涂附磨具制造在線質(zhì)量控制技術(shù)探討

陳志遠(yuǎn) 李愛民 司文元 張鎖芬

(蘇州遠(yuǎn)東砂輪有限公司，江蘇 蘇州 215151)

涂附磨具制造在線質(zhì)量控制技術(shù)探討

陳志遠(yuǎn) 李愛民 司文元 張鎖芬

(蘇州遠(yuǎn)東砂輪有限公司，江蘇 蘇州 215151)

介紹了涂附磨具制造行業(yè)生產(chǎn)過程中底膠涂量、植砂量、復(fù)膠涂量在線厚度(重量)監(jiān)測技術(shù)狀況，重點(diǎn)分析了國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的測厚儀。對(duì)常用的在線測厚技術(shù)的對(duì)比，及涂附磨具產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和產(chǎn)品在制造過程中的工藝參數(shù)控制范圍分析表明，γ射線探頭耐環(huán)境能力較強(qiáng)，操作使用簡便，長期穩(wěn)定性、可靠性很好，由于單面檢測，投資也相對(duì)較低，適合于各種砂紙、砂布產(chǎn)品在線檢測與質(zhì)量控制，不僅可大幅提高涂附磨具生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性、前后產(chǎn)品的一致性，還可有效降低廢次品的產(chǎn)生率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

涂附磨具；在線監(jiān)測；γ射線；測厚技術(shù)

0 引言

涂附磨具產(chǎn)品由于具有一定撓度，且磨削效率高、散熱性好、可大面積磨削，被廣泛應(yīng)用于金屬、木材、陶瓷、玻璃等材料的強(qiáng)力磨削、曲面加工、大面積砂光、表面拋光的加工作業(yè)。涂附磨具產(chǎn)品生產(chǎn)采用的是流水線連續(xù)式作業(yè)，一般產(chǎn)品運(yùn)行速率為15～50 m/min。對(duì)于正常的涂附磨具生產(chǎn)來說，每班次可以生產(chǎn)產(chǎn)品8 000～15 000 m，其價(jià)值達(dá)到50萬～70萬元。目前，我國涂附磨具行業(yè)普遍采用的質(zhì)量控制手段是稱重法：手工取樣+操作員工的操作經(jīng)驗(yàn)，即在生產(chǎn)剛開始調(diào)整好后(一般在生產(chǎn)100 m后)，在產(chǎn)品表面進(jìn)行挖洞取樣，進(jìn)行涂膠量與植砂量檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整，以保證產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)要求。為了保持同批次產(chǎn)品的一致性，往往要進(jìn)行多次取樣，這一破壞性檢測方法有以下明顯缺點(diǎn)：損壞了產(chǎn)品，每次取樣長度約為1 m，且在取樣口前后還會(huì)造成3～5 m的廢品；檢測速度慢，不能連續(xù)測量；測出的值是一定面積膠、砂層的平均值，無法知道膠層厚度與植砂量是否均勻等。而檢測的結(jié)果只是檢測產(chǎn)品在某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的產(chǎn)品質(zhì)量，即使現(xiàn)場操作員工的控制水平再高，對(duì)同批次產(chǎn)品前后的一致性也難以完全有效控制。隨著涂附磨具裝備制造精度與自動(dòng)化程度的提高，特別是測量技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)達(dá)國家的同行紛紛在涂附磨具制造線上加載一些在線質(zhì)量檢測與自動(dòng)控制裝置，將先進(jìn)的在線測量技術(shù)應(yīng)用到涂附磨具產(chǎn)品制作中，有效地保障了同批次乃至不同批次產(chǎn)品涂膠量、植砂量的穩(wěn)定性，極大地提高了生產(chǎn)效率，并降低了生產(chǎn)過程的物料損耗。

本文就目前已經(jīng)實(shí)際使用的在線測量技術(shù)(X射線測厚儀、γ射線測厚儀、β射線測厚儀、激光測厚儀、超聲波測厚儀、紅外線測厚儀，通過測量厚度可以互換為重量)進(jìn)行了綜合比較和總結(jié)，以期為我國涂附磨具行業(yè)在生產(chǎn)與加工過程中實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測提供借鑒。

1 國內(nèi)外常用工業(yè)在線測厚技術(shù)概述

目前，國內(nèi)外先進(jìn)的工業(yè)在線測厚技術(shù)主要應(yīng)用于薄膜、鋼鐵、涂層、玻璃等行業(yè)，使用的工業(yè)測厚儀按形式共分為接觸式、非接觸式兩大類[1]。接觸式測厚儀適用于離線測量，非接觸式測厚儀一般用于在線測量[2]。非接觸式測厚儀分光學(xué)、同位素、X射線三大類，按照工作原理可分為X射線測厚儀、γ射線測厚儀、β射線測厚儀、激光測厚儀、超聲波測厚儀、紅外線測厚儀等。

1.1 射線測厚儀

射線測厚儀主要有X射線測厚儀與同位素測厚儀(γ射線測厚儀、β射線測厚儀)。射線測厚儀包含透射式和反射式兩種類型[3]。

1.2 激光測厚儀

激光測厚儀是采用激光作為尺度測量手段，充分利用激光單色性好、亮度高、方向性強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到精密測量的目的。

1.3 超聲波測厚儀

超聲波測厚儀的工作原理是利用超聲波在被測物體中傳播和反射的原理進(jìn)行厚度測量。

1.4 紅外線測厚儀

紅外線測厚儀是利用成對(duì)紅外線探頭組成紅外線發(fā)射和接收系統(tǒng)，當(dāng)被測物通過這組探頭時(shí)，由于被測物吸收紅外線而使發(fā)射端發(fā)出來的紅外線在經(jīng)過被測物發(fā)生衰減，利用這一特性可以確定被測物的厚度。

2 幾種常用在線測厚技術(shù)測試范圍比較

目前，國內(nèi)外常用的在線測厚技術(shù)測試范圍及測試精度、應(yīng)用等比較如表1所示。

3 涂附磨具制造在線測厚技術(shù)的選擇

3.1 涂附磨具制造工藝特點(diǎn)

目前，國內(nèi)外涂附磨具產(chǎn)品生產(chǎn)從基材開卷到產(chǎn)品收卷大多采用的是流水線連續(xù)式作業(yè)，其工藝流程如下：開卷→印商標(biāo)→底膠→重力植砂+靜電植砂→預(yù)干燥→復(fù)膠→主干燥→收卷。

3.2 涂附磨具制造過程中需要檢測的工藝參數(shù)

在涂附磨具生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品質(zhì)量的好壞取決于底膠量、植砂量與復(fù)膠量實(shí)際控制誤差與不同批次的重復(fù)穩(wěn)定性，如果同一批次前中后工藝參數(shù)發(fā)生波動(dòng)，會(huì)影響本批次產(chǎn)品使用性能的穩(wěn)定性；而不同批次參數(shù)控制的不好，則會(huì)影響不同批次產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。所有這些都會(huì)影響到用戶使用的壽命、磨削效率、加工質(zhì)量等。因此，在涂附磨具制造過程中，底膠量、植砂量與復(fù)膠量三大工藝參數(shù)的控制顯得尤為重要。涂附磨具制造主要工藝參數(shù)控制范圍如表2所示。

3.3 涂附磨具制造在線測厚技術(shù)的選擇

根據(jù)以上對(duì)常用在線測厚技術(shù)的比較，結(jié)合涂附磨具產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和產(chǎn)品在制造過程中的工藝參數(shù)控制范圍分析：

涂附磨具產(chǎn)品使用性能的優(yōu)劣與實(shí)用性，主要取決于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中底膠、復(fù)膠配方的設(shè)計(jì)，底膠、復(fù)膠一般不會(huì)采用單一的透明膠組分，為了保證磨料在預(yù)干燥過程中不會(huì)倒伏或移動(dòng)，同時(shí)能夠滿足特定的磨削需要，大都會(huì)添加一些無機(jī)礦物填料或一些有機(jī)添加劑。紅外線可以直接檢測表面涂膠量和水分，但不能測砂量，在砂布線上不能獨(dú)立使用。因此，紅外線測厚技術(shù)在涂附磨具制造中不適用。

表1 幾種常用在線測厚技術(shù)比較

表2 涂附磨具制造主要工藝參數(shù)控制范圍 單位：g/m2

由于涂附磨具是由膠料將2.5～3 000 μm的磨料粘結(jié)到紙基或布基、鋼紙等基材上，再施以復(fù)膠制造而成，其表面非常粗糙，再加上磨料都為不透明的無機(jī)非金屬礦物，無法使用耦合劑，因此，超聲波測厚技術(shù)同樣不能夠在涂附磨具制造中應(yīng)用。

涂附磨具產(chǎn)品的厚度都在0.5～3.5 mm，而激光測厚儀一般適用于5 mm以上厚度物體的測試，且其會(huì)受到物體表面粗糙度以及反射光強(qiáng)弱的影響，導(dǎo)致測量數(shù)值的漂移。由此可見，激光測厚技術(shù)也不能夠滿足涂附磨具在線監(jiān)測的需要。

β射線探頭可用于砂紙線，但對(duì)砂布產(chǎn)品不太合適。其間距較小，操作不便；檢測范圍受限，標(biāo)定麻煩；且耐環(huán)境能力較差，長期穩(wěn)定性、可靠性受到限制。

X射線探頭可用于砂紙、砂布線，但對(duì)鋼紙等不太適合，且受電壓、電流、環(huán)境溫度等影響較大，穩(wěn)定性、可靠性不太好。

相比而言，γ射線探頭對(duì)各種砂紙、砂布及鋼紙產(chǎn)品都適用，耐環(huán)境能力較強(qiáng)，操作使用簡便，長期穩(wěn)定性、可靠性很好，由于單面檢測，投資也相對(duì)較低。因此，選擇γ射線測厚技術(shù)進(jìn)行涂附磨具制造的底膠涂量、植砂量、復(fù)膠涂量在線監(jiān)測控制。

4 結(jié)論

(1)γ射線測厚技術(shù)相比X射線、β射線以及超聲波、激光、紅外線測厚技術(shù)更適合于涂附磨具制造的底膠涂量、植砂量、復(fù)膠涂量在線監(jiān)測控制。

(2) 在線監(jiān)測控制系統(tǒng)不僅可以大幅提高涂附磨具生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性、前后產(chǎn)品的一致性，提高公司產(chǎn)品在市場上的競爭力，而且可以有效降低廢次品的產(chǎn)生率，在一定程度上提高產(chǎn)品的合格率，全面降低產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)對(duì)終端用戶造成的負(fù)面影響，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

[1]賈治國，盧治功.在線厚度檢測技術(shù)[J].儀表技術(shù)，2009(2)

[2]寧濤，呂智斌，金釗.X光測厚儀原理與系統(tǒng)應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)產(chǎn)品，2009(13)

[3]黎景全.軋制工藝參數(shù)測試技術(shù)[M].第2版.冶金工業(yè)出版社，2002

2014-06-20

陳志遠(yuǎn)(1964—)，男，貴州人，高級(jí)工程師，副總經(jīng)理，從事磨料磨具開發(fā)研究工作。