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ITALIAN TECHNOLOGY FOR THE SURFACE FINISHING OF
AGRICULTURAL MACHINERY PRODUCED IN BELARUS
Tecnologia italiana per la finitura superficiale di macchine
agricole di produzione bielorussa
Francesco Stucchi
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One of the agricultural
machines manufactured
by the Belarusian company
which is installing the new
painting system.
Una delle macchine
agricole prodotte
dall’azienda bielorussa che
sta installando la nuova
linea di verniciatura.
F
rom the point of view of the paints application
technologies, the sector of the agricultural
machinery is a cutting-edge field in Europe:
the companies working in this industry look for
innovative plant engineering solutions not only in terms
of productivity and optimization of the budget, but also
with respect to the managerial flexibility,
the energy consumption, the respect for the
environment, the work environment livability,
the aesthetics and the functionality of the system.
The validity of this assumption, of course, goes
beyond the European boundaries and also concerns
the manufacturers of agricultural machinery on the
booming markets, such as in the former Soviet area.
Since 2000 the investments in technology of the former
Soviet republics have been growing exponentially,
driven by an internal market which is not very solid
on the technological level yet and by the tendency to
purchase complete and integrated lines of products and
services. The demand for technology predominantly
involves the phases of surface treatment and here the
38 N. 8 - 2011 MARCH/marzo - international PAINT&COATING magazine
Q
uello delle macchine agricole è uno dei settori
all’avanguardia in Europa dal punto di vista delle
tecnologie applicative delle vernici: le aziende di questo comparto industriale ricercano soluzioni impiantistiche innovative non solo dal punto di vista della produttività e dell’ottimizzazione del budget, ma anche
per quanto riguarda la flessibilità gestionale, i consumi energetici, il rispetto dell’ambiente, la vivibilità,
l’estetica e la funzionalità dell’impianto. La validità di
questo assunto supera, naturalmente, i confini europei e riguarda anche i costruttori di macchine agricole
sui mercati in forte espansione, quali l’area ex sovietica. Dal 2000 ad oggi sono cresciuti a ritmi esponenziali
gli investimenti in tecnologia da parte della ex repubbliche sovietiche, spinti da un mercato interno ancora
poco solido dal punto di vista tecnologico e dalla tendenza ad acquistare linee complete e integrate di prodotti e servizi. La richiesta di tecnologia coinvolge in
maniera preponderante le fasi di trattamento superficiale e la tecnologia di produzione italiana trova ampi
spazi di mercato.
FOCUS ON TECHNOLOGY
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The lay-out of the system,
complete with
pre-treatment,
cataphoresis, liquid and
powder finishing.
Il lay-out della
linea completa di
pretrattamento, cataforesi,
finitura a liquido e polveri.
2
Italian technology finds many market opportunities.
One example is the order received by the Italian Imel
– specialising in the design and production of systems
for the treatment and the painting of any material –
from one of the Belarusian leading manufacturers of
agricultural machinery (fig. 1), exported throughout
the former Soviet area, for a new painting system,
complete with cataphoresis and automated shot
blasting machine.
Ne è un esempio la commessa ricevuta dalla italiana
Imel - specializzata nella progettazione e realizzazione di impianti per il trattamento e la verniciatura di
qualsiasi tipologia di materiale - da una delle principali aziende bielorusse produttrici di macchine agricole (fig. 1), esportate in tutta l’area ex-sovietica, per
una nuova linea di verniciatura, completa di cataforesi e granigliatrice automatica.
Progetto macchine agricole
Agricultural machinery project
Currently, this equipment is being assembled and the
start-up is expected by the spring 2011.
The system is designed to treat components of
agricultural machines of very different dimensions,
types and materials with the same equipment.
L’impianto attualmente si trova in fase di montaggio
e l’entrata in produzione è prevista entro la primavera
del 2011.
La linea è progettata per trattare componenti di macchine agricole di dimensioni, tipologie e materiali
molto diversi all’interno del medesimo impianto.
Table 1 – technical data of the system
Tab. 1 – dati tecnici dell’impianto
Production
Material
Dimensions
Parts of agricultural machinery
Steel
Height
Length
Width
Max. weight
Surface
Available area
The system is structured so as to allow many steps
on a single line: the shot blasting of the components
with metal media, the following zinc phosphating,
the application of the cataphoretic primer and the
final coat, with powder or liquid depending on the
type of substrate (fig. 2).
2,300 mm
5,500 mm
2,600 mm
800 kg
25 m2
23 m x 200 m ca.
La linea in oggetto è strutturata in modo da consentire su un’unica linea la granigliatura metallica dei pezzi,
la successiva fosfatazione allo zinco, l’applicazione del
fondo cataforetico e della mano a finire, alternativamente a polveri o liquido a seconda della tipologia del
substrato (fig. 2).
international PAINT&COATING magazine - MARCH/marzo 2011 - N. 8
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Italian technology for the surface finishing of agricultural machinery produced in Belarus
3
The rendering of the
pretreatment and
cataphoresis line.
Il rendering della linea
di pretrattamento e
cataforesi.
3
Treatment and painting cycle
Ciclo di trattamento e verniciatura
The loading of the parts on the Power & Free
conveyor takes place in different specific
stations, one of which is equipped with a
drop-station which facilitates the hanging
of the heavy components.
The treatment cycle starts with an initial shot
blasting, reserved for some parts, followed by
dip surface treatment with two degreasing
stages, two rinses with raw water, activation,
ZN phosphate, two more rinses with
raw water and last rinse with DI water (fig 3).
After the pre-treatment, the parts are coated
with a cataphoretic paint and then undergo
two phases of washing with ultrafiltrated
liquid, a short flash-off and the curing of the
cataphoretic primer in a convection oven.
After the cataphoresis, the production cycle
continues with the following alternatives:
- unloading of the parts painted only with the
cataphoretic coat;
- powder coating in two different booths
depending on the parts size;
- liquid coating with following flash-off.
The curing of the coatings takes place in two
separate ovens at different temperatures –
one for the powders and one for the liquid.
After a phase of natural cooling, the parts
are unloaded in specific areas, one
of which is equipped with a drop-station
for the unloading of the heavy
components.
Il carico dei pezzi su un trasportatore aereo birotaia
avviene in diverse stazioni dedicate, una delle quali è
equipaggiata con un discensore che facilita l’appensione dei pezzi pesanti.
Il ciclo di trattamento prevede una granigliatura iniziale, riservata ad alcuni pezzi, seguita da un trattamento superficiale ad immersione con due stadi di
sgrassaggio, due lavaggi con acqua di rete, attivazione, fosfatazione ai sali di zinco, due ulteriori lavaggi
con acqua di rete e un lavaggio finale con acqua demineralizzata (fig 3).
Dopo il pre-trattamento, ai pezzi è applicata una mano di vernice cataforetica seguita da due fasi di lavaggio con liquido ultrafiltrato, un breve appassimento
e dalla cottura della cataforesi di fondo in un forno a
convezione.
Dopo la cataforesi, il ciclo produttivo prevede le seguenti alternative:
- scarico dei pezzi verniciati solo con la mano di cataforesi;
- applicazione della finiture a polveri in due cabine diverse a seconda delle dimensioni dei pezzi;
- applicazione della finitura liquida con successivo appassimento.
La cottura delle vernici avviene in due forni separati a
temperature diverse, uno per le polveri ed uno per il
liquido.
Dopo una fase di raffreddamento naturale, i pezzi
vengono scaricati in zone dedicate, di cui una equipaggiata con discensore per lo scarico dei pezzi pesanti.
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FOCUS ON TECHNOLOGY
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The automated shot blaster
designed to remove the
impurities and the oxides
from some parts before the
chemical treatment.
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La granigliatrice automatica
destinata alla rimozione
delle impurità e degli ossidi
da alcuni pezzi prima del
pretrattamento chimico.
The system
Automated shot blaster
L’impianto
Granigliatrice automatica
In order to remove oxides and other impurities and in
preparation of the following chemical pre-treatment,
some parts undergo a surface preparation phase through
shot blasting with metal media, in an automatic system
(fig. 4) supplied by OMSG located in Villa Cortese
(Mi, Italy). These parts, loaded on the piece carryng jig on
the overhead conveyor, pass in a tunnel, at the centre of
which there are 12 high performance blast wheels (6 on
each side), positioned and angulated so that they cover
the whole surface of the pieces.
Al fine di rimuovere ossidi ed altre impurità e in preparazione al successivo pretrattamento chimico, alcuni pezzi sono sottoposti a preparazione superficiale
tramite granigliatura metallica, in un impianto automatico (fig. 4) fornito da OMSG di Villa Cortese (Mi).
Tali pezzi, caricati sulle bilancelle appese al convogliatore aereo, transitano in un tunnel, nella cui zona centrale sono sistemate n° 12 turbine (6 per lato) ad alto
rendimento, con dislocazione ed angolazione tali da
coprire l’intera superficie del pezzo.
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The pre-treatment
tanks with the system of
automatic cranes handling
the parts in immersion.
Le vasche di
pretrattamento con
il sistema di carri
programmati che
movimentano i pezzi
in immersione.
6
The rendering of the
electrophoresis section.
Il rendering della sezione
di elettroforesi.
6
Pre-treatment section
Sezione di pretrattamento
This section comprises a series of tanks in stainless
steel containing the treatment solutions.
A series of automatic cranes provides for the
immersion of the parts in the different steps,
for the times set by the cycle (fig. 5).
In order to avoid contaminations with the rest of
the system, the whole treatment section is delimited
by a glass box, illuminated and equipped with
extraction fans. The tanks are equipped with an
inspection walkway.
Questa sezione è composta da una serie di vasche in
acciaio inossidabile contenenti le soluzioni di trattamento in cui una serie di carri programmati provvede
all’immersione dei pezzi nei diversi stadi, per i tempi
stabiliti dal ciclo (fig. 5).
Per evitare contaminazioni con il resto dell’impianto,
tutta la sezione di trattamento è delimitata da un box
vetrato, illuminato e dotato di aspiratori. Le vasche sono asservite da una passerella d’ispezione.
Deposizione della vernice elettroforetica
Application of the electrophoretic paint
The cataphoresis tank, built in steel plate lined with
a material suitable to ensure the electrical insulation
of the paint it contains, for safety reasons is isolated
from the rest of the system (fig. 6); any access
of the staff immediately makes both the handling of
components and the electrical current in the
tank stop.
Circulation, conditioning of the coating and
ultrafiltrate production
The circulation of the paint, its filtration and
thermoregulation and the inlet of fresh paint in the
electrophoresis tank are operations carried out by
an automatic group which also provides for the
production of ultrafiltrated liquid (fig. 7).
La vasca di cataforesi, costruita in lamiera d’acciaio rivestita internamente con materiale idoneo ad assicurare l’isolamento elettrico della vernice contenuta, per
motivi di sicurezza è segregata dal resto dell’impianto
(fig. 6) ed un’eventuale accesso di personale interrompe immediatamente sia la movimentazione dei pezzi
che la corrente elettrica in vasca.
Circolazione, condizionamento vernice e
produzione ultrafiltrato
La circolazione della vernice, la sua filtrazione e termoregolazione, la preparazione automatica e l’immissione
della vernice fresca nella vasca di elettroforesi sono operazioni realizzate da un gruppo automatico che provvede anche alla produzione di liquido ultra filtrato (fig. 7).
Moving the parts to the immersion system
Movimentazione pezzi nell’impianto ad
immersione
The piece carrying jigs are removed from the
Power & Free conveyor through an automatic cart
and carried to a programmed automatic crane.
Thanks to the coding of the piece carrying jigs,
the system decides whether to transport a single
jig containing large parts or 3 jigs containing
small parts at a time, accumulating and gathering
them with the automatic cart.
The automatic crane then move the parts in the
pre-treatment, cataphoresis and ultrafiltrate
washing tanks.
Dal trasportatore aereo birotaia le bilancelle vengono
prelevate tramite un carrello automatico e da questo
passano ad un carro automatico programmato. Grazie alla codifica delle bilancelle, l’automazione dell’impianto decide se movimentare una sola bilancella contenente pezzi grossi o 3 bilancelle con pezzi piccoli
contemporaneamente, provvedendo al loro accumulo
ed alla raccolta col carrello automatico. I carri automatici programmati provvedono poi alla movimentazione
dei pezzi nelle vasche di pre-trattamento, cataforesi e
lavaggio ultrafiltrato.
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7
The system producing the
ultrafiltrated liquid.
7
8
Il sistema di produzione
del liquido ultra filtrato.
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Power & Free conveyor
Trasportatore aereo birotaia
The loading of the parts is divided into loading of the
piece carrying jig for large shapes (bunkers, frames) and
loading of the piece carrying jig for small shapes (panels,
different components).
All the jigs are coded depending on the type and the
painting process. The large parts are loaded through the
drop-station while the small parts are loaded on
3 stations. The loaded piece carrying jigs are moved to
specific areas preceding the immersion system.
After the immersion system the piece carrying jigs
converge in the oven for the cataphoretic curing and
afterwards they are divided depending on the code
assigned. More specifically, the options are:
A) only cataphoresis ➞ directly to the unloading
B) liquid painting ➞ to the liquid system
C) powder coating ➞ to the large parts painting
Il carico dei pezzi è distinto tra carico delle bilancelle per
sagome grandi (bunkers, telai) e carico delle bilancella per
sagome piccole (pannelli, componenti vari).
Al carico tutte le bilancelle vengono codificate in funzione della tipologia e del processo di verniciatura. Il carico
dei pezzi grandi avviene tramite discensore mentre il carico dei pezzi piccoli avviene su 3 isole. Le bilancelle cariche
vengono indirizzate su polmoni specifici a monte dell’impianto ad immersione.
Dopo l’impianto ad immersione le bilancelle confluiscono nel forno di cottura cataforesi e successivamente possono seguire diversi indirizzi in funzione del codice assegnato. Più precisamente le opzioni sono:
A) solo cataforesi ➞ direttamente allo scarico
B) verniciatura a liquido ➞ all’impianto a liquido
C) verniciatura a polveri ➞ alla cabina pezzi grossi o cabi-
The lay-out of the booth
in which the powders are
applied on small parts with
the air cleaning system.
Lay-out della cabina di
applicazione polveri su
pezzi di piccole dimensioni
con il sistema di filtrazione
dell’aria.
colours
the
and
city
international PAINT&COATING magazine
maga
- MARCH/marzo 2011 - N. 8
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PAGINA HY
booth or the small parts booth. After the painting, the
piece carrying jigs proceed to the respective ovens and
afterwards to the unloading, which takes place in the
same way of the loading, i.e. on different and separated
lines depending on the parts size.
After the unloading, the frames converge in buffer
areas with such a capacity to allow technical emptying
of the system at the end of the production cycle.
na pezzi piccoli. Dopo le verniciature a liquido o polveri le
bilancelle confluiscono nei rispettivi forni di cottura e successivamente allo scarico. Lo scarico avviene con le stesse
modalità del carico, ossia su linee diverse e separate tra
pezzi grandi e piccoli.
Dopo lo scarico, i telai confluiscono in aree di accumulo
di capienza tale da consentire lo svuotamento tecnico
dell’impianto a fine ciclo produttivo.
Paint application
Applicazione Vernice
Powder coating booth for small parts
The small parts go into an automatic painting booth
in plastic with quick colour change, equipped with
electronic reciprocators, automatic spray nozzles
and 2 manual stations for the touching-up.
The application of the powder coatings takes place
while the parts constantly advance inside the
booth (fig. 8).
Powder coating booth for large parts
The large parts are moved to a painting booth with
vertical air flow, built in painted plate and equipped with
automatic sliding doors for the passing of the parts.
The application of the paint takes place while the parts
are motionless, through 2 automatic 7-axis robots.
Liquid painting booth
The parts needing a liquid coating are moved to a closed
and pressurised painting booth, with dry filtration and
vertical air flow.
Again, the application of the paint takes place while the
parts are motionless, through 2 automatic 7-axis robots.
Painting robots
The electronically controlled anthropomorphous
robot is a machine with 7 degrees of freedom,
designed to automate the spraying operations in
general such as the liquid painting or the powder
coating of metal surfaces. For the programming of
the work cycles it is possible to use both the direct
self-learning system and the Point to Point system.
In the first case the operator carries out the painting
cycle desired, the control computer stores the
trajectories performed in order to faithfully repeat
them at any speed. With the system Point to Point,
programming means detecting and elaborating,
through a specific software, a few geometrically
significant points on the surface which needs to
be painted. It is possible to make corrections at any
moment, both of the points and of the speed, as well
as of the process parameters. The storage and the
management of the programs takes place through
a Personal Computer integrated in the control.
Cabina a polveri per pezzi piccoli
I pezzi di piccole dimensioni passano in una cabina di verniciatura automatica in materiale plastico a cambio rapido del colore equipaggiata con reciprocatori elettronici,
pistole automatiche e 2 postazioni manuali per i ritocchi.
L’applicazione della polvere avviene con i pezzi che avanzano in continuo all’interno della cabina (fig. 8).
Cabina polveri per pezzi grossi
I pezzi grossi sono indirizzati in una cabina di verniciatura
a polveri a flusso d’aria verticale, realizzata in lamiera verniciata e fornita di porte scorrevoli automatiche di passaggio pezzi.
L’applicazione della vernice avviene a pezzo fermo tramite 2 robot automatici a 7 assi.
Cabina a liquido
I pezzi da verniciare a liquido sono indirizzati ad una cabina di verniciatura chiusa e pressurizzata, con filtrazione a
secco e flusso d’aria verticale.
Anche in questo caso l’applicazione della vernice avviene
a pezzo fermo tramite 2 robot automatici a 7 assi.
Robot Di Verniciatura
Il robot antropomorfo è una macchina a controllo elettronico, avente 7 gradi di libertà, progettata per eseguire
in modo automatico operazioni di spruzzatura in genere,
come verniciatura a liquido o polveri di superfici in metallo. Per la programmazione dei cicli di lavoro si può utilizzare il sistema ad autoapprendimento diretto, (il sistema Punto a Punto). Nel primo caso l’operatore esegue il
ciclo di verniciatura desiderato, il computer di controllo
provvede alla memorizzazione delle traiettorie eseguite,
per poi ripeterle fedelmente a velocità uguale o diversa a
quella di programmazione. Con il sistema Punto a Punto,
la programmazione consiste nella rilevazione ed elaborazione, per mezzo di un software predisposto, di alcuni punti geometricamente significativi della superficie da
verniciare. È possibile effettuare correzioni in qualunque
istante, sia dei punti, che delle velocità, e dei parametri di
processo. La memorizzazione e la gestione dei programmi avviene per mezzo di Personal Computer integrato
nel controllo.
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Italian technology for the surface finishing of agricultural machinery produced in Belarus