随着电子产品日益更新、高速飞快地发展,传统的涂覆工艺已远不能满足现代工艺的技术要求。选择性涂覆工艺相较于其他工艺具有明显的涂覆优势:涂覆粘度范围广,可按需选择性涂覆,喷涂宽度和厚度可控等特点;因此全球知名点胶公司相继推出了可选择性涂覆设备。然而现有的选择性涂覆设备都只能实现窄幅的涂覆,而对于更宽范围的涂覆目前还鲜有研究。更宽范围的涂覆作业可大大提升生产效率,原本需多次来回涂覆才可完成的涂覆作业,现仅需一次即可完成;并且更宽范围的涂覆作业还可应用于纸业、手机盒包装行业等等,可解决现有传统染色喷涂设备所带来的环境污染问题。为了能在不同应用场合下完成不同地选择性涂覆作业(窄幅涂覆和宽幅涂覆),本文提出了一种基于气液两相混合原理的雾化喷涂方案。根据内、外雾化原理的不同,分别研制了单喷头内雾化、外雾化宽幅和内雾化宽幅三种喷涂阀,并对这三种阀进行了优化设计。通过试验方式研究了不同工作参数对雾化效果的影响规律,并对内、外雾化进行了粒径测量分析对比。本文的主要研究内容有:1、液体雾化原理的研究通过对液体雾化原理的研究,了解气液两相混合过程中液柱破碎分裂成较小液滴时需经历一级雾化和二级雾化过程。当液体受到来自于介质的气相动力大于液滴自身的粘性力和表面张力时,液体的表面会形成不稳定的表面波。随着气相动力的不断作用液柱表面波的波动越剧烈,最终液体被分裂成雾化颗粒。通过原理分析可知流道的结构、气液两相的压力差以及气液两相的物理性质等均是影响液体雾化的关键因素。形成后的雾化液滴由于自身动能的差异会继续发生碰撞,因此本文建立了液滴间发生碰撞的准则和衡量雾化效果的三个指标:雾化角、雾化粒径(索特直径)和雾化均匀度。建立衡量液体雾化效果的索特直径数学模型,并得到了气体流速、液体流速、气液体积流量比和液体粘度与雾化液滴索特直径之间的关系曲线。2、雾化喷涂控制系统的设计开发利用单片机设计搭建了驱动雾化喷涂阀涂覆作业的控制系统。针对本文搭建的三种雾化喷涂阀给出了与之对应的三种喷涂控制方案和响应时序图。合理选取了驱动导流轴旋转的直流电机型号并建立驱动其运动所需模块与各模块之间的连接。3、单喷头内雾化喷涂阀的研制及试验测试本文对单喷头内雾化喷涂阀的喷嘴结构进行了优化,确定气液流道的配合为锥面-锥面的配合方式以及其关键尺寸参数,保证了气体流速的均匀性。结构上采用撞针开关式响应结构,设计可选择性涂覆内雾化喷涂阀,并搭建了测试平台。测试了供气压力、供液压力,雾化液粘度和喷涂高度等工作参数对雾化喷涂效果的影响。结果显示:随供气压力的增加,雾化喷涂宽度和厚度分别呈现先递增后减小和逐步下降的趋势;随供液压力的增加,雾化喷涂宽度和厚度分别呈现先递增后减小和逐步上升的趋势;随雾化液粘度的增大,雾化喷涂宽度和重量均呈现逐渐递减的趋势;随喷涂高度的上升,雾化喷涂宽度呈现先上升且逐步趋于平稳状态。4、外雾化宽幅喷涂阀的研制及试验测试为能实现宽幅的喷涂并基于外雾化可实现更大雾化角的喷涂特点,提出了外雾化宽幅喷涂设计方案。同时又采用了多喷头方案以实现更宽幅的涂覆。通过软件优化了外雾化的喷嘴结构和其关键结构参数。结构上采用匀液板和匀气板设计,可更好的使设备各喷头处获得均匀一致的液体流速和气体流速;液体的供给方式采用自下而上式的供给,这样即保证了实现精密雾化的前提。搭建了外雾化宽幅喷涂阀的测试平台并对喷嘴孔径、供气压力、供液压力等参数对外雾化喷涂效果进行了试验测试。结果显示:随喷嘴孔径的增大,雾化颗粒和喷涂宽度分别呈现上升和先上升后下降的趋势;随供气压力的增加,雾化颗粒直径和雾化喷涂宽度分别呈现递减和先上升后趋于平稳的趋势;随供液压力的增加,雾化颗粒直径和雾化喷涂宽度分别呈现上升和下降的趋势。还对基板为布料时进行了雾化喷涂测试,结果显示不同状态下布料的颜色深浅、色差也都进一步证明了前面试验测试和理论分析的合理性。5、内雾化宽幅喷涂阀的研制及试验测试由于多喷头外雾化在涂覆作业时易出现多喷头雾化角交叉现象,因此导致交叉区域内的雾化颗粒相互重叠,造成了同一线条截面上各处的雾化厚度不均匀。内雾化由于是在雾化腔内完成,因此较易获得良好的雾化效果。因此本文提出了可实现均匀性更好、喷涂更宽的内雾化宽幅喷涂方案,并确定了液体腔和气体腔的结构均为阶梯状;气体腔内设计整流板结构,这样即保证了该设备各流道出口处的液体流量与气体流量的一致性。采用导流轴设计方案可使流入雾化腔内气液两相介质混合均匀且更易形成较小的雾化颗粒。搭建了内雾化宽幅喷涂阀的测试平台,并测试了供气压力和供液压力对内雾化喷涂效果的影响。结果显示:随着供气压力和供液压力的增加,所形成的雾化颗粒粒径分别呈现下降和上升的趋势。搭建了PDPA测试系统并对内、外雾化宽幅喷涂阀进行了粒径测量对比实验,结果显示:内雾化宽幅设备拥有比外雾化宽幅设备更易产生较小雾化粒径的优点且雾化均匀度较好。