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(cè)技術(shù)狀況，重點(diǎn)分析了國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的測(cè)厚儀。對(duì)常用的在線測(cè)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(cè)，投資也相對(duì)較低，適合于各種砂紙、砂布產(chǎn)品在線檢測(cè)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(cè)；γ射線；測(cè)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(cè)，并根據(jù)檢測(cè)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(cè)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(cè)速度慢，不能連續(xù)測(cè)量；測(cè)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(cè)的結(jié)果只是檢測(cè)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(chǎng)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(cè)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(cè)與自動(dòng)控制裝置，將先進(jìn)的在線測(cè)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(cè)量技術(shù)(X射線測(cè)厚儀、γ射線測(cè)厚儀、β射線測(cè)厚儀、激光測(cè)厚儀、超聲波測(cè)厚儀、紅外線測(cè)厚儀，通過測(cè)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(cè)提供借鑒。

1 國內(nèi)外常用工業(yè)在線測(cè)厚技術(shù)概述

目前，國內(nèi)外先進(jìn)的工業(yè)在線測(cè)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(cè)厚儀按形式共分為接觸式、非接觸式兩大類[1]。接觸式測(cè)厚儀適用于離線測(cè)量，非接觸式測(cè)厚儀一般用于在線測(cè)量[2]。非接觸式測(cè)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(cè)厚儀、γ射線測(cè)厚儀、β射線測(cè)厚儀、激光測(cè)厚儀、超聲波測(cè)厚儀、紅外線測(cè)厚儀等。

1.1 射線測(cè)厚儀

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

1.2 激光測(cè)厚儀

激光測(cè)厚儀是采用激光作為尺度測(cè)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(cè)量的目的。

1.3 超聲波測(cè)厚儀

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

1.4 紅外線測(cè)厚儀

紅外線測(cè)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(cè)物通過這組探頭時(shí)，由于被測(cè)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(cè)物發(fā)生衰減，利用這一特性可以確定被測(cè)物的厚度。

2 幾種常用在線測(cè)厚技術(shù)測(cè)試范圍比較

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

3 涂附磨具制造在線測(cè)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(cè)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(cè)厚技術(shù)的選擇

根據(jù)以上對(duì)常用在線測(cè)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(cè)表面涂膠量和水分，但不能測(cè)砂量，在砂布線上不能獨(dú)立使用。因此，紅外線測(cè)厚技術(shù)在涂附磨具制造中不適用。

表1 幾種常用在線測(cè)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(cè)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(cè)厚儀一般適用于5 mm以上厚度物體的測(cè)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(cè)量數(shù)值的漂移。由此可見，激光測(cè)厚技術(shù)也不能夠滿足涂附磨具在線監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)，投資也相對(duì)較低。因此，選擇γ射線測(cè)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(cè)控制。

4 結(jié)論

(1)γ射線測(cè)厚技術(shù)相比X射線、β射線以及超聲波、激光、紅外線測(cè)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(cè)控制。

(2) 在線監(jiān)測(cè)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(chǎng)上的競(jìng)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(cè)技術(shù)[J].儀表技術(shù)，2009(2)

[2]寧濤，呂智斌，金釗.X光測(cè)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(cè)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。