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微晶石板材的三大特點

[ 發布時間 : 2006-10-20 8:59:55 ] 瀏覽次數:

一、微晶石的磨拋工藝特點 

　　微晶石板材是由特定組份的玻璃顆粒在高溫下燒結而成，其內部組織結構為玻璃相和結晶相共存，兩者的比例決定了材料的理化性能和表面特性。微晶石內部結晶相是從玻璃顆粒界面開始向中心生長，由于晶體生長方向各異及兩種巖相組織共存，從而形成絢麗的表面花紋。由于微晶石是在高溫下燒制而成，玻璃顆粒在高溫下呈熔融狀態，顆粒之間搭接空間所存在的空氣以及顆粒內部原有的氣泡被封閉在內無法排出從而在內部形成大量的氣孔。這些氣孔如出現在微晶石表面，即成為其表面缺陷，造成廢品。與此同時，在熔融狀態下，由于表面張力的作用，其表面形成一個“火拋光”表層，其厚度僅有幾十微米，光澤度在70度以上。這層極薄的表層組織將內部氣孔完全覆蓋，從而確保了微晶石表面的裝飾效果。故這層極薄的表層組織對微晶石表面質量極為重要。微晶石這種獨特的組織結構，使之在磨拋和切割加工時具有獨特的工藝性，不能簡單套用天然石材的加工工藝相應的加工設備也應適應這種工藝變化。 

　　天然石材的研磨拋光，其目的有兩個，一是為了獲得表面的平整度，二是為了獲得表面光澤度。而微晶石板材，由于其特有的內部和表層組織結構，它的表面平整度必須在板材燒成過程中形成，不能通過后續的研磨來糾正，否則會破壞表層組織，使內部氣孔暴露出來，嚴重影響板材表面的裝飾效果。所以在其磨拋過程中，必須完整保留這一層組織，故要求磨削量非常小。所以微晶石板材的磨拋實際上只是為了獲得所要求的表面光澤度。另外，在板材燒成過程中，由于溫度變化，其表面不會是一個理想的平面，故在其磨拋過程中，為保證表面各處的磨削量均勻，磨具必須具有隨動功能，也即所謂的“仿型”功能。故微晶石的磨拋工藝特點可總結為“仿型淺磨削”工藝。這是有別于天然石材的獨特之處。  
                   
　　二、常用磨拋設備特性分析   
                    
　　目前，微晶石板材的磨拋設備基本沿用了天然石材的磨拋設備，常用的有手扶磨機、單頭橋式磨機和多頭連續磨機。另外磨頭的型式又有固定法蘭式、萬向式、行星式、搖擺式等型式。磨具種類有金剛石磨具、樹脂磨具、軟性磨具等。下面結合微晶石磨拋工藝分析一下各類設備的特點，以便根據微晶石的工藝特性，正確選擇加工設備。  
                      
    1、多頭連續磨機                                
    多頭連續磨機是為適應石材大批量生產面開發出的自動連續生產設備，其優點是生產效率和自動化水平高，大幅度提高了石材磨拋效率。但連續磨機也存在以下一些弊病。 
                         
　　目前所有多頭連續磨機結構大同小異，即板材由皮帶帶動作縱向運動，磨頭由擺動橋梁帶動做橫向往復運動。此時，磨具在板材上的的軌跡為一波浪型，如果考察磨具上一粒磨料的運動軌跡，即為由一系列的圓組成且圓心為“之”字型的軌跡組合。通過幾何作圖，觀察各個圓的重疊部分軌跡疏密程度，可看出：在橫向運動方向，板材邊緣軌跡最疏，中心次    之，而介于兩者之間的區域軌跡最密。由此可以看出，兩側的磨削量要小于中間部分。另外，觀察縱向運動軌跡，軌跡的密集重疊區呈現明顯的波浪型。由此可以看出，由于連續磨機固有的結構和工作原理，其橫向和縱向的磨削量都不均勻。要改善磨削的不均勻性，可采取以下措施：盡量選用梯形磨具而不用矩形磨具；使磨頭做正弦往復運動，以便增加磨頭在兩邊的磨削時間；使磨盤的直徑成板材寬度的整數倍；提高擺動梁的往復頻率；使各個磨頭做橫向運動的時間不一致，最好是交錯運動。以上措施除前幾條外，后兩條就目前來講，實現起來比較困難。此乃連續磨機弊病之一。 

　　另外，磨削工藝參數：即磨削壓力、磨盤轉速、進給速度直接關系到磨削效率、磨削質量和磨削成本。根據巖石磨拋學理論，磨削進給速度對磨削效率沒有影響，但與磨具的磨損率呈正比關系。磨盤轉速與磨削效率和磨具磨損率呈正比關系。而磨削壓力也與磨削效率和磨具磨損率呈正比關系，但對后者的影響更大。所以，在選擇正確的工藝參數時，應盡可能采用低的進給速度和低的磨削壓力，而磨削壓力的下降對生產效率的影響可通過提高轉速來補償。而且，在粗磨階段和精磨階段，應采用不同的工藝參數。而這些手段，目前連續磨機無法實現。此乃連續磨機弊病之二。 

　　連續磨機工作時，其板材的的進給是連續的，在板材的磨拋過程中，無法監測板材表面的磨拋效果，只能在出口處檢查，使得質量控制處于滯后狀態，從而造成廢品或返工。而且一個磨頭出現問題，全線都要停車。此外連續磨機運行和維護成本也較高。此乃連續磨機弊病之三。 

　　2．手扶磨機 
　　手扶磨機是傳統的石材磨拋設備，具有悠久的歷史。其結構簡單、價格低廉、易于操作。特別適合小批量作業。由于采用單頭曲柄機構，其磨削過程中，磨削軌跡可隨意調整，并且可隨時觀察板材表面的磨削情況，隨時調整磨削參數。此為手扶磨機的優勢所在。但目前大多數手扶磨機磨削轉速不能調整，磨削壓力和磨頭移動速度均為人工控制，具有很大的隨意性，工人的操作水平對產品質量影響較大。另外，由于生產效率低，工人勞動強度大，無法形成批量規模生產。此為其劣勢所在。 

　　3．單頭橋式磨機 
　　此類設備結構型式有兩種。一種是橋固定，工作臺移動；另一種為工作臺固定，橋移動。這兩種結構型式比較，后者較為合理。因為首先在工作臺面積相同情況下，后者占地空間要小。其次移動式工作臺不可能做的太大，限制了磨削尺寸范圍。還有工作臺在磨削過程中希望有較好的穩定性，而移動式工作臺買穩定性不利。 
  
　　從控制方式來講，有全自動和半自動之分。所謂全自動方式，即人工設定參數以后啟動磨機，磨機即按程序自動完成所有操作。而半自動方式，即在磨削過程中，磨機的每一步動作均有人工控制。       
        
　　從控制水平來講，較理想的應該是三大磨削參數均可無級調節，以適應各種板材和各道工序的不同需要。而且，運行軌跡可人為設定。                     
    
　　單頭橋式磨機在繼承手扶磨機優點的基礎上，由于采用了自動化控制，減少了磨削過程中人為的影響，確保了磨削質量的提高。其生產效率要高于手扶磨機，但單臺生產能力低于連續磨機，這是其劣勢所在。 
    
　　三、設備選型原則  
                           
　　通過以上三類設備的比較可看出，從巖石磨拋理論機理及微晶石磨拋工藝特性來看，單頭式磨機，特別是橋式單頭磨機是最理想的磨拋設備；而從生產效率來看，連續磨機具有無可比擬的優勢。但從綜合效果來看，筆者認為單頭橋式磨機是最佳選擇，生產效率低的矛盾可通過集群布置的方式解決。而且，這種工藝布置，對生產產量的調整比較靈活，也便于維護保養，運行費用低于連續磨機。
  
　　根據以上理論，結合多年微晶石磨拋實踐經驗，本公司開發出了組合式多頭連續磨機，該機由若干磨拋單元組合而成，每個單元自成體系，三大磨削參數均可無級調節，磨削軌跡和循環次數可任意設定，磨頭型式可按需選擇，以適應微晶石“仿型淺磨酮工藝。他們即相互獨立，又可形成一個完整的行產線，具有很強的機動性，兼顧連續磨機和單頭磨機各自的優勢，適合于各種生產規模。尤其適合于微晶石的磨拋和大規格石材板的磨拋。 

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