长期以来，人们认为空气温度对喷涂面漆质量有显著影响，主要是由于空气温度对雾化涂料颗粒粘度的影响。基于这个信念，每年花费数百万美元来控制展位周围的环境。其中一件事一直困扰我们的概念是季节变化的程度，涂层经验。如果环境温度全年保持不变，为什么仍然需要夏季混合和冬季混合?由于季节变化的本质是与温度相关的，似乎一定有其他东西在起作用。
回顾
当我们介绍2018年的论文《枪响还是铃铛，我该如何决定》时，最具争议的部分之一是热模型，它表明，与普遍的看法相反，油漆液滴在撞击部件时没有达到环境温度。粒子温度变化模型如表1所示，表明即使油漆温度和环境温度之间有13°F的温差，雾化器和部件之间的液滴温度变化将介于0.25-2.5°F之间，这取决于许多不同的条件。这似乎解释了普遍持有的神话和我们所观察到的现实之间的差距。
尽管如此，旧的范式仍然难以消亡，我们遇到了许多对这一概念的抵制。幸运的是，在随后的一些工作中，我们能够用热敏相机拍摄到涂了透明涂层的钟，正如他们所说，一张图片胜过一千个单词(以及为此进行的计算)。如图1所示，这幅图清楚地显示，即使云中的粒子穿过了该部分，其温度仍然在3.0°F以内，这为热模型提供了视觉证据，并再次证明，你不能与物理争辩。
神话驱散
简单地消除这个神话并不能回答这个问题:“为什么我们有一个非常严格控制的环境环境，但我们仍然会有基于温度的过程波动?”自从我们在1990年引入基于应用点温度的粘度控制概念以来，我们一直在寻找这个问题的答案。事实证明，答案不止一个。要理解它，我们必须从理解绘画过程中涉及的各种温度的层次开始。
温度等级
为了准确控制涂装过程，必须控制三个基本温度。它们是(按顺序):
- 衬底,
- 油漆,
- 空气。
衬底温度
衬底温度的影响通常被承认，但很少被提及。这可能会很复杂，因为基质是不同的。该部件可以由金属、塑料、复合材料、木材或其他数千种材料中的任何一种制成。188金宝搏bet官网但衬底在热讨论中很重要的真正原因是质量。基材的质量通常比漆膜的质量大几个数量级。这意味着涂料一旦接触到表面，就会很快承受基材的温度。我们可以在图1中看到，该部分比正在应用的油漆更热。这意味着，一旦油漆接触到零件表面，粘度就会下降，直到升温的溶剂闪过，开始固化过程。因此，基材温度比环境温度对涂料的影响更大。有什么奇怪的吗，许多现代的，进步的油漆车间将部分温度控制纳入他们的过程中，如图2所示?
油漆温度
涂料温度直接影响涂料的脱落，温度高的涂料比温度低的涂料脱落更快。此外，像大多数液体一样，温度会对油漆粘度产生反作用。如图3所示，随着温度的升高，粘度下降。相反，随着温度的下降，粘度会增加。这种基于温度的粘度变化会影响液体的流出、流动和凹陷、橙皮和光泽等。由于这种影响，涂料温度在控制过程中当然比环境空气温度更重要。
空气温度
我们已经证实，展台环境温度对漆滴的影响并不像大多数人认为的那样大。但这并不意味着空气不能影响我们的过程结果。事实证明，空气会影响我们喷涂路径上的许多设备，尤其是那些容易随空气传递能量的金属设备，因此会破坏我们的工艺控制策略。
一个很好的例子是，我们在一个汽车钟涂抹器系统中测量环境温度和油漆温度，这个过程已经在循环回路中配备了油漆温度控制。测量设置如图4所示。人们会期望温度是稳定的，但是当我们检查5天内的测量结果时，如图5所示，结果肯定是不稳定的。
在这里我们可以看到整整13华氏度的温度变化。此外，展台环境温度在75-80°F范围内相当稳定。虽然这一长期趋势很重要，但更重要的是温度变化对每个涂装周期的影响——这是首先控制温度的根本原因。放大这个图，如图6所示，我们可以看到钟的温度是如何变化的。
这说明了一个完全不同的故事。在这里我们可以看到，油漆温度是相当稳定的绘画周期，虽然远离95°F HX出口温度。在每个循环之间的空闲时间和溶剂清洗期间，温度下降。每一种温度损失都必须在下一次油漆循环中克服，这意味着每一个循环都要变化。在研究这张图时，很容易得出结论，所有这一切都是由于平均76°F的环境造成的。
所以，空气温度确实会对涂装过程产生影响，但主要是由于它对热交换器出口到涂装点之间的涂装路径中的管道和设备的影响。如图7所示，这些设备包括调节器、流量计、变色器和许多其他设备。
通常，这些设备都位于展台的墙壁上，要么在展台内，要么在展台外。如果在室外，他们可能在一个可控的环境中，也可能不在可控的环境中。在大多数情况下，放置更多的是由可用的空间，或希望最大限度地减少油漆浪费，而不是温度问题。最近的一个趋势是将这些设备直接放置在机器人的手臂上，如图8所示。
将颜色变化和其他组件放置在尽可能接近应用点的位置是合理的，但通常情况下，还有更多的事情要做。
当这些设备被移动到机器人手臂时，它增加了复杂性。首先，所有的东西都必须安装和布线以适应机器人的运动。此外，还必须考虑机器人的载荷限制。这通常意味着改变颜色的循环被消除，这减少了一半的油漆线，但可以导致颜料分离(沉降)的问题，过量的清洗要求和清洁问题，只是举几个例子。此外，这些设备价格昂贵，必须加以保护，但在需要时仍可用于服务。防止设备和机器人被喷漆污染最常见的方法是用织物或塑料做一个柔性覆盖物，如图9所示。这些起到了双重作用，不仅保护机器人和设备，而且防止空气、油、水、油漆、溶剂等从机器人泄漏到油漆环境中，从而对漆面质量产生负面影响。
隐藏的空气问题
这些外壳在机器人手臂周围创造了一个人工环境，但不一定在我们精心控制的展台环境中。机器人的电机和轴承产生的热量，以及流过手臂上油管的液体(包括油漆、溶剂等)，都会影响这个包含的环境。但是有一个因素通常被忽略了——压缩空气释放引起的冷却。
压缩空气用于驱动钟形涡轮，并用于塑造颗粒云并将其导向目标部件。气动装置中这种冷却现象的影响已经被研究和理解了很长时间。它会导致冷凝，在最糟糕的情况下，甚至会导致排气消声器结冰。这种冰能够阻止泵的运行是有据可查的。为什么会这样呢?
联合气体定律
空气减压引起的制冷用组合气体定律来解释，定义公式为:
地点:
P =压力
V =体积
T =温度
顾名思义，它是波义耳定律(1662)、查尔斯定律(1787)、盖-吕萨克定律(1809)和阿伏加德罗定律(1811)的组合。如果压缩空气的压力是80psi，而我们把它释放到大气中(约14.7 PSI)，那么温度就必须下降，以平衡这个等式。此外，膨胀的气体会从周围表面吸取能量，这使它们更冷。这些原则同样适用于家里的空调或冰箱里的啤酒冷藏。那么，这和油漆的温度有什么关系呢?
卧底冷却
随着空气的排出，它被困在机器人周围的覆盖物下。这将使手臂上的设备周围的环境温度降低到远低于周围的展台环境温度。简而言之，我们正在机器人手臂上创造一个冰箱。图10清楚地演示了这一点。
绿色的痕迹表示清漆进入摊位，橙色的痕迹表示清漆进入铃声。蓝色的痕迹是展台环境。大约在早上7点15分，我们看到透明涂层进入了展位，并向80华氏度上升。我们看到钟的透明涂层跟踪传入温度，偏移约2.5°F。我们通常认为这是由于涂层沿机器人手臂移动到应用点时展台环境对涂层的影响。
但有趣的事情发生了，当绘画暂停休息在早上7点20分左右。正如我们所预料的那样，由于油漆静止不动，展台墙上的透明涂层会失去温度，在休息结束时几乎达到展台周围的环境。然而，钟形进口处的透明涂层温度继续下降，在断裂结束时，温度下降了足足2°F。由于这种“过冷”显然不可能是展台周围空气的结果，它一定来自另一个来源——一个更冷的来源——这个来源可以在图中所示的棕色轨迹的排气中找到。我们可以看到，空气在60-65°F之间徘徊，在消耗最低的休息时间几乎不超过65°F。
这很容易被误解为展位环境影响。当管线在早上7点50分左右重新开始喷涂时，清漆口温度和钟罩温度重合，然后钟罩温度在接下来的两个小时内位于清漆口温度和车间环境温度之间。但是，当我们考虑到清洁涂层是通过提供一定程度绝缘的聚四氟乙烯管流动的，并且考虑到在连续涂装周期中在管道中的停留时间时，很明显，清洁涂层入口温度和车间环境温度之间的温差不足以产生这种温度下降。
从过程控制和成品质量重复性的角度来看，这种冷冻空气的影响是不一致的。如图10所示，它根据机架之间的时间(不同的间隙)、休息、停机、关闭等情况而变化。它根据变化的速度而变化，变化的速度是由涂层温度和冷冻空气温度之间的温差决定的。而制冷空气的温度会随着压力和流量的变化而变化，而压力和流量会随着被涂层的不同部位而变化。当我们看到从上午9点55分开始一直持续到上午10点半的午休时间时，这些变化就变得很明显。
不幸的是，生产线操作员和工艺工程师几乎看不到这些变化，这使得很难确定它们是成品质量问题的根源。在这个例子中尤其如此，展台的环境温度(可能是唯一被测量的温度)在短短三个小时内移动了近8°F。
解决这个问题
由此可见，控制排气和定型空气在严格控制涂装过程中可能比展台空气更重要。然而，解决方案几乎和最初识别问题一样复杂。它需要监测排风温度，然后通过闭环系统控制进风压缩空气温度，以确保排风温度与油漆温度设定值相匹配，不受工厂环境、展台环境和压缩空气温度的变化影响。这需要一个复杂的温度控制系统，带有策略性放置的传感器和先进的控制算法。
该系统的一个好处是，它还将稳定成型空气的温度，保持在一个不太可能产生冷凝的点，因此“喷口”经常与这种制冷相关，通常由其他热气体系统解决，过热的空气(或其他气体)，从而产生干燥的喷雾。
将其加入到现代涂料温度控制方案中，可以显著提高光面质量，从而获得更高的一次通过产量和更可预测的工艺结果，而不受日常和季节环境温度变化的影响。这也可以显著降低运营成本，增加吞吐量，从而提高您在市场上的竞争地位。
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