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腳輪支架拋光效果的判別
發(fā)表時(shí)間:2012/7/18 0:06:08
一、前言
物件表面腳輪拋光處理，我們袓先幾千年前就創(chuàng)造了一套精粹的腳輪拋光手藝。從大量出土文物的青銅器、玉器、金銀器等表面，可以證明當(dāng)時(shí)只有經(jīng)過(guò)了腳輪拋光處理，才能使物件表面光滑、亮锃、更加美麗。
隨著時(shí)代的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)今要求表面進(jìn)行腳輪拋光處理的范圍更為廣泛，從生活用具和裝飾品，發(fā)展到機(jī)械制造、電子元件、航空航天器材和塑料、木材、石材、非金屬材料和金屬材料等，對(duì)表面腳輪拋光處理都有不同要求。為此，許多人將表面腳輪拋光處理稱為“工業(yè)產(chǎn)品的美容師”。腳輪拋光處理已是一種專門技術(shù)，由于它涉及物理、化學(xué)、金相、材料結(jié)構(gòu)和加工方式等多種學(xué)科，現(xiàn)已形成了一種邊緣科學(xué)。近年來(lái)，國(guó)外推出了多種新型腳輪拋光材料和先進(jìn)的腳輪拋光設(shè)備，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)了很多腳輪拋光材料和腳輪拋光設(shè)備的生產(chǎn)廠商，并有更多從事腳輪拋光的加工工廠，但對(duì)腳輪拋光技術(shù)作深入研究的不多，尤其對(duì)腳輪拋光后效果的判別，缺乏科學(xué)依據(jù)，大都是靠經(jīng)驗(yàn)和目測(cè)。必美宜公司于二OO四年開(kāi)始對(duì)這方面進(jìn)行試驗(yàn)研究，累積了一些經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)作簡(jiǎn)略介紹，供同行參考。
二、腳輪拋光技術(shù)
目前，物件表面腳輪拋光較多的是用手工腳輪拋光。它是在低轉(zhuǎn)速的腳輪拋光輪上，先涂上適量的腳輪拋光臘，再調(diào)高拋輪轉(zhuǎn)速，對(duì)物件表面進(jìn)行拋磨。物件表面腳輪拋光處理，必備條件為腳輪拋光輪、腳輪拋光臘及腳輪拋光機(jī)。腳輪拋光輪的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速(相對(duì)的線速度)，和腳輪拋光臘的特性及物件本身的材料和表面形狀，操作者熟練程度，都將直接影響腳輪拋光性能和腳輪拋光效果。
目前表面腳輪拋光處理，常分粗拋(Cutting)、中拋(Cut & Colouring)、精拋(Colouring)、超精光拋(Super Colouring)和超鏡光拋(Super Mirror Finishing)。為此，物件腳輪拋光處理要達(dá)到上述不同效果，選用何種型號(hào)的腳輪拋光輪，配合何種特性的腳輪拋光臘，采用怎樣的工藝參數(shù)和流程，才能獲得最經(jīng)濟(jì)、最有效的腳輪拋光效果，這就是腳輪拋光技術(shù)。
為了提高腳輪拋光效率和節(jié)省人力，市場(chǎng)上已有多種型式或型號(hào)的自動(dòng)腳輪拋光機(jī)。如圓盤式自動(dòng)腳輪拋光機(jī)、往復(fù)平面直線形自動(dòng)腳輪拋光機(jī)、鋁/不銹鋼板材雙軸自動(dòng)腳輪拋光機(jī)、管材自動(dòng)腳輪拋光機(jī)等。目前，較先進(jìn)的自動(dòng)腳輪拋光有用機(jī)械手操作的和機(jī)器人操作的腳輪拋光設(shè)備。自動(dòng)腳輪拋光機(jī)一般是用液態(tài)臘或?qū)Ｓ玫哪_輪拋光臘進(jìn)行拋磨。
三、腳輪拋光材料
手工腳輪拋光主要材料為腳輪拋光臘和腳輪拋光輪。目前腳輪拋光臘按其所含的磨料分類，大致可分為：
1. 硅藻土類(Tripoli)
2. 石英粉類(Silica)
3. 氧化鋁類(Alumina Oxide)
4. 氧化鉻類(Green Chrome Oxide)
固體腳輪拋光臘如果按其效果來(lái)分，可分為粗拋臘、中拋臘、精拋臘、超精光臘、超鏡光臘等五種，但國(guó)內(nèi)商業(yè)上，又習(xí)慣用顏色來(lái)分，如黃臘、紫臘、青臘、小白臘等。至今國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的規(guī)定，均是由各生產(chǎn)廠自己命名或編號(hào)。目前，市場(chǎng)上可能有近千種不同牌號(hào)，真是五花八門，其形狀、尺寸、顏色、質(zhì)量各不相同。所以腳輪拋光技術(shù)的第一關(guān)，是如何選定腳輪拋光臘。
腳輪拋光輪，除了按不同規(guī)格、尺寸，如內(nèi)外直徑、厚度、層數(shù)、最高轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向等規(guī)定外，按材料和形狀大致可分為：
1. 布輪類
它用棉布、白紡布、牛仔布、彩色雜布等布料制作。其結(jié)構(gòu)形狀有：波浪式(Cotton Wave Buff)、褶皺式(Ventilated Pleat Buff)、手指式(Finger Cotton Buff)等布輪。另外，還有風(fēng)布輪(Ventilated Cotton Buff)、平面牛仔布輪(Cotton Piece Buff)、平面彩布輪(Cotton Piece Buff)、扣布輪(Cotton Loose Buff)、袋形布輪(Cotton Pocket Section Buff)等，目前國(guó)外有幾種新的結(jié)構(gòu)形式拋輪，例如外徑1米褶皺式特大布輪，它用于機(jī)器人腳輪拋光設(shè)備上。
2. 麻輪類
它用麻布制作。其結(jié)構(gòu)形狀有：平面純麻輪(Plain Sisal Buff)、斜紋麻輪(Bias Sisal Buff)、U-波麻輪(U-Wave Sisal Buff)、波狀麻輪(Corrugated Sisal Buff)、褶皺麻輪(Ventilated Pleat Sisal Buff)、風(fēng)麻輪(Ventilated Sisal Buff)、手指麻輪(Finger Sisal Buff)、平面夾布麻輪(Twill Sisal Sewn Disc)、纖維麻輪(Fabric Sisal Buff)、組釘麻輪(Sisal Sewn Disc)等。
3. 麻繩輪類
它用麻繩制作。有麻繩輪(Sisal Cord Buff)、麻繩風(fēng)輪(Ventilated Sisal Cord Buff)、鋼心麻繩輪(Sisal Cord Buff / MC)等。
4. 不織布輪類
它用不同磨料、人造纖維和黏合劑壓制而成，商業(yè)上也稱尼龍輪。現(xiàn)有尼龍片輪(Non-Woven Flap Brush)、尼龍風(fēng)輪(Ventilated Non-Woven Buff)和各種異形尼龍輪。近年來(lái)，許多生產(chǎn)廠商采用碳化硅、氧化鋁等磨料和各種特殊纖維，制成各種型號(hào)的不織布腳輪拋光輪，適用于多類物件的腳輪拋光。
四、腳輪拋光效果的判別
腳輪拋光處理后，表面效果的判別一直是一個(gè)難題。我們于2004年開(kāi)始研究一種模擬試驗(yàn)方法。設(shè)計(jì)試制了一臺(tái)半自動(dòng)腳輪拋光性能試驗(yàn)機(jī)，它設(shè)有無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)拋輪轉(zhuǎn)速和試片橫向往復(fù)移動(dòng)速度等自動(dòng)控制系統(tǒng)及試片相對(duì)在拋輪上壓力的調(diào)節(jié)裝置。試片可用不同材料制成，其規(guī)格為100mm X 80mm X 1mm厚的板材。不同的腳輪拋光臘和拋輪對(duì)不同材料的試片如不銹鋼、鋁板、黃銅板、塑料板，可在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行模擬的腳輪拋光性能試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)，用精密的光澤度儀、粗糙度儀等設(shè)備，對(duì)試片進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)測(cè)得的光澤度、粗糙度、切削能力以及上臘量、上臘率等數(shù)據(jù)，判別其腳輪拋光效果。
近年來(lái)，通過(guò)不同拋輪和臘組合的千余次試驗(yàn)，證明試驗(yàn)機(jī)測(cè)得數(shù)據(jù)重復(fù)性較好，可以依此判別其腳輪拋光效果。現(xiàn)將取得成果的幾種試驗(yàn)簡(jiǎn)介如下。
1. Pme光澤度的分級(jí)
腳輪拋光效果的判別以光澤度和粗糙度為主要數(shù)據(jù)。為此，首先制定了本公司的光澤度分級(jí)準(zhǔn)則。見(jiàn)圖一：
圖一 PME腳輪拋光光澤度分級(jí)圖
其評(píng)級(jí)方法為：例如，當(dāng)腳輪拋光后試片表面光澤度測(cè)得為A=980gu，查圖一可知，它在4級(jí)與5級(jí)之間，因其級(jí)差為50gu，經(jīng)計(jì)算：(1).980 – 950 = 30gu；(2).30 ÷ 50 = 0.6級(jí)，可知A = 980gu相對(duì)Pme分級(jí)為：4級(jí) + 0.6級(jí) = 4.6級(jí)。
光澤度分級(jí)有了依據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計(jì)分析，制訂了粗、中、精等檔次拋磨后應(yīng)達(dá)到的光澤度范圍和對(duì)應(yīng)的粗糙度，見(jiàn)圖二：
圖二 各檔拋磨要求達(dá)到的光澤度、粗糙度范圍
2. 腳輪拋光臘質(zhì)量驗(yàn)收準(zhǔn)則
有了分級(jí)準(zhǔn)則就可編制腳輪拋光臘質(zhì)量驗(yàn)收準(zhǔn)則，其方法是對(duì)本公司生產(chǎn)的腳輪拋光臘，按每批抽樣一條進(jìn)行腳輪拋光性能測(cè)試，累積大量數(shù)據(jù)后，進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)求得標(biāo)準(zhǔn)偏差和最高、最低值，依此制訂該產(chǎn)品的腳輪拋光性能驗(yàn)收準(zhǔn)則。
3.不同材料的腳輪拋光工藝試驗(yàn)
有了腳輪拋光效果判別的依據(jù)，就可研究不同產(chǎn)地材料的腳輪拋光工藝，推薦需用的拋輪、腳輪拋光臘及腳輪拋光工藝最佳組合方案。我們?cè)谠囼?yàn)機(jī)上作過(guò)中國(guó)、芬蘭、日本、韓國(guó)等多個(gè)國(guó)家生產(chǎn)的S304、S316及S410不銹鋼材料及幾個(gè)國(guó)家生產(chǎn)的銅及鋁材的腳輪拋光工藝試驗(yàn)。以不銹鋼S316為例，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)已取得腳輪拋光效果達(dá)到粗拋、中拋、及精拋要求的最佳工藝方案。
a.粗拋試驗(yàn)。用不同拋輪、臘條、轉(zhuǎn)速、試片壓力、往復(fù)趟數(shù)等組合成18種工藝，通過(guò)試驗(yàn)達(dá)到PME粗拋要求 (即PME 2~5級(jí)) 的，有三種最佳組合方案，見(jiàn)圖三：
b. 中拋試驗(yàn)。另用18種工藝試驗(yàn)，達(dá)到PME中拋要求(即PME5~7級(jí))的有3組最佳方案，見(jiàn)表一。
試片產(chǎn)地
腳輪拋光臘
工藝編號(hào)
光澤度 gu
粗糙度 µm
中國(guó) S316
G22
中拋-18
1083.0
0.024
芬蘭 S316
FG22
中拋-14
1111.0
0.022
日本 S316
FG9
中拋-13
1130.0
0.027
c. 精拋試驗(yàn)：用16種工藝試驗(yàn)，達(dá)到PME精拋要求（即PME7~8級(jí)）有三種最佳工藝方案，見(jiàn)表二。
試片產(chǎn)地
腳輪拋光臘
工藝編號(hào)
光澤度 gu
粗糙度 µm
中國(guó) S316
W12
精拋-5
1154
0.017
芬蘭 S316
W38
精拋-12
1171
0.019
日本 S316
W12
精拋-16
1180
0.016
通過(guò)這種試驗(yàn)，我們掌握了這套最佳方案的選取方法。目前，我們可以根據(jù)客戶的不同要求，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)，可以有把握地推薦不同材料的最佳組合腳輪拋光工藝。
4.新原料、新產(chǎn)品的腳輪拋光效果的判別
在試驗(yàn)機(jī)上，可以分別對(duì)研制的新材料、新產(chǎn)品的腳輪拋光輪或腳輪拋光臘進(jìn)行腳輪拋光性能試驗(yàn)，從而判別其腳輪拋光效果是否達(dá)到預(yù)期要求。最近本公司對(duì)原生產(chǎn)的一種腳輪拋光臘，擬改用一種國(guó)內(nèi)試制的新原料，經(jīng)過(guò)四次改進(jìn)，用最后一次試制的原料制成的臘條，經(jīng)測(cè)試其腳輪拋光性能和腳輪拋光效果已基本符合原腳輪拋光臘的要求（見(jiàn)表三），從而可判定新原料試制是成功的。
順序
項(xiàng) 目
原腳輪拋光臘樣本
試制的樣本
備 注
1
光澤度gu
鏡面底試片
1139
1142
砂紋底試片
1043
1059
2
粗糙度 µm
0.013
0.012
3
切削能力 µm
0.060
0.061
4
上臘量 g/次
0.9
1.0
5
供臘量 g/次
1.1
1.1
6
上臘率 %
81.8
90.9
五.小結(jié)
經(jīng)過(guò)近年來(lái)對(duì)腳輪拋光性能測(cè)試、腳輪拋光效果判別的研究，已試制成功一臺(tái)腳輪拋光性能試驗(yàn)機(jī)，相應(yīng)地編制了一套計(jì)算和測(cè)試方法；初步提出了腳輪拋光效果的分級(jí)準(zhǔn)則和粗、中、精拋等檔次的劃分范圍；為產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收，新產(chǎn)品試制和不同材料的新工藝組合，探索出一套可行的試驗(yàn)和判別的依據(jù)。現(xiàn)雖已取得一些成績(jī)，但仍需不斷地改進(jìn)和完善，待此套腳輪拋光效果判別的技朮成熟后，可供同行應(yīng)用。至于在腳輪拋光加工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)不同形狀物件表面腳輪拋光后，如何測(cè)定其光澤度、粗糙度和判別其腳輪拋光效果和達(dá)到的級(jí)別，尚需作進(jìn)一步研究和探討
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