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中厚碳钢板表面处理工艺管窥

 GXF360 2019-11-03

在许多专业机械设备和大型结构件的制造行业里,碳钢板的使用相当广泛,比如在工程、能源、矿业机械行业,不少产品采用厚度为6~20mm的钢板,这类钢板有些是不带中空的平板料,而大多数则是孔洞率达30%的板料,其规格及尺寸因产品和用途而异,小到长宽尺寸不足100mm,大到长10m、宽1~2m,尺寸规格不一而足。这些碳钢板经过等离子切割或氧气切割等方式下料后,在切割边沿留下形态各异的飞边、熔渣和毛刺,这些熔渣、毛刺是必须去除的(图1),锐边也必须倒圆角处理。

图1 等离子切割下料后的碳钢板

人工研磨处理

图2 打磨品质欠佳

目前,大多数企业对热切割后的碳钢板进行人工表面处理,主要采用手砂轮、刮刀、钢锤等手工工具进行敲击式、扫磨式加工。这种打磨方式存在的弊端有:⑴品质问题,打磨的均匀性和彻底性差(图2),影响后续的折弯、喷涂等工序以及产品的整体外观与内在质量。⑵效率问题,人工打磨的效率很难掌握和统计,完全依靠员工的工作状态和熟练度,且效率的保障性差。⑶环保问题,敲击和打磨的粉尘与碎渣四溅,严重污染工作区域内外的大气质量和环境。⑷劳保问题,空气的污染是主要的问题。此外,研磨工件产生的飞渣和搬运笨重工件是造成员工人身伤害事故的重大隐患。

图3 干法单面研磨方案


图4 干法双面研磨生产线

机械研磨处理

近年来,有些企业也试图采用机械方式处理工件的熔渣和毛刺问题。从目前的市场来看,大致有两种解决方案。

第一种是传统的干法单面研磨方案,通过式持续送料研磨,工作台面顶部设置若干研磨工位即打磨头,采用相似的研磨介质对工件做持续性研磨。采用的研磨介质基本上属于布基砂带及其变种的打磨头(图3),这类打磨头在研磨顽固的熔渣时,砂带的使用寿命将大打折扣,去毛刺加工时30~50小时的寿命,一旦做去除熔渣处理则立即缩减为10小时以内,不仅耗材成本大,更换耗材的时间和频率所造成的时间浪费更是巨大。另外,一般情况下工件需要双面加工处理,使用这种单面研磨方案,单面打磨后,工件需要翻转并二次进料才可完成最终的加工要求,大大降低了加工效率。

第二种是目前最为领先的干法双面加工技术,生产线式加工,通过式持续送料研磨,工件由若干组上下相对的夹持辊筒夹持,通过机体内部上下对称分布的磨头分别进行去除熔渣、去毛刺、倒圆角处理(图4)。这种加工方式的优势可圈可点:第一,加工效果彻底、干净,无残存熔渣和毛刺。第二,单件与整批工件的表面处理效果一致,这是手工加工无法比拟的效果。第三,加工效率高,采用双面同时加工的先进技术,比传统的机械加工方式提升效率至少60%,以尺寸为400mm×100mm的工件为例,一般加工要求下,工作台宽为1500mm的生产线每小时加工件数达1600件,产能是人工加工的40~50倍,是传统机械加工的5~7倍。第四,节约大量人力资源,生产线式的连续加工,只需在上下料侧配备2名员工就可达到四五十名员工手工加工才能达到的产能。第五,节能环保,生产线配置了高效除尘系统,研磨粉尘严格控制在机体内部并被除尘机完全收集,粉尘气体经过过滤可以直排。然而,这样的生产线价格高昂,对于一般的中小企业来说无疑是一笔不小的费用。

由上可知,COPD合并肺心病心力衰竭患者心功能与其血清炎性细胞因子、BNP水平呈正相关,临床中在对患者进行诊断和治疗时需把握其内在联系。

由此可见,传统的机械式打磨无法从根本上满足技术和批量要求,而先进的生产工艺装备虽然完全满足技术和批量要求,但是高额的设备投入只能把一些想有作为但实力有限的企业拒之门外。

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图5 多工位干法单面综合加工设备

图6 加工前后的工件状态

多工位干法单面综合处理

2018年10月,在欧洲最大的钣金加工技术与装备展览会EUROBLECH上,我们看到了一款新型的加工设备——多工位干法单面综合加工设备(图5)。时隔不久,这款携带最新加工理念和技术特色的设备被引入中国市场。该设备的基本设计理念是,把前沿的熔渣去除技术和毛刺、锐边打磨倒钝技术巧妙地融合在一个加工平台上,从而在一台加工设备上实现一次进料同时完成去除熔渣、去除毛刺、锐边倒圆角等多种加工过程,满足了原来由一条生产线才能完成的多重加工要求。

这台新设备采用了三工位加工布局,第一工位采用两条特殊钢材料制成的钢锤敲击带,通过水平相向敲击式加工,达到去除工件表面熔渣的目的;第二工位采用立式砂带表面研磨技术,通过作用于工件表面的单向、高速磨削,起到去除竖立的毛刺或工件表面清理、研磨的作用;第三工位采用万向旋转辊筒磨头组合对工件表面进行全覆盖立体式研磨加工,达到去除残余和二次毛刺的目的,并使工件表面内孔和外沿锐边实现均匀一致的倒圆角效果。三个工位可以并联运作也可进行单独控制,可以依据加工要求和工件的不同原始状态,单独调控其加工参数和加工模式。

新的加工技术装备必将带来不同以往的效果,相比于传统的打磨设备来说,这台新设备破解了熔渣去除的工艺难题;相对于先进的生产线而言,尽管其单面加工模式使之在加工效率上还无法与它匹敌,但是新的加工技术装备集整个生产线的三种加工功能和研磨处理技术于一身,实现了单机化、多目标的集约式加工处理,同时大大节约了设备的占地面积。据统计,新机器加工300mm×200mm工件时可以达到每小时800件加工能力,相当于同等时间20~30人手工加工的效率。更重要的是,熔渣、毛刺去除得干净彻底,圆角更加均匀,产品外观品质大幅提升(图6),相对生产线而言,设备的采购成本也大大降低。

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