长期以来，人们一直认为，空气温度对喷涂表面质量有显著影响，主要是因为它对雾化涂料颗粒的粘度有影响。基于这种信念，每年花费数百万美元来控制展台的环境。关于这个概念，一直困扰我们的事情之一是涂布者所经历的季节性变化的程度。如果环境温度全年都保持不变，为什么还需要夏季混合和冬季混合呢?由于季节变化本质上与温度有关，似乎一定有其他因素在起作用。
回顾
当我们介绍2018年的论文《枪炮还是铃铛，我该如何决定》时，最具争议的部分之一是热建模，该模型表明，与流行的观点相反，油漆滴在接触部件时不会达到环境温度。表1所示的粒子温度变化模型表明，即使涂料温度和环境温度之间有13°F的温差，雾化器和零件之间的液滴温度变化也会在0.25-2.5°F之间，这取决于一系列不同的条件。这似乎解释了人们普遍持有的神话与我们所观察到的现实之间的差距。
尽管如此，旧的范式是难改的，我们遇到了对这一概念的大量抵制。幸运的是，在我们后续的一些工作中，我们能够用热成像相机拍摄到一个涂着透明涂层的钟，正如他们所说，一张图片胜过千言万语(还有计算)。如图1所示，这幅图清楚地显示，即使云中的粒子经过了该部分，其温度仍然在3.0华氏度(点1-点2)以内。这为支持热模型提供了视觉证据，并再次证明，你不能与物理学争辩。
神话驱散
简单地消除神话并不能回答这个问题，“当我们有一个非常严格控制的环境时，为什么我们仍然有基于温度的过程波动?”自从我们在1990年引入基于温度的应用点粘度控制概念以来，我们一直在寻找这个问题的答案。事实证明，答案并非只有一个。要理解它，我们必须从理解在涂装过程中涉及的各种温度的层次结构开始。
温度等级
为了准确地控制涂装过程，必须管理三种基本温度。它们(按顺序)是:
- 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。这可能很复杂，因为基质各不相同。部件可以由金属、塑料、复合材料、木材或数千种其他材料中的任何一种制成。但是基底在我们的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。这意味着油漆一旦接触到表面，就会很快适应基材的温度。我们可以在图1中看到，该部分比正在应用的油漆温度更高。这意味着，一旦油漆接触到零件表面，粘度就会下降，直到加热溶剂闪过，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。有什么奇怪的是，许多现代，先进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
油漆温度直接影响闪光，温度高的油漆比温度低的油漆闪光更快。此外，像大多数液体一样，温度对油漆粘度有负影响。如图3所示，随着温度的升高，粘度下降。相反，当温度下降时，粘度增加。这种以温度为基础的粘度变化会影响液体的流出、流动和下垂、橙皮和光泽等。在这种影响下，涂料温度当然比环境空气温度更重要。
空气温度
我们已经确定，展位环境温度对油漆滴的影响并不像大多数人想象的那么大。但这并不意味着空气不会影响我们的过程结果。事实证明，空气会影响油漆路径上的许多设备——特别是那些容易与空气传递能量的金属设备——从而破坏我们的过程控制策略。
一个很好的例子出现了，我们测量了汽车钟涂覆系统的环境温度和油漆温度，该系统已经在再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，但当我们检查5天期间的测量结果时，如图5所示，结果绝对不是稳定的。
这里我们看到了整整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油漆周期的影响——这是控制温度的根本原因。放大这个图，如图6所示，我们可以看到钟处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在油漆周期是相当稳定的，尽管远远低于95°F HX出口温度。温度在每个循环之间的空闲时间和溶剂清除期间下降。每一个温度损失都必须在下一个油漆循环中克服，这意味着每一个循环都有变化。在检查这张图时，我们很容易得出结论，所有这一切都是由于76°F的平均环境温度。
因此，空气温度确实会影响油漆过程，但主要是由于它对热交换器出口和涂漆点之间的油漆路径上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，这些设备位于展台的墙壁上，在展台内部或外部。如果在外面，他们可能在一个可控的环境中，也可能不在。在大多数情况下，放置更多的是由可用的空间，或希望尽量减少油漆浪费，而不是温度的考虑。最近的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，故事中还有更多内容。
当这些设备被移动到机器人手臂上时，复杂性就增加了。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。这通常意味着在换色器的循环被消除，这减少了一半的油漆线的数量，但可能导致颜料分离(沉降)的问题，过量的清洗要求和清洁问题，仅举几个例子。此外，这些设备价格昂贵，必须加以保护，但在需要时仍可提供服务。为了防止设备和机器人被油漆过度喷涂污染，最常见的方法是织物或塑料的柔性盖，如图9所示。这些都有双重作用，不仅可以保护机器人和设备，还可以防止空气、油、水、油漆、溶剂等从机器人渗漏到油漆环境中，从而对漆面质量产生负面影响。
隐藏的空气问题
这些盖子在机器人手臂周围创造了一个人工环境，但不一定是在我们精心控制的展位环境中。这种封闭环境会受到机器人电机和轴承产生的热量的影响，也会受到流经手臂上管道的液体(包括油漆、溶剂等)的影响。但有一个因素通常被忽视了——由压缩空气释放引起的冷却。
压缩空气用于驱动钟形涡轮，并用于塑造粒子云并将其导向目标部分。这种冷却现象在气动装置中的影响早已被研究和了解。它会导致凝结，在最糟糕的情况下，甚至会导致排气消声器结冰。这种冰阻止泵运转的能力是有据可查的。那么为什么会发生这种情况呢?
化合气体定律
减压空气引起的制冷用组合气体定律来解释，定义为:
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)、吕萨克定律(1809)和阿伏伽德罗定律(1811)的结合体。不用太深入数学，如果压缩空气以80 PSI的压力供应，我们将其释放到大气中(约14.7 PSI)，温度必须下降以平衡方程。此外，膨胀的气体从周围的表面吸走能量，使它们变得更冷。这些原理同样适用于家中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
当空气耗尽时，它被困在机器人周围的覆盖物下面。这将降低臂上设备周围环境的温度，使其远低于周围展台的环境温度。简而言之，我们在机器人手臂周围制造了一个冰箱。图10清楚地展示了这一点。
绿色的痕迹表示清衣进入展位，橙色的痕迹表示清衣进入铃声。蓝色的痕迹是卡座周围的。早上7点15分左右，我们看到透明衣进入展台，温度上升到华氏80度。我们看到铃铛上的清衣跟踪传入温度，偏移约2.5华氏度。我们通常将这归因于展台环境对涂层的影响，因为涂层沿着机器人的手臂移动到应用点。
但是当绘画在早上7:20左右停下来休息时，有趣的事情发生了。正如我们所预期的那样，当油漆静止不动时，展台墙壁上的清漆会失去温度，在休息结束时几乎达到展台周围的温度。然而，在钟入口的清衣，继续失去温度，下降到2°F以下的展位环境结束休息。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显示的棕色痕迹的排气空气中找到。我们可以看到，空气在60-65华氏度之间徘徊，在消耗最少的休息时间几乎不超过65华氏度。
这很容易被误解为展台环境的影响。当管线在早上7点50分左右被净化并重新开始喷涂时，清漆入口和钟的温度聚集在一起，然后钟的温度位于清漆入口和展台环境温度之间，在接下来的两个小时的运行时间内。但是，当我们考虑到透明涂层是通过特氟龙管流动，作为塑料，提供了某种程度的绝缘，也考虑到在连续的油漆循环期间，在该管的停留时间，很明显，透明涂层入口温度和隔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，这种制冷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(变化的间隙)、休息、停机、关机等变化而变化。它根据变化率而变化，变化率是由涂层温度和制冷空气温度之间的温差决定的。而制冷空气的温度则根据压力和流量而变化，而压力和流量会根据被涂覆的不同部位而变化。当我们观察从上午9点55分开始一直持续到上午10点30分的午休时间时，这些变化就很明显了。
不幸的是，这些变化对生产线操作员和工艺工程师来说几乎是看不见的，这使得很难将它们确定为成品质量问题的来源。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)在短短三小时内移动了近8华氏度。
解决这个问题
由此可见，在严格控制涂装过程中，控制排气和成型空气可能比展位空气更重要。然而，解决方案几乎与首先识别问题一样复杂。它需要监测排风温度，然后通过闭环系统控制进入的压缩空气温度，以确保排风温度匹配油漆温度设定值，独立于工厂环境、车间环境和压缩空气温度的变化。这需要一个复杂的温度控制系统，有战略位置的传感器和先进的控制算法。
该系统的一个好处是，它也将稳定成型空气的温度，使其保持在一个点上，不太可能产生凝结，因此“喷口”通常与这种制冷有关，通常由其他热气体系统解决，过热的空气(或其他气体)，从而产生干燥喷雾。
将其添加到现代油漆温度控制解决方案中，可以显著提高成品质量，从而获得更高的首道合格率和更可预测的工艺结果，独立于从日到晚和季节之间发生的环境温度变化。这也可以显著降低运营成本，增加吞吐量，从而增强您在市场上的竞争地位。
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