Для получения высококачественного и долговечного порошкового покрытия крайне важно знать температуру поверхности окрашиваемых деталей во время их отверждения в печи. Чтобы в полной мере реализовать все преимущества порошковой окраски, порошок должен отверждаться при заданной температуре в течение заданного времени. Наиболее универсальный способ измерения температуры поверхности детали в печи — использование бесконтактного инфракрасного термометра, также известного как ИК-термометр.
Инфракрасный термометр позволяет измерять температуру поверхности объекта, не прикасаясь к нему. Существуют как очень доступные модели для любителей порошковой окраски, так и более функциональные варианты для профессионалов. Они оснащены лазерным указателем для наведения на нужную область и могут отображать температуру как в градусах Фаренгейта, так и в градусах Цельсия. Эти приборы позволяют легко и быстро проверить температуру окрашенных деталей во время их отверждения в печи.
Правильная температура детали критически важна для долговечности порошкового покрытия!
Для каждого порошкового покрытия существует определённый режим отверждения. Режим отверждения определяет температуру, при которой должна поддерживаться вся поверхность детали, и её продолжительность. Эти режимы отверждения устанавливаются производителем порошка для обеспечения наилучших свойств после полного отверждения. Без точного измерения температуры детали невозможно соблюдать заданный режим отверждения, что приводит к недоотверждению или переотверждению порошкового покрытия.
Недоотверждение порошкового покрытия
Недоотверждение, или недопекание, происходит, когда деталь с порошковым покрытием отверждается слишком мало времени, при слишком низкой температуре или при комбинации этих двух факторов. Это очень распространённое явление среди начинающих специалистов по порошковой окраске, которые не понимают, что температура на дисплее печи неточно отражает температуру детали, и склонны запускать таймер отверждения сразу после помещения детали в печь. Это неправильная процедура отверждения почти всегда приводит к недоотверждению детали. Недополимеризованное покрытие будет иметь некоторые или все из следующих недостатков:
- Хрупкость: неэластичное порошковое покрытие, которое легко скалывается или трескается.
- Низкая химическая стойкость: слабые химикаты вызывают изменение цвета.
- Низкая стойкость к УФ-излучению: цвет выцветает или мелеет на открытом воздухе.
- Низкая коррозионная стойкость: порошок недостаточно защищает деталь от воздействия окружающей среды.
- Неправильный внешний вид: неточный цвет, блеск или текстура.
Соблюдение процедур, описанных далее, поможет убедиться, что покрытие на ваших деталях прошло полный режим полимеризации. Однако есть простой тест, позволяющий убедиться в этом после извлечения их из печи — это тест с тампоном, смоченным в МЭК (метилэтилкетоне).
Тест с тампоном, растворенным в МЭК (метилэтилкетоне), иногда называемый «тестом на полимеризацию», заключается в обработке ватным тампоном, смоченного в растворителе МЭК, окрашенной детали после того, как она была извлечена из печи и доведена до комнатной температуры. Тампоном следует слегка потереть вперёд и назад по одному участку порошкового покрытия 20 раз в каждом направлении. Если порошок недопечён, вы начнёте замечать значительное удаление покрытия. Иногда даже до такой степени, что после завершения теста будет виден голый металл. Другим признаком недополимеризованного порошка является то, что покрытие после теста кажется очень мягким или тусклым, особенно если его можно легко отколоть ногтем. Для некоторых порошковых красок, таких как гибридные, нормально немного терять блеск во время теста МЭК, поэтому его следует проводить на незаметном участке или на тестовой детали. Доступность МЭК становится все более ограниченной, но его все еще можно найти в Ace Hardware, магазинах морского оборудования и в Интернете. МЭК — это промышленный растворитель, поэтому обязательно соблюдайте все меры предосторожности, указанные для приобретаемого вами продукта.
Передержка в печи порошкового покрытия
Передержка, или переотверждение, происходит, когда деталь с порошковым покрытием отверждается слишком долго, при слишком высокой температуре или в результате комбинации этих двух факторов. Наиболее распространённая причина этой проблемы — невключение таймера в печи. Большинство порошковых красок имеют характеристику «устойчивы к перенагреву», что означает, что даже если деталь оставить в духовке немного дольше, чем требуется, свойства покрытия не пострадают. Специалисты по порошковой окраске, как правило, склоняются к передержке в печи на несколько минут, чтобы избежать недоотверждения. И если порошковая краска устойчива к перегреву, это не является проблемой. Перегрев детали имеет некоторые или все из следующих недостатков:
- Неправильный внешний вид: цвета с жёлтыми или коричневыми оттенками, снижение блеска, неправильная текстура
- Нарушение адгезии: порошок отслаивается от детали пластами
Дефекты покрытия, полученные в результате перегрева детали не подлежат ремонту. Потому что порошковое покрытие термически повреждено и получило изменения в своей химической структуре. Необходимо снять покрытие до чистого металла и нанести покрытие заново.
Как измерить температуру детали в печи
Давайте научимся пользоваться этим инструментом. Установите температуру в печи. Когда вы увидите, что она нагрелась, можно начинать проверять её ИК-термометром. Я просто открываю дверцу каждые пару минут, чтобы измерить температуру, и соответственно корректирую температуру печи. Когда деталь достигает нужной мне температуры, я запускаю таймер. Я проверяю температуру примерно 4 раза за 10-минутный цикл полимеризации. Однако при открытии двери из печи выходит некоторое количество тепла, что меняет только что полученные показания. Поэтому важно не оставлять дверцу открытой ни на минуту. Просто быстро откройте дверцу, вставьте туда ИК-термометр, проверьте температуру и закройте дверь. Только будьте осторожны, чтобы не обжечься — печь всё-таки горячая. И не заденьте случайно деталь ИК-термометром.
Наиболее распространённые режимы отверждения порошков:
- 200°C в течение 10 минут
- 180°C в течение 10 минут
Когда вы впервые начнёте использовать ИК-термометр, вы, вероятно, будете проверять температуру каждые 30 секунд, не волнуйтесь, это нормально. По мере использования вы узнаете, как температура ведёт себя при работе с разными размерами изделий и типами металла. Чем больше деталь, тем больше времени потребуется для её нагревания. Железо и сталь нагреваются дольше, чем алюминий. Небольшая деталь, такая как болт, может нагреться за 30 секунд, а более крупная деталь, например колесо, может нагреться до температуры 200 градусов за 30 минут. Эффективность вашей печи также влияет на это, поэтому, если вы когда-либо меняете печь, обязательно проверяйте температуру чаще, пока не освоитесь с ней.
Иногда большие детали нагреваются неравномерно, вам нужно будет измерить температуру в нескольких разных местах, чтобы убедиться, что вся деталь прогрета. Нередко одна сторона детали отличается от другой на 50 градусов. Конвекционная печь помогает значительно уменьшить это различие. Если сторона детали, ближайшая к нагревательному элементу, нагревается гораздо быстрее остальных, можно закрыть нагревательный элемент металлическим экраном, что поможет духовке нагреваться более равномерно. Если нагревательный элемент находится внизу духовки, как у меня на фото, можно просто поставить противень на решетку в самом нижнем положении.
Коэффициент излучения детали может снизить точность инфракрасного термометра
Хотя инфракрасные термометры очень хорошо подходят для порошковой окраски, следует учитывать, что на точность показаний температуры могут влиять тип материала, форма изделия, угол измерения, температура поверхности, толщина и качество поверхности. Это связано с фактором, называемым коэффициентом излучения. Все тела излучают некоторое количество инфракрасной энергии, и коэффициент излучения используется для описания этого количества по шкале от 0 до 1. Коэффициент излучения, равный 0, не будет излучать инфракрасную энергию, а коэффициент излучения, равный 1, будет излучать наибольшее количество инфракрасной энергии. Инфракрасные термометры учитывают коэффициент излучения при расчёте температуры поверхности, поэтому для получения точных показаний температуры необходимо учитывать коэффициент излучения измеряемого объекта.
По умолчанию коэффициент излучения инфракрасных термометров установлен на 0,95, поскольку это подходит для широкого спектра материалов, в том числе и для многих порошковых красок. Более дешёвые инфракрасные термометры не позволяют регулировать коэффициент излучения, поэтому некоторые показания температуры могут быть искажены, особенно для металлов, которые, как правило, излучают с коэффициентом излучения гораздо ниже 0,95. Например, если коэффициент излучения инфракрасного термометра по умолчанию установлен на 0,95, измерение температуры полированного алюминиевого листа температурой 200°C с фактическим коэффициентом излучения 0,05 может привести к ошибке измерения температуры…
Существует множество таблиц со значениями коэффициента излучения различных материалов и покрытий. Вы можете легко обратиться к этим таблицам, чтобы получить приблизительное значение коэффициента излучения вашего конкретного материала. Имейте в виду, что, поскольку ИК-термометры измеряют температуру поверхности, вам следует ориентироваться на значение коэффициента излучения, характерное для внешней поверхности материала. Это означает, что при измерении температуры алюминиевого диска с порошковым покрытием вам не нужно настраивать ИК-термометр на коэффициент излучения алюминия, а на коэффициент излучения порошкового покрытия.Чем дальше вы находитесь от детали, тем менее точны будут его показания. Это называется «соотношением расстояния к площади измерения» или «оптическим разрешением».
К сожалению, таблиц, в которых указаны коэффициенты излучения порошковых красок, не так много, но, к счастью, независимо от цвета, степени блеска или текстуры, они в основном находятся в диапазоне от 0,9 до 0,95. Однако некоторые порошковые покрытия, такие как хром и другие металлики, содержат мелкие металлические чешуйки, которые могут снизить их коэффициент излучения до 0,4–0,5.
Расстояние снижает точность инфракрасного термометра
Чем дальше измеряет инфракрасный термометр, тем большую область он измеряет. Если вы пытаетесь измерить температуру небольшого болта в печи на расстоянии 3 метров, даже если лазер направлен прямо на болт, вы фактически измеряете температуру всей внутренней части печи. Для наиболее точного измерения температуры вашей детали, и только вашей детали, вам следует постараться приблизить инфракрасный термометр как можно ближе к ней.
Оптическое разрешение — это соотношение расстояния от ИК-термометра до детали и размера измеряемой области. Если на инфракрасном термометре указано оптическое разрешение 12:1, это означает, что на расстоянии 30 см от детали он будет измерять температуру области диаметром 2,5 см. На расстоянии 24 дюймов он будет измерять область диаметром 2 дюйма, а на 36 дюймов — область диаметром 3 дюйма. Представьте себе ИК-термометр, испускающий конусообразный луч, который расширяется по мере удаления, как показано на рисунке ниже.
Оптическое разрешение ИК-термометра часто коррелирует с его ценой. Это означает, что чем дешевле ИК-термометр, тем ниже его оптическое разрешение, и тем ближе нужно измерять температуру. Для удобства использования этих приборов постарайтесь найти инфракрасный термометр с максимальным оптическим разрешением, соответствующим вашему бюджету. Чем выше разрешение, тем дальше вы можете находиться, сохраняя точность измерений. Оптическое разрешение 12:1 является средним для термометров в диапазоне 100 долларов.
Важно: при измерении температуры очень маленьких деталей, когда ИК-термометр находится близко к детали, лучше не обращать внимания на направление лазера и вместо этого сосредоточиться на наведении линзы термометра на деталь.
Если вы профессионально занимаетесь порошковой окраской или серьёзно увлекаетесь ею, то инфракрасный термометр Fluke — это стандартный выбор. Fluke производит профессиональные высокоточные инструменты, которым доверяют работники многих отраслей. Я бы рекомендовал Fluke 62 Max+. Он имеет соотношение расстояния к пятну 12:1, регулируемую излучательную способность и оснащен двумя лазерами, поэтому вы точно знаете, какую область вы считываете:
Если у вас ограниченный бюджет, вот инфракрасный термометр, который также имеет отличные отзывы, но не разорит вас и по-прежнему показывает показания с коэффициентом 12:1, а также имеет регулируемую излучательную способность: инфракрасный термометр Kizen:
Инфракрасные термометры очень полезны при порошковой окраске, но они также удобны и во многих других ситуациях. Они пригодятся на кухне, в доме и при ремонте автомобиля.