本发明属于工件涂装技术领域，具体涉及一种3D工件的表面涂装方法。
背景技术：
表面涂装是在工件表面形成一层具有保护性、功能性或装饰性作用的涂层，现有的涂装方法包括空气喷涂、无气喷涂、静电喷涂、粉末喷涂、电泳涂装、淋涂、浸渍等，分别适用于不同的涂装对象。现有工艺中，在进行一些具有一定立体结构的3D工件的表面涂装时，如手机的曲面屏幕，常采用丝网印刷和喷涂的方式，其中丝网印刷难以适应3D工件的凹陷部的涂层印制，导致涂层质量难以控制，喷涂则容易造成涂层厚度不均，尤其是一些具有棱边的工件，两个面上的涂层容易在棱边位置造成重合，导致棱边位置的涂层厚度较大，影响喷涂效果；传统的淋涂和浸渍对涂料的流平性要求较高，若涂料的粘度过高，则容易出现涂层难以流平，粘度过低则容易出现流挂现象，仅适用于平面板状工件的表面涂装，若用于3D工件的涂装，则也会出现弯曲处或棱边处涂层厚度不均的问题，且在一些凹凸性较大的表面难以流平。
技术实现要素：
针对现有3D工件的表面涂装方法存在涂层厚度不均匀，生产效率低的问题，本发明提供了一种3D工件的表面涂装方法，该涂装方法能够有效保证涂层厚度的一致性，提高涂装效果和涂装效率，尤其适用于表面不平整的3D工件。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
提供一种3D工件的表面涂装方法，包括以下工序：
涂料施加：将涂料施加于3D工件的表面上；
涂料整平：利用高压气流从多个方向对3D工件表面的涂料进行吹扫，形成涂层；
涂层表干：利用高压高温气流从多个方向对3D工件表面的涂层进行吹扫，使涂层表干；
涂层固化：对表干后的涂层进行干膜操作，使涂层固化成型。
进一步的，所述涂料施加工序中，将涂料施加于3D工件的表面上的方法如下：通过多个喷头将涂料呈帘幕状喷出，通过掩模遮盖3D工件不需涂覆涂料的表面，将3D工件从涂料中穿过，涂料淋涂于3D工件的表面。
进一步的，所述涂料施加工序中，将涂料施加于3D工件的表面上的方法如下：通过掩模遮盖3D工件不需涂覆涂料的表面，将3D工件浸渍于涂料的液面以下，使涂料完全覆盖3D工件表面，浸渍完后将工件取出。
进一步的，所述涂料施加工序之前，还包括对3D工件的表面进行前处理，所述前处理包括碱洗、酸洗、水洗及表面机械处理中的一种或多种。
进一步的，所述涂料整平工序中包括：设置有第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀；其中，所述第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀呈“门”字形排列，第一整平风刀位于顶部，第二整平风刀和第三整平风刀分别位于第一整平风刀的底部两侧，第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀喷射气帘的气流压力为0.03～0.80Mpa，流速为5～100m/s；
移动3D工件，使其从第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀的内部穿过，第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀形成的多方向气帘对3D工件表面的涂料进行吹扫，形成涂层。
进一步的，所述第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀喷射气帘的方向与3D工件的移动方向之间的夹角为120°～180°，且第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀与3D工件表面的距离为0.5～15.0mm。
进一步的，所述涂层表干工序中包括：设置第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀，所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀呈“门”字形排列，第一热风刀位于顶部，第二热风刀和第三热风刀分别位于第一热风刀的底部两侧，第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀喷射气帘的气流压力为0.03～0.50Mpa，流速为5～100m/s，气流温度大于或等于40℃；
移动3D工件，使其从第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀的内部穿过，第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀形成的多方向气帘对3D工件表面的涂料进行吹扫加热，使涂层表干。
进一步的，所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀喷射气帘的方向与3D工件的移动方向之间的夹角为100°～180°，且第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀与3D工件表面的距离为1.0～25.0mm。
进一步的，所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀的数量均为多个，单个第一热风刀、第二热风刀及第三热风刀成组设置。
进一步的，所述涂料为紫外光固化漆；
所述涂层固化工序包括：
设置掩模覆盖3D工件表面不需涂层固化的位置；
将覆盖掩模后的3D工件置于紫外光下，未覆盖掩模的涂层固化成型；
将掩模与3D工件分离，将未固化的涂层清洗消除，完成涂装方法。
在本发明提供的3D工件的表面涂装方法中，将先将流体涂料施加于3D工件的表面，通过在3D工件的不同方向设置高压气流，从而在3D工件的外部形成风幕，对3D工件上不同表面的涂料进行风力吹扫，进而促进流体涂料在3D工件表面的流平效果，防止流体涂料在3D工件的凹陷部聚集，同时保证棱边突出处的涂层厚度与其他位置一致，改善了涂装效果；本技术方案在涂料整平工序之后还加入了涂层表干工序，在涂料整平后通过高温高压的气体促进涂料的表干，使得涂层从液态转化为不易流动的状态且表面开始结膜，避免出现3D工件表面的流挂现象，加快涂层干燥速度，提高涂装效率。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供了一种3D工件的表面涂装方法，包括以下工序：
涂料施加：将涂料施加于3D工件的表面上；
涂料整平：利用高压气流从多个方向对3D工件表面的涂料进行吹扫，形成涂层；
涂层表干：利用高压高温气流从多个方向对3D工件表面的涂层进行吹扫，使涂层表干；
涂层固化：对表干后的涂层进行干膜操作，使涂层固化成型。
在本实施例中，所述3D工件指代的是具有一定立体结构的工件，3D工件需要涂装涂料的表面为非平面结构，且本发明并不限定3D工件的具体结构，现有结构，如手机的曲面屏幕、管状产品等，均可采用本实施例提供的方法进行表面涂料涂装。
所述涂料为流体涂料，是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。
在本实施例中，为了使涂料与3D工件的表面形成更好的结合效果，所述涂料施加工序之前，还包括根据3D工件的表面状况可选择性地对3D工件的表面进行前处理，所述前处理包括碱洗、酸洗、水洗、表面机械处理中的一种或多种，用以消除3D工件表面的各种油污和尘埃，或改变3D工件表面的物化性质。
针对金属材质的3D工件，通过“预脱脂--水清洗--中和--表调--磷化--水清洗--烘干”的工艺进行表面油脂、氧化物的清除，其中的磷化工艺是在3D工件表面形成一层稳定的不溶性磷酸盐膜层，磷酸盐膜层可提高金属表面与涂料的亲和性，为良好的涂装基底，有利于提高金属类3D工件与涂料之间的结合力；
对于木质的3D工件，应先对3D工件表面进行去木毛，清除表面粗糙的木质纤维，再通过碱洗和水洗除去表面树脂和油脂，对局部位置进行修整，包括对颜色较深位置进行漂白，对虫眼和裂缝进行嵌补。
对于塑料材质的3D工件，同样需要表面脱脂处理，进一步优选对3D工件的表面进行极化处理，增强表面极性，增加表面张力，有利于后续涂料的扩展流平效果。
本涂装方法所应用的涂装面不限于上述应用范围，同样工艺也可用于陶瓷、皮革、建筑等涂装领域，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
所述涂料施加工序中，采用淋涂的方式在3D工件的表面进行涂料施加，包括以下步骤：通过多个喷头将涂料呈帘幕状喷出，3D工件不需涂覆涂料的表面通过掩模遮盖，同时将3D工件固定于输送装置上，所述掩膜与输送装置可为一体设置，输送装置带动3D工件从帘幕状的涂料底部穿过，涂料淋涂于3D工件的表面，在所述喷头的底部设置涂料回收槽，收集涂料并重复利用。
传统淋涂对于涂料的流平性要求较高，应用于3D工件时容易在一些凹陷部位产生涂料残留，以及在一些棱边突出位置形成涂料聚集，影响涂层效果，本实施例针对该问题增加了涂料整平工序，通过在3D工件的不同方向设置高压气流，从而在3D工件的外部形成风幕，对3D工件上不同表面的涂料进行风力吹扫，进而促进流体涂料在3D工件表面的流平效果，防止流体涂料在3D工件的凹陷部聚集，同时保证棱边突出处的涂层厚度与其他位置一致，改善了涂装效果。
具体的，所述涂料整平工序中包括：设置有第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀，所述第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀呈“门”字形排列，第一整平风刀位于顶部且朝斜下方喷射气帘，第二整平风刀和第三整平风刀分别位于第一整平风刀的底部两侧，且第二整平风刀和第三整平风刀相向偏斜方向喷射气帘，第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀喷射气帘的气流压力为0.03～0.80Mpa，流速为5～100m/s，通过控制气流压力和流速的大小能够控制涂层的形成厚度，所述第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀的气流压力和流速一致，以保证3D工件在不同方向表面的涂层厚度一致。
通过输送装置移动3D工件，使其从第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀的内部穿过，第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀吹出的气帘分别对应3D工件的顶面和两个侧面，第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀形成的多方向气帘对3D工件表面的涂料进行吹扫，形成涂层。
所述第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀喷射气帘的方向与3D工件的移动方向之间均呈120°～180°设置，使得所述第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀斜向吹扫3D工件的表面，3D工件往气流方向移动，气流接触到3D工件的表面后往外扩散，在3D工件的表面下形成空气流动层，从而推动3D工件表面的涂料往背离3D工件移动的方向流动，促进涂料流平效果，多余涂料被吹离3D工件的表面，进入回收槽中重复利用，且第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀与3D工件表面的距离为0.5～15.0mm。
还包括有涂层表干工序，在涂料整平后通过高温高压的气体促进涂料的表干，使得涂层从液态转化为不易流动的状态且表面开始结膜，避免3D工件表面出现流挂现象，加快涂层干燥速度，提高涂装效率。
具体的，所述涂层表干工序中包括：设置第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀，所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀呈“门”字形排列，第一热风刀位于顶部且朝斜下方喷射气帘，第二热风刀和第三热风刀分别位于第一热风刀的底部两侧，且第二热风刀和第三热风刀相向偏斜方向喷射气帘，第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀喷射气帘的气流压力为0.03～0.50Mpa，流速为5～100m/s，气流温度大于或等于40℃，气流温度可根据不同的涂料性质进行调整，加快涂层表面的成膜速度，防止发生流挂。
通过输送装置移动3D工件，使其从第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀的内部穿过，第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀吹出的气帘分别对应3D工件的顶面和两个侧面，第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀形成的多方向气帘对3D工件表面的涂料进行吹扫加热，使涂层表干。
所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀喷射气帘的方向与3D工件的移动方向之间均呈100°～180°设置，使得所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀斜向吹扫3D工件的表面，3D工件往气流方向移动，气流接触到3D工件的表面后往外扩散，在3D工件的表面下形成空气流动层，且第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀与3D工件表面的距离为1.0～25.0mm。
所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀的数量均为多个，单个第一热风刀、第二热风刀及第三热风刀成组设置，各组中第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀均呈“门”字形排列，优选设置为2组，且3D工件移动时依次穿过其组成的风帘，以加快表干效果。
在本实施例中，所述涂料为紫外光固化漆；相应的，所述涂层固化工序包括：
在3D工件表面不需涂层固化的位置设置掩模覆盖；
将覆盖掩模后的3D工件置于紫外光下，未覆盖掩模的涂层固化成型；
将掩模与3D工件分离，将未固化的涂层清洗消除，完成涂装方法。
实施例2
本实施例公开了一种3D工件的表面涂装方法，包括实施例1中的大部分技术特征，其不同之处在于：
所述涂料施加工序中，采用浸渍的方式在3D工件的表面进行涂料施加，包括以下步骤：3D工件不需涂覆涂料的表面通过掩模遮盖，将3D工件浸渍于涂料的液面以下，使涂料完全覆盖3D工件表面，浸渍时间控制在3～240s，保证流体涂料对3D工件表面的充分润湿，浸渍时间应根据所需涂层的厚度和所用涂料的性质进行调整，需在流体涂料液面成膜前将工件取出，防止漆膜粘附在被涂装表面影响涂装膜的质量，浸渍完后将工件取出进入下一步涂料整平工序。
实施例3
本实施例公开了一种3D工件的表面涂装方法。
本实施例采用手机的曲面屏幕进行实施效果分析，具体包括以下步骤：
S1：将曲面屏幕倒置并固定于输送装置上，输送装置遮蔽曲面屏幕的底部，曲面屏幕的顶面为凹陷面；通过多个喷头将紫外光固化油墨呈帘幕状喷出，输送装置带动曲面屏幕沿水平方向穿过所述喷头底部，紫外光固化油墨覆盖曲面屏幕的顶面，需要说明的是，所述曲面屏幕的顶面仅是针对本工艺而言，此处曲面屏幕的顶面指的是曲面屏幕安装于手机上时朝向手机内部的面；
S2：：设置有第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀，所述第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀呈“门”字形排列，第一整平风刀位于顶部且朝斜下方喷射气帘，第二整平风刀和第三整平风刀分别位于第一整平风刀的底部两侧，且第二整平风刀和第三整平风刀相向偏斜方向喷射气帘，第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀喷射气帘的气流压力为0.06Mpa，流速为10m/s。
通过输送装置移动曲面屏幕，使其从第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀的内部穿过，第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀吹出的气帘分别对应曲面屏幕的顶面和两个侧面，第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀形成的多方向气帘对曲面屏幕的紫外光固化油墨进行吹扫，形成涂层。
所述第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀喷射气帘的方向与曲面屏幕的移动方向之间均呈150°设置，且第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀与曲面屏幕表面的距离为5mm。
S3：设置第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀，所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀呈“门”字形排列，第一热风刀位于顶部且朝斜下方喷射气帘，第二热风刀和第三热风刀分别位于第一热风刀的底部两侧，且第二热风刀和第三热风刀相向偏斜方向喷射气帘，第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀喷射气帘的气流压力为0.06Mpa，流速为10m/s，气流温度为60℃。
所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀设置有两组，每组均包括独立的所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀。
通过输送装置移动3D工件，使其从第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀的内部穿过，第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀吹出的气帘分别对应3D工件的顶面和两个侧面，第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀形成的多方向气帘对3D工件表面的涂层进行吹扫加热，使涂层表干。
所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀喷射气帘的方向与3D工件的移动方向之间均呈120°设置，且第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀与3D工件表面的距离为3mm。
S4：在曲面屏幕的顶面中心设置掩模覆盖；掩膜外的涂层外露，将覆盖掩模后的曲面屏幕置于紫外光下，未覆盖掩模的涂层固化成型；将掩模与曲面屏幕分离，根据所采用紫外光固化油墨的类型，将未固化的涂层通过清水或有机溶剂清洗消除，保留曲面屏幕顶部已固化的油墨涂层，得到样本1。
实施例4
本实施例公开了一种3D工件的表面涂装方法。
本实施例的大部分实施步骤与实施例3一致，具体区别在于：
本实施例采用截面为凹槽形的槽钢和自然干燥的涂料进行实施效果分析。
步骤S2中，第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀喷射气帘的气流压力为0.2Mpa，流速为30m/s。
所述第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀喷射气帘的方向与曲面屏幕的移动方向之间均呈170°设置，且第一整平风刀、第二整平风刀和第三整平风刀与曲面屏幕表面的距离为10mm。
步骤S4中：将槽钢放置，涂层风干固化
得到样本2。
实施例5
本实施例公开了一种3D工件的表面涂装方法。
本实施例的大部分实施步骤与实施例3一致，具体区别在于：
步骤S3中，第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀喷射气帘的气流压力为0.2Mpa，流速为30m/s，气流温度为50℃。
所述第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀喷射气帘的方向与3D工件的移动方向之间均呈140°设置，且第一热风刀、第二热风刀和第三热风刀与3D工件表面的距离为5mm。
得到样本3。
将实施例3～5中得到的样本1～3与现有技术淋涂样本进行比对，采用涂层测厚仪进行涂层厚度和各点平整度测试，采用光泽仪进行样本表面光泽度测试，同时进行目测观察，确定是否出现流挂现象，记录其表干时间和实干时间。
得到测试结果：通过本发明提供的表面涂装方法对3D工件进行处理，样本1～3与现有技术淋涂样本相比，其涂层厚度较薄，且表面各位置，包括凹陷位置和突出位置的涂层厚度一致，表面光泽度高，经过目测样本1～3的表面无流挂现象，同时其表干时间和实干时间与现有技术淋涂样本相比得到了明显的缩短，提高了生产效率。经测试，本发明提供的3D工件的表面涂装方法尤其适用于表面不规则的3D工件涂装。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。