مشاركة المعرفة: التسخين بالإشعاع تحت الحمراء في معالجة الطلاء

تصميم وتطبيق تقنية التسخين بالإشعاع تحت الحمراء في معالجة الطلاء

تستخدم تقنية علاج الطلاء عمومًا التسخين بتدفق الهواء الساخن. يتميز تسخين تدفق الهواء بدرجة حرارة موحدة داخل الفرن، كما تتمتع هذه الطريقة بمرونة عالية في التعامل مع القطع المختلفة. لكن من عيوبها استهلاك طاقة مرتفع، وتباطؤ التسخين في القطع السميكة، بالإضافة إلى احتلال المعدات مساحة كبيرة. ولتجاوز هذه العيوب، تستخدم تقنية التسخين بالإشعاع تحت الحمراء التي تقوم بتسخين القطع من الداخل إلى الخارج، مما يحل مشكلات مثل الاستهلاك العالي للطاقة وانخفاض سرعة التسخين.

على الرغم من أن التسخين بالإشعاع تحت الحمراء يتمتع بمزايا كفاءة عالية في تبادل الحرارة، واستجابة سريعة، ووقت جفاف قصير، وجودة جيدة في علاج الطلاء، إلا أنه يعاني أيضًا من بعض العيوب مثل عدم انتظام مجال درجة الحرارة في صندوق المعالجة والظلال على القطع ذات الأشكال المعقدة، مما يؤثر في النهاية على جودة الطلاء والجفاف. ولتجاوز هذه العيوب الناتجة عن استخدام طريقة التجفيف بالأشعة تحت الحمراء وحدها، تم تركيب نظام لتدوير الهواء البارد ونظام للهواء الساخن الخارج في منطقة درجات الحرارة العالية جنبًا إلى جنب مع نظام التجفيف بالأشعة تحت الحمراء. ويُمكن ضبط حجم الهواء وسرعة الرياح في كليهما. وعند التصميم، يجب الانتباه جيدًا إلى نظام العادم؛ إذ ينبغي أن يكون حجم الهواء الخارج أكبر بقليل من حجم الهواء البارد المُرسل إلى النظام. وبعد إنتاج المعدات وتشغيلها، ثبت أن الأثر الذي أحدثته جيد جدًا. ويرجع ذلك إلى أن الهواء البارد المُرسل إلى الفرن يدفع تدوير الهواء الساخن داخل صندوق المعالجة، وهذا لا يتيح فقط نقل الحرارة بشكل متساوٍ إلى جميع أجزاء القطعة ذات الشكل المعقد، بل يتجاوز أيضًا العيوب الحتمية الناتجة عن ظلال تسببها عملية نقل الحرارة بالإشعاع. كما يمكنه إزالة طبقة غشاء الهواء الممتصة على سطح القطعة، مما يسرّع من معدل الانتشار الخارجي للقطعة، ويساعد على خروج المذيب وبخار الماء بسرعة من حجرة التجفيف، وبالتالي يخفض الرطوبة النسبية وتركيز المذيب في الصندوق.

تأثير تقنية التسخين بالإشعاع تحت الحمراء في علاج طبقة الطلاء

من أجل اختبار التصميم وتأثير الاستخدام، وبعد اكتمال تركيب المشروع وتصحيحه، تمّ اختبار ارتفاع درجة الحرارة في صندوق المعالجة بالكامل باستخدام جهاز تتبع درجة حرارة فرن من ست نقاط وبرنامج لقياس درجة الحرارة. خلال مرحلة التسخين، تختلف سرعة التسخين في كل جزء من القطعة العمل؛ فكلما اقتربت من الجزء العلوي، زادت سرعة التسخين، وبالتالي طالت مدة التسخين الإجمالية.

بعد تركيب جهاز تسخين بالأشعة تحت الحمراء عند المدخل، ترتفع درجة حرارة الشغل بسرعة أكبر وتنخفض مدة التسخين بشكل كبير؛ وتتداخل منحنيات درجة الحرارة لكل جزء من الشغل بشكل كبير، وترتفع المنحنى بثبات خلال مرحلة التسخين، وتتذبذب المنحنى بشكل ضئيل جدًا خلال مرحلة الحفاظ على الحرارة. ليس من الصعب ملاحظة أنه بعد التسخين بواسطة نظام التسخين بالأشعة تحت الحمراء، تتداخل منحنيات درجة الحرارة لأجزاء الشغل المختلفة تقريبًا، مما يدل على أن تزامن ارتفاع درجة الحرارة على سطح الشغل قد تحسن بشكل كبير، ويتم تسخين الشغل بشكل أكثر انتظامًا، ويتحسن تأثير تصلب طبقة الطلاء، كما تنخفض مدة التسخين بشكل كبير. وبعد هذه المرحلة، تبقى درجة الحرارة في صندوق المعالجة بأكمله أكثر استقرارًا مع تقلبات ضئيلة جدًا.

الخاتمة

1) في صندوق علاج طبقة الطلاء، يُعتبر نظام التسخين بالأشعة تحت الحمراء مناسبًا لترتيبه في قسم التسخين عند المدخل. تُستخدم تقنية التجفيف بالإشعاع تحت الحمراء خلال مرحلة التسخين، بينما تُستخدم تقنية التجفيف بالحمل القسري في النصف الثاني. إن الجمع بين هاتين التقنيتين يجعل التصميم أكثر تحسينًا ومعقوليةً.

2) ينبغي تقسيم مكونات التسخين بالأشعة تحت الحمراء وتجميعها بشكل معقول وفقًا لظروف التصميم، كما ينبغي ترتيب عناصر التحكم في درجة الحرارة بشكل علمي. يُفضي ذلك إلى تسهيل التحكم في درجة الحرارة والضبط الدقيق لعملية التجفيف بالإشعاع، مما يجعل ارتفاع درجة الحرارة أكثر استقرارًا.

3) يتيح التصميم المُحسَّن لهيكل نظام التسخين بالأشعة تحت الحمراء إمكانية الضبط ثلاثي الأبعاد للموقع النسبي بالنسبة للقطعة المشغولة في مساحة محدودة.

4) تم تجهيز منطقة التسخين بالأشعة تحت الحمراء بنظام دفع لتدفق الهواء الساخن، مما يفيد في توزيع الحرارة بشكل موحد على القطعة وتحسين تأثير المعالجة لطبقة الطلاء.