Bài 11.1PhủChương 11 · Lớp phủ và hoàn thiện bề mặt

Sơn phun

Sơn lỏng được phun sương mịn rồi khô hoặc đóng rắn

Sơn phun biến sơn lỏng thành sương mịn và phủ lên bề mặt thành một màng mỏng, đều. Lớp màu bóng trên thân xe ô tô được phun theo cách này, chủ yếu bằng robot. Đây là một trong những cách phổ biến nhất để tạo màu cho sản phẩm và bảo vệ chúng khỏi gỉ sét và thời tiết.

Ảnh: KelvinJM, CC BY-SA 4.0, qua Wikimedia Commons

Sơn phun · súng phun khí nén, luồng khí trong buồng và các lớp sơn hoàn chỉnhCác số trong vòng tròn khớp với các bước bên dưới. Hình nhỏ cho thấy các lớp sơn hoàn chỉnh theo mặt cắt, không theo tỷ lệ.

Cách hoạt động

Chuẩn bị bề mặt. Lau sạch dầu và bụi, chà nhám nhẹ để sơn bám được, và che (phủ bằng băng keo và giấy) những vùng phải để trần. Hầu hết lỗi sơn bắt đầu từ bề mặt bẩn.
Nạp súng và nối khí. Sơn, đã pha loãng đến độ nhớt phù hợp (khả năng chống chảy), được đổ vào cốc. Một ống dẫn khí nén vào, và các núm nhỏ chỉnh lưu lượng sơn, độ rộng tia phun và áp suất khí.
Phun sương sơn. Bóp cò cho một dòng sơn mảnh chảy ra khỏi đầu phun sơn (vòi phun sơn). Các tia khí từ chụp khí làm nó vỡ thành những giọt nhỏ li ti, bước này gọi là phun sương (atomization).
Phun theo các lượt đều đặn. Giữ súng vuông góc với bề mặt, thường cách khoảng 15–20 cm. Di chuyển với tốc độ đều và chồng mỗi lượt lên khoảng một nửa, để màng sơn ra đồng đều.
Tạo màng sơn ướt. Các giọt rơi xuống, hòa vào nhau và chảy thành màng ướt mịn, thường dày 15–50 µm (micromet, phần nghìn milimet) mỗi lớp. Các giọt không trúng chi tiết, gọi là sơn thừa (overspray), bị luồng khí trong buồng kéo xuống các bộ lọc.
Chờ bay hơi và đóng rắn. Giữa các lớp, dung môi hoặc nước bay hơi trong vài phút (chờ bay hơi). Sau đó màng sơn cứng lại trong không khí hoặc trong lò: khoảng 60 °C ở xưởng sửa chữa, khoảng 130–150 °C trên dây chuyền ô tô.

Các loại súng khác chỉ thay đổi bộ phun sương. Súng HVLP (lưu lượng lớn, áp suất thấp) dùng nhiều khí ở áp suất thấp, giảm sơn thừa. Súng airless bơm sơn ở áp suất rất cao qua một lỗ nhỏ xíu, phù hợp với tường và kết cấu thép. Dây chuyền ô tô dùng chuông quay tĩnh điện: một cốc quay hàng chục nghìn vòng/phút văng ra các giọt nhiễm điện. Thân xe được nối đất (nối với đất), nên hút chúng vào.

Thông số chính

Vật liệu: Sơn lỏng, sơn lót, vecni và sơn bóng trong suốt, gốc dung môi hoặc gốc nước; phủ lên kim loại, nhựa, gỗ và composite
Chi tiết thường gặp: Thân xe ô tô, đồ nội thất, thiết bị gia dụng, vỏ máy móc, máy bay, xe đạp
Kích thước chi tiết: Từ giá đỡ nhỏ đến cả chiếc máy bay; kích thước buồng phun đặt ra giới hạn
Độ chính xác: Độ dày màng thường 15–50 µm mỗi lớp; robot giữ được khoảng ±5–10 µm, làm tay thì tùy thợ sơn
Bề mặt hoàn thiện: Từ mờ đến bóng như gương; thường có gợn mịn “vỏ cam”, được đánh bóng bỏ ở hàng cao cấp
Số lượng phù hợp: Từ một lần sửa chữa đến hàng trăm thân xe mỗi ca
Chi phí khuôn dụng cụ và máy: Súng cầm tay giá vài chục đến vài trăm USD, buồng chuyên nghiệp vài chục nghìn; xưởng sơn của nhà máy ô tô có thể tốn hàng trăm triệu USD
Tốc độ: Vài giây đến vài phút mỗi lớp khi làm tay; dây chuyền ô tô sơn khoảng một thân xe mỗi phút; sấy mất khoảng 20–40 phút

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

Dùng được với hầu như mọi vật liệu, kích thước và hình dạng
Mọi màu, độ bóng hay hiệu ứng, kể cả ánh kim và ngọc trai
Chi phí khởi đầu thấp, và đổi màu nhanh
Nhanh và rất lặp lại với robot và chuông phun tĩnh điện

Hạn chế

Sơn thừa gây lãng phí: một súng khí nén cơ bản có thể chỉ đưa chưa tới một nửa lượng sơn lên chi tiết
Sơn gốc dung môi thải VOC (hợp chất hữu cơ dễ bay hơi), nên cần buồng phun, bộ lọc và khẩu trang
Mỗi lớp mỏng, và các cạnh sắc cùng chỗ lõm sâu nhận ít sơn hơn
Khi làm tay, chất lượng phụ thuộc tay nghề và độ sạch: sơn chảy, gợn vỏ cam và hạt bụi là các lỗi thường gặp

Ứng dụng

Ô tôThân xe ô tô (sơn lót, sơn nền, sơn bóng), cản xe, sửa chữa ở xưởng đồng sơn
Hàng không vũ trụMàu sơn máy bay (bố cục sơn), sơn lót chống ăn mòn trên thân máy bay
Đồ nội thất và gỗTủ và bàn sơn vecni, đàn guitar và piano
Máy móc và thiết bị gia dụngMáy kéo, máy công cụ, máy giặt, vỏ dụng cụ điện
Xây dựngDầm thép và cầu, tường và trần được phun bằng súng không khí (airless)
Hàng tiêu dùngXe đạp, vỏ điện thoại và laptop bằng nhựa, đồ chơi

Cách nhận biết

Một màng nhẵn che kín vật liệu; trong ảnh phản chiếu bạn thường thấy gợn mịn “vỏ cam”, giống vỏ quả cam.
Sơn mỏng hơn ở cạnh sắc và góc sâu, và đôi khi chảy hoặc võng (rỏ giọt) trên mặt thẳng đứng.
Một mảnh sơn bong cho thấy các lớp theo mặt cắt: kim loại trần, rồi sơn lót, sơn màu và sơn bóng.
Đường che sắc nét ở nơi hai màu gặp nhau, đôi khi có một gờ sơn nhỏ.

So sánh với

Sơn tĩnh điện11.2phun bột khô nhiễm điện rồi làm chảy trong lò; dày hơn và bền hơn, không dung môi, nhưng chủ yếu cho chi tiết kim loại vừa lò.In lụa11.3đẩy mực qua khuôn in để in một hoa văn thay vì phủ cả bề mặt.Phun nhiệt11.10phun các giọt kim loại hoặc gốm nóng chảy để chống mài mòn và chịu nhiệt, chứ không phải để sơn.

Xem video

Pittsburgh Spray Equipment Co · Cách chỉnh lưu lượng chất lỏng, độ rộng tia phun và áp suất khí, cùng động tác phun cơ bản

Behind the Scenics · Các bộ phận của súng HVLP và chức năng của từng bộ phận

Graco Industrial Equipment · Chuông quay phun sương sơn và nạp điện cho nó trên dây chuyền nhà máy như thế nào

Process Factory • Production Lines & Factories · Robot sơn thân xe ô tô, và các lò sấy đóng rắn từng lớp

Xem ảnh thật

Wikipedia: Spray painting — tổng quan về phun HVLP, airless và tĩnh điện, buồng phun sơn và an toàn
Tìm ảnh trên Wikimedia Commons

Ghi nhớ

Súng phun dùng khí, áp suất hoặc chuông quay để làm sơn vỡ thành giọt, lắng xuống thành một màng mỏng.
Kết quả tốt đến từ bề mặt sạch, các lượt phun đều và buồng phun hút được sơn thừa đi.
Sơn thừa là lãng phí chính; phương pháp HVLP và tĩnh điện đưa nhiều sơn hơn lên chi tiết.