李敏风
（上海斐然国际贸易有限公司 200136）
摘要：
1、本文阐述了无气喷漆法的优点，强调喷嘴是决定涂装效率和涂装质量的关键；
2、简述了喷嘴的二种分类法；
3、本文对影响到无气喷漆专用喷嘴流量和喷幅两大技术指标的诸项因素作系统分析；
4、本文阐述了无气喷漆专用喷嘴选择依据、方法和对其他工艺措施的要求。 关键词：无气喷漆、专用喷嘴、涂装关键。
一、概述
无气喷漆法是目前钢结构行业最常用的涂装方法。它是利用压缩空气作为动力驱动高压泵，使涂料增压至10~25Mpa，通过高压软管，从极细的喷孔（0.225~0.900mm）中喷出，并雾化成微细粒，喷射到被涂钢材表面，形成均匀的涂膜。
与刷涂、空气喷涂相比它具有涂装效率高的明显特点；对涂料粘度适应范围广，特别是喷涂厚膜型涂料，一次喷涂可获得较厚的膜厚，从而减少喷涂次数；而且漆膜质量好，避免了压缩空气中的水份、油滴、灰尘对漆膜造成的弊病；由于不使用空气雾化，漆雾分散少，加上厚膜型涂料体积固含量高，可少加甚至不加稀释剂直接喷涂，也就减少了对环境的污染。
喷嘴是无气喷枪中最关键的零部件。由于无气喷枪中没有涂料喷出量（流量）和喷雾图型幅宽（喷幅）调节机构，只有更换喷嘴才能达到调节的目的，因此无气喷漆时，涂料的雾化效果、流量、喷幅均由喷嘴的几何形状，孔径大小与加工的精度决定的。喷嘴及其技术参数的选择就成为无气喷漆技术的关键，是保证钢结构涂装效率及涂装质量的最有效的手段之一。
二、喷嘴的类型
为提高使用寿命，喷嘴都采用耐磨的硬质合金，如碳化钨等材料制成的，但它却有多种类型：
1、按喷嘴结构和使用功能分类： （1）标准型喷嘴
标准型喷嘴使用最普遍，喷嘴的开口呈橄榄形，如
图一所示，喷雾图形呈椭圆形，这种喷嘴的型号很多，喷雾图形幅宽从150mm到600mm，涂料喷出量为（0.2~5.0）L/min，甚至可达10L/min以上，可以满足各种喷涂需要，这种喷嘴的口径称为等效口径，所谓等效口径是指开口呈橄榄形的喷嘴口径，相当于同一涂料喷出量圆形开口喷嘴的口径。如美国GRACO公司的GRACO163一系列喷嘴，属这个类型。重庆长江机械厂产品称此为固定型喷嘴。
（2）圆形喷嘴
圆形喷嘴主要用于喷涂管道内壁及其他狭窄部位。喷嘴
的开口呈圆形，同样喷雾图形呈圆形。按涂料喷出量从（0.26~3.60）L/min有多种型号，按圆锥形喷雾的角度通常分为40o、60o、80o三种，使用较为普遍的是60o。
（3）自清型喷嘴
自清型喷嘴见图二，有一个换向机构，当喷嘴被堵
塞时，旋转180o可将堵塞物冲掉，这种喷嘴有球形和圆柱形两种，以圆柱形自清型喷嘴为常用。
如美国GRACO公司的GRACO221-及GRACO228-系列均属自清型喷嘴，GRACO228-在结构上更为简单。而重庆长江机械厂将这类喷嘴称为廻转型喷嘴。
（4）可调喷嘴
可调喷嘴具有一个调节塞，见图三，可在不停机的情况
下，任意调节涂物喷出量和喷雾图形幅宽，能满足不同大小被涂物的喷涂要求。一个可调喷嘴可代替10个以上不同规格的标准型喷嘴，而且还易于清除堵塞物。
2、按喷涂不同涂料来分类：
重庆长江机械厂是我国专业生产无气喷漆机及专用喷嘴的厂家，它有C、B、W、Z四种不同类型的喷嘴（见表一）。在钢结构涂装工艺中，最常用的是B型和Z型喷嘴。
表一、长江喷嘴类型
类型 适用的涂料 型号举例 最小型号 最大型号 C型喷嘴 B型喷嘴 W型喷嘴 Z型喷嘴 粘度低，外观要求高的涂料 外观要求一般，厚浆型涂料 乳胶漆和水性涂料 富锌涂料 03C10 002B10 03W10 06Z15 38C60 050B45 38W60 38Z55 美国GRACO公司专门设计、生产了应用于现代化重防腐涂料的RAC
GHD-型号的喷嘴，喷涂无溶剂环氧涂料和玻璃鳞片涂料等，适用的最高工
作压力34.5Mpa。
三、主要技术因素分析
无气喷漆机的喷漆效率和涂装质量主要由喷嘴的流量和喷幅两大技术条件决定的，而影响到这两大技术条件的有喷嘴孔径、涂料粘度、密度、喷涂距离等诸多因素。值得一提的是：无气喷漆机及喷嘴生产厂家推荐喷嘴流量和喷幅是在标准的喷涂条件下测试结果。表二为两家公司的标准喷涂条件：
表二、标准喷涂条件
项 公 司 喷涂距离mm 介质密度g/cm3 喷涂压力MPa 1、流量：
目 美国GRACO公司 300 1.0 11.0 重庆长江机械厂 300 1.0 10.0 喷嘴流量是指在标准喷涂条件下，每分钟涂料喷出量，因此喷嘴的流量大，喷漆速度快；在相同的喷幅下，膜厚也就厚。流量的单位升/分钟或毫升/分钟。
①喷嘴孔径：
经过推导和测试，得出无气喷漆机喷嘴流量Q与喷嘴当量孔径d，涂料压力p和涂料密度s有如下关系结论：
从上式可以明显看出：
喷嘴孔径大，涂料喷出量亦大，因此它是决定喷嘴流量的关键。喷嘴孔形多为椭圆形。如GRACO公司提供的孔径尺寸是指与椭圆等面积的直径（见表三）。而重庆长江机械厂的喷嘴选择表中，无孔径的尺寸，他们只提供标准喷涂条件下的流量数据。表三介绍了美国GRACO公司喷嘴孔径与标准流量的关系。表中编号Z后二位数表示喷嘴孔径（千分之一英时数）。
表三、涂料喷嘴口径与涂料喷出量
涂料喷嘴编号 163-Z07 163-Z09 163-Z11 163-Z13 163-Z15 163-Z17 163-Z19 163-Z21 163-Z23 163-Z25 163-Z27 163-Z29 163-Z31 163-Z33 163-Z35 163-Z37 163-Z39 163-Z41 163-Z43 163-Z45 163-Z47 163-Z49 163-Z51 163-Z53 163-Z55 ②涂料粘度：
从实践中得知，涂料粘度对喷嘴流量有一定的影响，由于重防腐涂料的粘度相差很大，在选择喷嘴时应考虑到此因素。在表三中，A栏所列涂料喷出量是涂料粘度为（40~1000）10-3Pa·S；而B栏所列涂料喷出量是粘度为5600×10-3Pa·S；其他喷涂条件相同，喷出量相差很大。
③涂料密度
首先，应按照喷嘴制造厂的产品样本，如表三查出涂料喷嘴的标准涂料喷出量q，然后按下式计算实际涂料喷出量。
式中
Q——实际涂料喷出量； q——标准涂料喷出量；
等效口径/mm 0.18 0.23 0.28 0.33 0.38 0.43 0.48 0.53 0.59 0.64 0.69 0.74 0.79 0.84 0.89 0.94 0.99 1.04 1.09 1.14 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 涂料喷出量/L·min A B 0.15 0.27 0.42 0.61 0.80 1.02 1.29 1.59 1.89 2.27 2.65 3.07 0.90 3.52 1.10 3.98 1.40 4.50 1.70 5.00 2.10 5.60 2.50 6.20 3.00 6.80 3.60 7.50 4.40 8.15 5.10 8.85 6.00 9.70 7.20 10.35 8.00 11.30 9.30
——密度修正系数；
S——涂料密度。
密度修正系数可查表四，从表四修正系数可以看出，实际喷涂所用涂料的密度如果比标准涂料的密度大，则实际涂料喷出量小于标准涂料喷出量，反之，则实际涂料喷出量大于标准涂料喷出量。
表四、涂料密度修正系数
密度/g·cm-3 3.0 2.8 2.5 2.2 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 ④喷涂压力
喷涂压力是影响喷嘴流量的重要因素。虽然，在一定范围内，提高喷漆压力可以增加喷嘴的流量，但不适当地依靠提高喷嘴压力来增加流量是不可取的。有人经过测试得出：喷漆压力提高44%，而流量却增加20%。但过高的压力，必然造成无气喷漆机部件的早期磨损，缩短它的使用寿命，是得不偿失的事情。
在实际施工中，亦应按表三查出涂料喷嘴的标准涂料输出量qo，然后按下式计算实际涂料喷出量。
式中
Q——实际涂料喷出量；
修正系数 0.58 0.59 0.63 0.67 0.71 0.73 0.75 0.77 0.79 密度/g·cm-3 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 修正系数 0.82 0.85 0.88 0.91 0.95 1.00 1.05 1.12 1.19
——压力修正系数；
p——实际喷涂压力；
po——标准涂料喷出量的喷涂压力。
压力修正系数可查表五。从表五可以看出
表五、压力修正系数
压力/MPa 21 20 修正系数 1.38 1.34 压力/MPa 12 11 修正系数 1.05 1.00 19 18 17 16 15 14 13 1.31 1.28 1.24 1.21 1.17 1.13 1.09 10 9 8 7 6 5 4 0.95 0.90 0.85 0.80 0.74 0.67 0.60 提高压力可增加涂料喷出量，但喷涂压力要适当。值得一提的是，在选择喷嘴时，必须考虑到压力的损失量。如涂料输送管长于25米时，均造成喷枪喷涂位置比无气喷漆机高出很多，造成压送高度时的压力损失等等。
2、喷雾图形幅宽（喷幅）
喷涂不同，调整喷幅必须更换喷嘴。各家喷嘴制造厂家均将在300mm喷距下的喷幅称为标准喷幅。表六为美国GRACO公司喷嘴编号与喷幅的关系。
表六、涂料喷嘴编号与喷雾图形幅宽
涂料喷嘴编号 163-1×× 163-2×× 163-3×× 163-4×× 163-5×× 163-6×× 163-7×× 163-8×× 163-9×× 喷雾图形幅宽/mm 50~100 100~150 150~200 200~250 250~310 310~360 360~410 410~460 460~510 在重庆长江机械厂的喷嘴选择表中，喷幅也用厘米（cm）表示，但WAGNER等厂家的喷嘴幅度用角度表示。喷幅主要受到两种因素的影响而发生改变：
①喷涂距离：
喷距是指喷枪口到钢材表面的垂直距离。若喷距增大，喷幅也增大，但造成漆流压力小，使钢材表面漆膜薄而粗糙；相反，喷距过小，喷幅小压力大，反冲力也大，漆膜厚度不匀，极易流挂。
②涂料品种：
不同钢结构防腐涂料有不同的密度和粘度，雾化状况不一。在用同一孔径喷嘴、用同样的喷涂压力、不同的涂料会形成不同的喷幅。一般状态下，粘度大、密度大的涂料形成的喷幅较小。
四、喷嘴的选择
1、选择依据：根据钢结构涂装工程的特点，选择有四条依据： ①钢机构涂料类型：
钢结构涂料配套体系中，有不同类型的涂料，喷涂时，就应该选择不同类型的喷嘴。如常用的环氧富锌底漆、无机硅酸锌底漆锌粉含量高达80%以上，无气喷漆用的喷嘴极易磨损。一旦喷嘴孔径变大，膜厚超厚且不均匀。不仅增加漆耗，而且还会使涂膜难以干燥，影响生产进度，所以，选用重庆长江机械厂产的喷嘴时，必须选用特耐磨的Z型喷嘴；而环氧面漆、环氧云铁中层漆、氯化橡胶面漆，聚氨酯面漆等只需用普通型喷嘴，（B型喷嘴）。又如目前在钢结构行业常用的无溶剂环氧涂料，底面合用，对表面处理要求不高，一次喷涂膜厚可达500µmD·F·T。无气喷漆时就应选择孔径大流量大的喷嘴。
由于不同涂料厂选用原料各异、生产工艺有别，涂料产品中包括粘度在内的技术指标是完全不同的，即使在钢结构厂的同一工位，不同的涂料产品，喷嘴的型号也是不同的。钢结构厂应详细阅读涂料厂商提供的技术指标和使用说明，特别是喷漆压力、一次成膜厚度，推荐的喷嘴孔径等。
②规定膜厚：
为保证钢机构配套涂层的使用寿命，必须保证每道涂层的规定膜厚，加上很多重防腐涂料均要求一次喷漆达到规定膜厚，喷嘴选择就尤为重要。一般膜厚要求高，喷嘴的孔径应该大些，如一次成膜达到500µmD·F·T的溶剂环氧漆。又如车间底漆作工序间防锈的预处理底漆，膜厚控制在20µm左右，自动喷嘴流量1300~1600cc/min；孔径为0.48~0.53mm；依据钢板预处理线中钢板喷嘴的移动速度，喷幅大多为40cm左右。
③钢材的结构与形状。
在钢结构工程的各个部位有不同的结构与形状：对于大平面的钢板，喷嘴的喷幅（或喷射角）可大一些，甚至可达35~40cm；对于H型钢、工字钢等喷嘴喷幅选择在25~30cm；对于有凹凸面的小型钢构件或直径小于20cm钢管等，应选用喷幅为15cm的喷嘴。
对于波形角度较大（α＞75o）的波形钢板，为避免膜厚不匀，保证斜面膜厚，喷嘴的喷幅应选拔在20cm左右。
④其他因素：
在喷嘴选择时还应考虑到其他因素，如操作工人的姿势与习惯；生产进度的快慢等等。在施工等条件方面还包括了钢板预处理机中钢板的传输速度、漆料加热及稀释程度、喷漆房通风系统的工作状态等等。这些均由漆装技术人员和操作工人因地制宜做出选择，以保证喷漆的顺利进行。
2、选择方法
各厂商生产的喷嘴都有一系列的规格，这些规格决定了各自的型号，从型号可以了解到喷嘴的孔径（或流量）与喷幅。
美国GRACO公司是著名的涂装设备厂商；各家重防腐涂料供应商提供的涂料施工说明书中推荐的喷嘴代号，GRACO163系列的标准喷嘴。在163数字后有一条短横线，然后再连一个三位数。第一位数表示距喷嘴12in（30.5cm）时的喷雾幅度的一半（以in表示）；后两位数表示喷嘴孔径的1000倍（以in表示）。如163-319则表示此系标准喷嘴，喷幅为3×2=6in（15.2cm）；孔径为0.019in（0.48mm）。
GRACO269系列则是代表回转型喷嘴，短线后面的三位数表示法与标准型喷嘴相同。
中国船舶重工集团所属重庆长江机械厂是中国规模最大技术先进的专业涂装设备厂，该厂生产的标准系列喷嘴，型号由前三位数和后二位数组成。在前三位数和后二位数中间加上一个“B”字表示标准型。前三位数表示每分钟的流量（在10Mpa压力下，以清水为介质），后二位数表示喷雾幅度（离喷嘴30cm远处）。如020 B35，表示每分钟流量为2L，喷雾幅度为35cm。
德国WAGNER公司则有另外的表示方法。如编号为0090521喷嘴，0090为标准型喷嘴编号，说明在喷漆压力为100Mpa、喷距为30cm条件下：5表示喷射角度为50o，21表示孔径为0.021×2.54≈0.53mm。
在实践中，一般在各家公司的喷嘴选择表进行选择工艺条件的配合。选择了合适的喷嘴后，相应的工艺条件必须与之配合，可收到最好的涂装效果。
主要有：
①正确的行枪手势：
手持喷枪使喷束自始至终垂直于表面（见图五）。
移动喷枪（见图六）会导致不均匀施工，并在每一喷道的中间出现漆膜厚度过大，而两段漆膜较薄，甚至干喷。当喷枪离表面呈45°弧状时，约有65%的涂料损失。
②喷雾雾幅的重叠：
由于喷雾图形中部涂膜较厚，边缘较薄。喷涂时，必须前后雾幅相互搭接，才能使涂膜均匀。即在喷完第一排雾幅后，第二排雾幅要与第一排雾幅重叠30%~50%，以保证膜厚均匀性。图七这喷雾雾幅的重叠示意图。
③喷枪的移动速度
在钢结构喷涂工艺中，每种涂料必须达到其规定膜厚；按涂装设计确定膜厚而选择的喷嘴有其固定的流量和喷幅，所以喷枪移动速度是掌握控制膜厚的主要因素，应当按照涂膜厚度的要求确定适当的运行速度，并保持恒定，以取得均匀的膜厚。
④喷嘴的磨损与及时调换
经过一段时间的使用，喷嘴不同程度的受到磨损。富锌底漆及防锈漆对喷嘴的磨损比面漆大。喷嘴磨损后，喷孔变得大而圆，喷出涂料的扇形面变小，流量增大，严重影响漆膜的外观质量及膜厚质量。（见表七和图八）
表七、枪嘴的磨损和喷涂流量
磨损程度 原先的尺寸 磨损1 磨损2 磨损3 喷嘴大小/in 0.015 0.017 0.019 0.021 喷幅/mm 305 280 230 140 每分钟流量/L 0.90 1.05 1.50 1.80 通常在扇形面积小于25%时，需及时更换喷嘴。 参考资料
1、《涂装技术实用手册子》 叶杨祥 潘肇基主编 版社
1998年
刘新
时虎编制 2005年
北京：化学工业
北京：化学
北京：机械工业出
2、《钢机构防腐蚀和防火涂装》 工业出版社
工业装备与信息工程出版中心
3、《防腐蚀涂料涂装和质量控制》 出版社
庞启财主编 2000年
工业装备与信息工程出版中心
4、《集装箱涂料与涂装技术》 版社
材料科学与工程出版中心
李敏风 编著
2002年
北京：化学工业出
5、《防腐蚀表面工程技术》 李金桂、吴再思等 北京：化学工业出版社
工业装备与信息工程出版中心 2003年
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