越強。由表1可以看出:漆膜厚度,經(jīng)噴砂處理的樣板比未經(jīng)噴砂處理的厚;附著力,經(jīng)噴砂處理的樣板不小于未經(jīng)噴砂處理樣板的。
(2) 耐鹽水性。
耐鹽水性是指將樣板浸入鹽水,在規(guī)定的溫度下浸泡,觀察其被侵蝕的程度。耐鹽水性是衡量漆膜以及材質(zhì)防腐能力的一個重要指標(biāo)。由表1可以看出:同樣經(jīng)噴砂處理和噴涂底漆,噴涂預(yù)涂底漆的樣板比未噴涂預(yù)涂底漆的樣板防腐能力強;同樣噴涂2道底漆,經(jīng)噴砂處理的樣板防腐能力比未經(jīng)噴砂處理的強。
(3) 工藝配套性。
油漆的工藝配套性是指兩種油漆涂在一起時,層與層之間是否出現(xiàn)“咬底”、脫落、起泡、起皺等現(xiàn)象。不出現(xiàn)這些現(xiàn)象,就說明配套性良好。可以看出:不管是噴砂處理的樣板還是未經(jīng)噴砂處理的樣板,不同漆種的磁鐵環(huán)氧酯防銹漆與磷酸鋅聚氨酯底漆工藝配套性良好,無起泡、“咬底”等現(xiàn)象。這說明:經(jīng)過噴砂處理后,再噴涂磁鐵環(huán)氧酯防銹漆作為預(yù)處理的鋼材,組焊成鋼結(jié)構(gòu)后是可以再噴涂一層磷酸鋅聚氨酯底漆的。
5 結(jié)論經(jīng)過試驗,最終確定了鋼結(jié)構(gòu)表面處理及涂裝的新工藝,即采用噴砂和預(yù)涂底漆相結(jié)合的表面處理工藝:鋼材首先進(jìn)行噴砂處理,增大粗糙度,然后再噴涂1道磁鐵環(huán)氧酯防銹漆作為預(yù)涂底漆,以防止鋼材噴砂后的腐蝕,待鋼結(jié)構(gòu)組焊成形后,最后噴涂1道磷酸鋅聚氨酯底漆。該工藝從1999年開始,已成功地應(yīng)用于斯里蘭卡動車組等幾個車型上,未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題,表明該工藝完全符合設(shè)計和工藝要求,達(dá)到了預(yù)期效果。
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