TEHNOLOGII DE PREGATIRE A SUPRAFETELOR

Domeniul acoperit tehnologiile de pregatire a suprafetelor metalice are o intindere vasta si aceasta se poate sesiza prin existenta urmatoarele subdomenii:

- tehnologii specifice in raport cu modul de obtinere al al reperelor :-pt. tratamentul pieselor turnate , sudate

- tehnologii specifice in raport cu calitatea finala a suprafetei produsului:-tehnologii de pregatire prin acoperire cu starturi anticorozive:

-tehnologii de fosfatare-tehnologii de zincare-tehnologii de superfinisare prin bombardare cu jet de b

-tehnologii de pregatire pentru estetizarea pieselor-tehnologii de vopsire-tehnologii de nichelare,cromare,argintare, aurire

-tehnologii indicate a se aplica in diferite etape de executia unui reper sau subansamblu:

-tehnologii de pregatire a suprafetelor care se aplica la incepul procesului de executie al reperului sau subansamblului

-tehnologi de curatire prin alicare sau sablare-tehnologii de degresare

--tehnologii de pregatire a suprafetelor care se aplica la finalul procesului de executie al reperului sau subansamblului

-tehnologii de ecruisare (introducerea de tensiuni de compresiune in stratul superficial al suprafetei reperului)

aplicate la arcuri elicoidale,arcuri disc, roti dintate, prajini de foraj etc.

-tehnologii de conservare a produselor(pentru a se asigura mentinerea calitatilor functionale pe perioada indelungata in conditii grele-temperatura ridicata si umiditate crescute)

TEHNOLOGII DE ACOPERIRE PRIN VOPSIRE

Pregatirea suprafetelor prin vopsire este destinata sa protejeze piesele sau produsele impotriva coroziunii si a le oferi o estetica superioara. Principalele tipuri de vopsea utilizate sunt :

-vopsele clasice lichide pe baza de compusi COV( compusi organici volatili)-vopsele lichide pe baza de emulsii de apa ( fara compusi COV )- vopsele pulbere pe baza de materiale plastice

Pregatirea Suportului pentru VopsirePregatirea suportului in vederea aplicarii protectiilor prin vopsire reprezinta parte

integranta din ceea ce un sistem de protectie trebuie sa realizeze: sa raspunda solicitarilor din exploatare pe o perioada de timp cit mai lunga.

Din nestiinta si foarte rar cu buna stiinta (inconstienta) pregatirea suporturilor se efectueaza sumar si citeodata total neadecvat iar rezultatele nu intairzie sa apara si sint citeodata catastrofale : protectia cade – citeodata imediat, la citeva ore/zile, altadata dupa o perioada de 6luni-2ani - iar rezultatul este acelasi: se pierd bani cu valoarea vopselelor, cu manopera de aplicare s.a. si , de foarte multe ori , cu procese grele prin care beneficiarul cere daune cu intreruperea activitatii, cu marfuri compromise calitativ s.a. Si asta in 60-65 % din cazuri, din cauza nepregatirii corespunzatoare a suprafetelor. Pregatirea suportului tine de gradul de educatie al celui care il realizeaza dar si al celui care-l solicita.

Pregatirea suportului in vederea aplicarii protectiei prin vopsire este o etapa scumpa (45-55% din bugetul alocat efectuarii protectiei), cronofaga (poate fi cel putin la fel de lung ca si procesul de aplicare a sistemului si-l poate depasi in unele cazuri de citeva ori pe acesta) dar este INDISPENSABILA intrucit influenteaza direct durabilitatea in exploatare prin efectul asupra aderentei, a chimismului si starii de tensiuni a suprafetei asupra sistemului de protectie.

Fenomenul de coroziune este un proces dinamic (se initiaza punctual si se propaga!) are nevoie de o "amorsa" – constituita in general de contaminanti - si de conditii (umiditate, oxigen s.a.).

Pregatirea suprafetelor urmareste inlaturarea "amorselor" de coroziune - contaminanti de tip oxizi rugina, saruri solubile, grasimi, praf, umiditate s.a.- dar si crearea unor conditii microtopografice (rugozitate) care sa imbunatateasca aderentastraturilor protectoare.

Aderenta foarte buna la suport a sistemelor de protectie reprezinta PRIMA conditie pentru obtinerea unei durabilitati mari in exploatare!!

Experienta a demonstrat ca pentru un sistem performant , bine ales si aplicat pe doua suporturi : unul pregatit corespunzator si altul foarte sumar pregatit ,duratele de viata au fost de 3-10 ori mai mari in favoarea suporturilor bine pregatite.

Cele mai comune tipuri de suporturi care se protejeaza prin vopsire sint : otelul, metalele neferoase ( Al, Zn , aliaje s.a.) betonul, lemnul,

Pregatirea suporturilor este clasificata dupa locul in procesul aplicarii sistemelor de protectie in : - pregatire primara ( "primary preparation") si se refera la suporturile noi, care nu au mai fost protejate  si- pregatirea "secundara" ("secondary preparation’’) care se refera la suporturile vechi, pe care vechea protectie este inca prezenta si care necesita doar reparatii ( locale) sau retusuri.

Pregatirea suporturilor noi presupune respectarea unui protocol strict cu reguli 99% standardizate, care este alcatuit din doua etape :

    a. pregatirea initiala a suprafetei ( "initial surface preparation" sau, conform standarde, pentru suprafetele metalice "metal preparation"), care consta in :

operatii de curatare generala : indepartare murdarie( ex. noroi, s.a.)- nestandardizat

operatii de pregatire a cordoanelor de sudura - operatii mecanice de indepartare zgura, stropi, polizarea cordonelor bombate si rugoase s.a.)si a muchiilor debitate (sanfrenare, rotunjire la raza min 2 mm), toate standardizate (ex. ISO 8501-3)

operatii de degresare : cea mai eficienta degresare este cu solutii alcaline; degresarea cu solvent este prea putin eficienta , este periculoasa- atit pentru sanatatea protectie cit si pentru cei ce o efectueaza – si foarte SCUMPA si cu toate acestea o gasim standardizata (ISO 8502-7)

indeparatea sarurilor solubile – operatie care se aplica in cazuri speciale (de obicei prin spalare cu apa dulce sub presiune – ISO 8501-1, presiuni 0-700 atm) urmata de :

    b. pregatirea propriu-zisa a suprafetei ("surface preparation") care urmareste obtinerea

unui grad de curatare ( micsorarea contaminantilor cu rol activ de "amorsa" in coroziune- ex. tunder, rugina )si a unui

microprofil ( rugozitate) care sa permita "ancorarea mecanica" a sistemului aplicat prin vopsire (se estimeaza/masoara parametric geometrici, de ex. Ry5- ca medie a aplitudinilor maxime fund-virf a profilului) de obicei utilizind o metoda mecanica.

Intotdeauna, inaintea si in vederea alegerii metodei de pregatire/parametrilor metodei trebuie sa se precizeze starea initiala a suprafetei din punctual de vedere al degradarii prin oxidare (ruginire): ISO 8501-1 indica pentru otelurile carbon 4 stari initiale de ruginire : starea A- cind dupa laminare suportul este acoperit cu tunder,B- cind ruginirea a avansat si tunderul a disparut, C- ruginirea este generalizata fara pierdere mare de material sisi D- oxidare avansata cu cratere . Niciodata nu se va putea acorda garantie lucrarilor de protectie efectuate pe suporturi aflate in starea initiala D – ISO 8501-1. Pentru lucrari noi se prefera starile A-C.

Pentru pregatirea suprafetelor se utilizeaza larg urmatoarele metode standardizate (descrise in ISO 8504 si evaluate ca rezultate in ISO 8501): 

A. Sablarea:Metoda de bombardare a suprafetelor cu un jet sub presiune care prin prin impact

(utilizeaza energia cinetica a jetului) produce curatarea de contaminanti ( tunder, rugina, praf, s.a.) a suprafetelor ("decapare mecanica"). Sablarea este o metoda foarte productiva si eficienta !

B. Pregatirea mecanica cu scule manuale si mecanice – ISO 8501-1Se poate realiza prin: periere (perii manuale sau mecanice-rotative), ciocan cu ace,

discuri abrazive, dalti (manuale / mecanice), panza abraziva s.a. Pregatirea mecanica este slab productiva, creaza grade de curatire mediocre ( St3- echivalent cu Sa 2, St2- ISO 8501-1) dar are avantajul ca se poate aplica pe suprafete mici. Pregatirea mecanica poate induce lustruirea suprefetei- aspect negative, care conduce inevitabil la aderente slabe ale sistemelor de protectie si, implicit, la durate de viata mici.

C. Curatarea cu flacaraMetoda standarizata care apartine trecutului, dar e bine sa stim si putina istorie. In ISO

8501-1 apare ca grad de curatire FlPentru pregatirea suprafetelor in vederea efectuarii reparatiilor locale, intretinere

("secondary surface preparation"), se utilizeaza in principiu aceleasi metode de pregatire utilizate pentru suprafetele noi si prezentate mai sus insa acestea se aplica un pic mai diferit ( ex :sablarea locala – tehnica speciala ,"light blasting" – sablare "usoara" – tehnica speciala, material de sablare special, s.a. ) se mai pot completa cu prelucrarea prin abraziune cu hirtie PMa - ISO 8501. Aplicate in conditiile "secondary surface preparation", metodele de pregatire primesc prefixul P si se transforma in :

ex: PSa 2; 2.5; 3 , PSt 2;3 si sint descrise in ISO 8501-2.Trebuie retinut – si de putine ori se mentioneaza acest lucru - ca suportul adus

in starea de curatare (gradul de curatare) recomandata – indiferent de metoda, fie ca s-a obtinut prin sablare abraziva ex. Sa 2,5 , sau mecanic St3 - trebuie sa aiba acesta stare curatare imediat inaintea inceperii aplicarii prin vopsire a sistemului de protectie! Asta inseamna ca "regula" celor maximum 3 ore intre sablare si inceperea aplicarii sistemului,

reprezinta o simpla recomandare obligatoriu de respectat daca starea de curatenie a suportului nu s-a modificat (ex. nu a coborit de la Sa 3 la Sa 2) dar poate sa perioada fie doar o recomandare si

Rezultatele care privesc gradul de curatare a suporturilor care rezulta dupa aplicarea metodelor de pregatire a amintite anterior se evalueaza conform standarde ( ex. ISO 8502 – 1 -13) si refera nu numai la prezenta tunderului si aruginii (evaluate ca mai sus si plasete in clase de ex. Sa , St ) ci si la prezenta altor contaminanti la fel de periculosi si mai greu identificabili (si prin metode chimice ) cu ar fi : praful, apa si riscul de condens, sarurile solubile si insolubile , grasime / uleiuri s.a..

In ansamblu, starea de curatenie (lipsa a contaminantilor) si microprofilul suprafetei constituie perechea de cerinte care se constituie in conditie necesara pentru obtinerea unor protectii eficiente de lunga durata.

DegresareaPe lânga baile de degresare alcalino-cianurate completate cu o spalare de

neutralizare se mai utilizeaza bai de degresare alcaline, fara cianuri. De regula acestea contin hidroxid de sodiu, silicati, fosfati, substante tensioactive si – în cazul sistemelor cu emulgatori – 6i emulgatori.

Prin degresare se realizeaza curatirea suprafetei suprafatei piesei de uleiuri, grasimi , rasini, obtinându-se astfel pe suprafata piesei un strat metalic cu o buna aderenta

Pentru ca eficienta sa fie mai ridicata, degresarile în solutii alcalino-apoase se vor realiza cu precadere ca degresari la cald (70 pân. la 90 °C).

a. Prin degresare se pot inlatura:

uleiuri minerale saruri produsi de coroziune praf sau alte particule care in mod normal se gasesc pe suprafetele ce

trebuiesc acoperite. care utilizeaza particule abrazive uscate (procedeu particular unitatilor care

aplica grundurile de "uzinaj" / shopprimer si a utilajelor automate de sablare - numai pentru suprafete cu geometrie foarte simpla - ex. table, profile laminate s.a.)

c. Fosfatare cu FePresupune modificarea suprafetei prin depunerea unui strat de fosfat de Fe pe

suprafata de vopsit care confera o excelenta adereanta a vopselei la vopsit.d. Fosfatare cu ZnPresupune modificarea suprafetei prin depunerea unui strat de fosfat de Zn confera o

excelenta aderenta a vopselei la vopsit si are excelente proprietati anticorozive.II. Pentru suprafetele din Al se indica metodele: - Cromatare - Noile solutii fara Crom

VOPSIRE PRIN CATAFOREZA

Cataforeza pe scurt, este o tehnologie de aplicare a vopselei , care se bazează pe reacţii chimice obtinute prin utilizarea curentul electric, avand la baza principiul că elementele de polaritate contrara se atrag.

În decursul procedeului piesa de vopsit se introduce în cuvele cu vopsea şi se leagă la curent continuu. Astfel piesa atrage particulele din interior asupra sa, vopseaua depunându-se în mod egal pe toată suprafaţa. Chiar dacă piesa prezintă mici asperităţi sau neplaneitati acest procedeu permite acoperirea perfectă a întregii suprafeţe în mod egal şi eficient. Prin depunerea treptată a straturilor de vopsea se realizează atât tratarea suprafeţei precum şi protecţia anticorosivă.

  SCHEMA FLUXULUI DE VOPSIRE PRIN CATAFOREZA

 

Metoda cataforetică prezintă urmatoarele avantaje :

 

Tr-Tratarea piesei prin cataforeză are un grad mare de protecţie anticorosivă

Pi -Piesa este legată de catod, fără ca aceasta să se descompună în urma reacţiilor chimice, p erpermiţând transferul de ioni în aşa fel ca să nu afecteze cu impurităţi soluţia şi nici pereţii a a acesteia, aşa se explică faptul că durata de folosinţă a cuvelor este mult mai îndelungată.

V-Vopselele speciale folosite la cataforeză au un grad mare de acoperire şi de pătrundere, a a astfel în cât, piesele care prezintă asperităţi sau cavităţi sunt acoperite cu mare precizie, fără sa necesite un electrod de rezervă.

P-Procedeul prin cataforeză este mult mai eficient pentru că se fac mari economii de

M materiale, straturile de vopsea fiind mult mai subţiri ajungând la economii de până la 30%.

P-Procedeul cataforetic necesită un consum de energie mult mai redus decât prin

A anaforeză, ajungând până la 50% mai puţin.

Di-Din punct de vedere al protectiei mediului, prin acest procedeu se evacuează cu 2,5-3%

M mai puţine substanţe nocive decât prin anaforeză.

A -Aerul evacuat din cuptorul de uscare al vopselei conţine mult mai puţine gaze toxice

D decât la anaforeză.

D datorită ultra filtrării pulberile se pot refolosi în procent de 85%.

În – La această tehnologie sunt trei zone unde există pierderi şi care se emană în aer:

*  Staţia de tratare a apelor reziduale ,*  Zona de spălare, la suprafaţa cuvelor(evaporarea),*  Eliminarea gazelor din cuptor (evacuare).

În concluzie, vopsire prin cataforeza are în vedere protecţia mediului făcând economii serioase la materiale şi energie

Vopsire cu pulbere în câmp electrostatic:

 

Acest procedeu se caracterizează printr-un grad mic de

poluare pentru că nu se folosesc solvenţi. Pulberea

dispersată este acumulată, filtrată, şi refolosită, pentru

aceasta este una dintre cele mai eficiente metode de

vopsire. Prezintă un gard mare de rezistentă la intemperii şi

agenţi chimici aşa se explică faptul că din ce în ce mai

mulţi Prelucrarea aluminiului, construcţii metalice, industria

auto, sisteme de evacuare, instrumente de uz casnic, etc. ) recurg la această metodă. Pe

lângă acestea se poate utiliza cu succes la sticlă, email, mase plastice precum şi lemn.

Descrierea procedeului:

Pulberea ajunge la pistolul de vopsire, prin intermediul unui injector din recipientul principal.

În momentul acţionării, în jurul pistolului se creează un câmp electrostatic care include şi

piesa legată la pământare, în acest fel se creează un circuit care realizează depunerea

pulberii pe piesă. După aceasta, piesa intră într-un cuptor, care la o anumită temperatură,

realizează polimerizarea vopselei depunându-se o peliculă lucioasă de aprox. 50-100 microni

făcând posibilă rezistenta la intemperii, agenţi chimici precum şi la temperaturi ridicate sau la

diferenţe mari de temperaturi.

TEHNOLOGII DE PREGATIREA SUPRAFETELOR PRIN BOMBARDAREA CU ALICE METALICE SAU CORINDON

ALICAREA- SABLAREA:

Metoda de bombardare a suprafetelor cu un jet sub presiune care prin prin impact (utilizeaza energia cinetica a jetului de particule de agenti de lucru) produce curatarea de contaminanti ( tunder, rugina, praf, s.a.) a suprafetelor ("decapare mecanica"). Sablarea este o metoda foarte productiva si eficienta !

Sablarea se poate realiza: cu jet 

    - de particule abrazive uscate( cea mai des utilizata ) sau in amestec cu apa (sablare abraziva umeda) sau    - de apa sub presiune ( mica presiune – 700-1700 atm ; presiune inalta : peste 1700 atm- ISO 8501-4, sau

cu masini rotative, care utilizeaza particule abrazive uscate (procedeu particular unitatilor care aplica grundurile de "uzinaj" / shopprimer si a utilajelor automate de sablare- numai pentru suprafete cu geometrie foarte simpla - ex. table, profile laminate s.a.)

Materialele abrazive cele mai utilizate se pot clasifica :    a. dupa natura : in metalice (alice metalice din otel, fonta, Al, bronz, s.a.), minerale (naturale - nisip cuartos, olivina s.a, artificiale – alumina, zguri, carburi s.a.) si organice (coji de alune, coji de nuci s.a.) si de alta natura (gheata, zapada carbonica s.a.); alegerea unui material abraziv se face dupa criterii care privesc natura suportului, poluare, protectia muncii (nisipul cuartos provoaca silicoza) s.a.     b. dupa forma particulelor :        - colturoase ("GRIT") -care produc suprafete rugoase si sint cele mai eficiente in obtinerea gradului de curatire si conduc la cele mai ridicate durabilitati in exploatare.        - rotunjite ("SHOT") - care produc mai de graba o ecruisare (durificare superficiala ) soldata cu fenomene de detensionare ("shot peening") sau de inducere a unei stari de tensiuni superficiale, dar si de curatare - metoda mai putin eficienta si care are ca rezultat durabilitati ulterioare in exploatare dovedit mai slabe.

        - de tip cilindric ("wire cut") utilizate mai rar si cu cea mai mica eficienta in curatare.Gradul de curatenie al materialelor abrazive (saruri, umiditate , ulei, praf, s.a.) se

evalueaza conform ISO 11124- 11127 si influenteaza decisiv rezultatul operatiei de sablare, pentru ca un abraziv contaminat poate sa provoace contaminarea unor suprafete mari si sa aiba efectul invers decit cel dorit !

Sablarea abraziva este definita prin 2 parametri de evaluare:     a. gradul de curatenie: care se estimeaza vizual (cantitatea de rugina s.a) prin comparare cu 28 etaloane fotografice si se clasifica conform ISO 8501-1 in Sa 3- metal curat. Sa 2,5 –

metal "aproape curat". Sa2- sablare "comerciala" Sa1- sablare de control.     b. obtinerea unui profil de ancorare care se poate         -estima utilizind etaloane:                -conform ISO 8503(comparare vizuala) in: fin -parametrul Ry5 sub 50µm, mediu-parametrul Ry5= 50-85 µm, grosier- parametrul Ry5= 85-150(120) µm si extra grosier: parametrul Ry5 peste 125-150 µm( de evitat) ; cele mai frecvent indicat profil este "mediu"                - RUGOTEST No.3- comparare tactila , Keane Tator s.a.- nestandardizate        - se poate masura cu aparate speciale (ex. cu palpator) Marimea profilului de rugozitate se alege/ indica functie de tipul de vopsea si de grosimea totala a sistemului de protectie . Sablarea cu jet de apa de inalta ( HP) si ultrainalta ( UHP) presiune se recomanda ca metoda foarte eficiente de indepartare a protectiilor vechi ( secondary surface preparation) , care produce si o curatare foarte eficienta a sarurilor DAR nu produce microprofil!- este capabila doar sa "reconstituie" microprofilul sablarii abrazive initiale .

PROCEDEE de VOPSIRE

VOPSIRE PRIN CATAFOREZA

- Tratarea piesei prin cataforeză are un grad mare de protecţie anticorosivă

- Piesa este legată de catod, fără ca aceasta să se descompună în urma reacţiilor chimice, permiţând transferul de ioni în aşa fel ca să nu afecteze cu impurităţi soluţia şi nici pereţii acesteia, aşa se explică faptul că durata de folosinţă a cuvelor este mult mai îndelungată.

- Vopselele speciale folosite la cataforeză au un grad mare de acoperire şi de pătrundere, astfel în cât, piesele care prezintă asperităţi sau cavităţi sunt acoperite cu mare precizie, fără să necesite un electrod de rezervă.

- Procedeul prin cataforeză este mult mai eficient pentru că se fac mari economii de materiale straturile de vopsea fiind mult mai subţiri ajungând la economii de până la 30%.

- Procedeul cataforetic necesită un consum de energie mult mai redusdecât prin anaforeză, ajungând sa se consume cu cca.până la 50% mai puţin.

- Din punct de vedere al mediului, prin acest procedeu se evacuă cu 2,5-3%mai puţine substanţe nocive decât prin anaforeză.

- Aerul evacuat din cuptorul de ardere conţine mult mai puţine gaze toxice decât la anaforeză.

- Datorită ultra filtrării pulberile se pot refolosi în procent de 85%.

- În această tehnologie sunt trei zone unde există pierderi şi care se emană în aer:

 *  Staţia de tratare a apelor reziduale ,*  Zona de spălare, la suprafaţa cuvelor(evaporarea),*  Eliminarea gazelor din cuptor (evacuare).

Cataforeza, pe scurt, este o tehnologie de aplicare a vopselei , care se bazează pe reacţii chimice obtinute prin utilizarea curentul electric, avand la baza principiul că elementele de polaritate contrara se atrag.

În decursul procedeului piesa de vopsit se introduce în cuvele cu vopsea şi se leagă la curent continuu. Astfel piesa atrage particulele din interior asupra sa, vopseaua depunându-se în mod egal pe toată suprafaţa. Chiar dacă piesa prezintă mici asperităţi sau neplaneitati acest procedeu permite acoperirea perfectă a întregii suprafeţe în mod egal şi eficient. Prin depunerea treptată a straturilor de vopsea se realizează atât tratarea suprafeţei precum şi protecţia anticorosivă.

Metoda cataforetică prezintă avantaje precum urmează:

În concluzie, vopsire prin cataforeza are avantaje în privinta vedere protecţiei mediului obtinand economii importante la materiale şi energie

 

SCHEMA FLUXULUI DE VOPSIRE PRIN CATAFOREZA

 

Vopsire cu pulbere în câmp electrostatic:

Acest procedeu se caracterizează printr-un grad mic de poluare pentru că nu se folosesc solvenţi. Pulberea dispersată este acumulată, filtrată, şi refolosită, pentru aceasta este una dintre cele mai eficiente metode de vopsire. Prezintă un gard mare de rezistentă la intemperii şi agenţi chimici aşa se explică faptul că din ce în ce mai mulţi Prelucrarea aluminiului, construcţii metalice, industria auto, sisteme de evacuare, instrumente de uz casnic, etc. ) recurg la această metodă. Pe lângă acestea se poate utiliza cu succes la sticlă, email, mase plastice precum şi lemn.

Descrierea procedeului:

Pulberea ajunge la pistolul de vopsire, prin intermediul unui injector din recipientul principal. În momentul acţionării, în jurul pistolului se creează un câmp electrostatic care include şi piesa legată la pământare, în acest fel se creează un circuit care realizează depunerea pulberii pe piesă. După aceasta, piesa intră într-un cuptor, care la o anumită temperatură, realizează polimerizarea vopselei depunându-se o peliculă lucioasă de aprox. 50-100 microni făcând posibilă rezistenta la intemperii, agenţi chimici precum şi la temperaturi ridicate sau la diferenţe mari de temperaturi.