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采用電磁力壓制合成石薄板的研究
[ 發布時間 : 2007-10-18 9:03:38 ] 瀏覽次數:
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劉建平 山西省五臺縣益通節能技術研究所
摘要：采用電磁鐵與壓縮彈簧組裝于壓具鋼板上的結構，并用單相半波整流方式使其產生推移式的壓制與振動過程;可提高合成石薄板的致密性，并使其具有微量的磁性，也可降低其成型設備的造價。
關鍵詞：合成薄板電磁鐵彈簧半波整流推移振動磁化 1引言 目前，用真空振動成型機壓制成立體的荒料再鋸切成薄板的合成石板材，以其柔和的觀感和耐磨、耐滑的優點，使其在建材領域成為走俏的裝飾產品。在廣東省通稱為崗石的合成石，以其微晶的產品為主導而呈現出迅猛發展的勢頭，并在雙軸混料機混合微粒石料的混合料，混料后期進行花紋配制和成型設備的研制方面取得了一定成效。但是，某些工藝改進和設備改進還需做進一步的研究。例如在其成型中預制細微條紋須運用的“形體染色，霧狀噴涂”的要點還理解不足;荒料成型中防制水印的“混勻制水，細微填充”的要素也認識不夠。尤其在具有較大市場需求的薄板成型設備的研制方面，似乎在其接近于-1.0kg•f/cm2的真空度、1.0kg•f/cm2的壓強和70Hz的振動頻率的較強機械力組合作用的程序中約束了思路的擴展，始終延用傳統的氣動壓制和液壓振動的模式，因此使其成型設備的價位居高不下。對這種1.0-2.0cm的厚度和密實度大于2.5沙耐的料體壓縮量小于1.0cm的薄板成型，可否用一種創意而將電磁力直接作用于壓具的鋼板與其鋪料的鋼板之間，利用其兩塊鋼板固有的導磁性而用電磁吸引力進行薄板成型呢?可否利用石料中一般含有0.3%左右的Fe2O3成份，在其與粘合劑混合而壓成的板材上具有微量的磁性呢?對此問題的研究，對降低設備造價和提高產品內在品質等方面具有多重的意義。 2用電磁力壓板的因素分析 現行的薄板成型機采用的氣壓和液壓的作用力，歸根到底是使其壓具底面的鋼板相對于鋪放混合料的模板產生壓制與振動力，使其間的用聚酷樹脂混合的散狀料成為帶有豁性的薄板體。從電工技術的角度并抽象地觀察，相對的壓具與鋪料板的兩塊鋼板恰好是理想的導磁回路與相互間宜于進行電磁吸引的磁鐵結構。其邊長是125cm以上的平板尺寸相對其間2.0cm左右的空隙尺寸的比例是前者遠遠大于后者，用電磁吸引力進行兩者吸合的基本條件是具備的。若在壓具的鋼板上裝設6一12個電磁鐵，分別經由電磁鐵的中柱鐵心，混合料、鋪料板，壓具鋼板和電磁鐵的外部鐵心構成導磁回路，或經混合料、鋪料板與相鄰的中柱鐵心構成導磁回路。參照常規的盤式電磁鐵的吸力與其勵磁安匝的平方成正比，而與間隙的平方成反比的計算公式，若使其間隙為2.0cm的電磁鐵瞬間產生6000kg•f的吸力，其電磁容量僅為2skvA左右。對于8%左右的不飽和聚醋樹脂與粒徑為4.0mm以下的石料混合的散狀混合料，其薄板致密的主要因素在于真空度，振動頻率和壓制中的揉動力。采用6個電磁鐵及其依次并循環地導電順序，恰好以其振動壓制中的波動特點適應了薄板成型而致密的需求。采用單相半波整流或直流斬波方式提供脈動電流，并用裝設于壓具側邊或上側的壓縮彈簧的彈力配合而構成的電磁振動成型裝置，其脈波電流與其導磁回路是其產生電磁吸力及振動力的必要條件，壓縮彈簧的彈力與其較小的壓制厚度是形成強振動力的充分條件。壓縮彈簧在限定距離時的彈力相對電磁鐵的平均吸引力保持在1-3：6的比例時，其電磁鐵的脈動電流在截止時段失去吸力的瞬間則利用彈簧力將壓具微量抬起，從而由其配合作用產生100Hz以上頻率的高頻振蕩過程。這種用電磁鐵與彈簧的方案，不僅避免了采用氣壓與液壓兩套系統的復雜性，同時使其裝置的體積與其造價大幅度地降低。尤其是這種電磁振動壓制過程兼有的磁化性能，利用其石料中必有的含鐵成份與顏料中的含鐵成份，使其壓實的板材仍保持有微量的磁性。 3電磁振動裝里的電氣控制 采用6只普通晶閘管或整流管以分別的單相半波整流方式構成其電磁鐵的主電路，使其在三相交流電源的每相的正半波或負半波時分別經一只晶閘管而構成脈波式的通流回路。如圖1主電路原理圖所示，石只電磁鐵對應的Wab, Wac, Wbc, Wba, Wca和Wcb 6只電磁線圈，依次與D1、D6, D2, D4、D3和D5 6只普通晶閘管分別相聯而構成單相半波可控整流電路。在主接觸器J}閉合與各晶閘管加觸發脈沖時，各電磁線圈分別經一只晶閘管流通近于半波的電流。由于三相電源電壓互差120°相角和三只晶閘管的正向通流及其三只晶閘管的負向通流，使6個電磁鐵線圈按上述順序形成依次并循環導電的規律，在各個時間段內至多有三個線圈保持通流，因此形成了逐步推移的電磁鐵依次作用的過程。這種依次間隔600電角度導通并接近于180°電角度的半波通流形式，形成了3600電角度內6個電磁線圈各循環通流一次的導電規律，因此形成了每秒50次的壓具鋼板以波紋形態進行推移壓制的特點。利用該電磁振動特有的推移壓制力，很可能一舉克服薄板成型往往低于荒料成型的壓制效果的重大缺陷。 本型電控裝置可采用6只整流管分別進行其單相不可控的半波整流，并配用一種曲折移相型調壓器進行其電壓量的調節，以此避免諧波損耗較大和功率因素較低的缺陷。在其電磁線圈分別與電容器采用串聯補償方式時，其輸人的容量可降低30%以上，并可相應提高電磁壓制力。采用可編程序控制器與傳感器可構成自動控制系統，在電磁鐵的電壓調節與對應薄板壓制中及時調節其參數，并在1.2-2.5min的推移壓制和整平壓制中，保證其壓制薄板的密實性與其厚度的均勻性。 4電磁振動成型裝置的基本結構 該型裝置成型的薄板宜采用245 x 125mm的規格，其厚度在1.0-2.5cm之間。6只電磁鐵為方形或圓形的鋼制盒狀體，其中柱鐵心上套裝電磁線圈，并分成兩排裝置于壓具鋼板的上面。壓具的鋼板對應于磁鐵的外沿對應開孔，并將其外側鐵心與壓具鋼板緊固為一體。結構為套筒與活塞形并在其中套裝壓縮彈簧的彈力器，分別裝設于壓具的兩邊的下側而用其彈力在非通電時將壓具抬起，使得鋪放混合料的模板在其下部的空隙間方便地進行傳輸。由4-6個彈力器支撐壓具并與電磁鐵配合形成較大振動力的結構，在通電時壓具克服彈力而對鋪料板進行電磁吸引力，并在其間的間隙逐漸縮小時增大其壓制力。真空箱的結構與現行的實體面材人造石的真空箱的結構基本相同，兩端的密封門采用垂直提升形式時，可與兩端相連的傳動輥相接而成流水線。配用的真空泵的功率也相對減小，抽制真空的參數依然以接近-1 kg•f/cm2為標準。 5結束語 電磁振動型薄板成型裝置采用單相半波通流的電磁鐵與壓縮彈簧配合的方式，以其特有的壓制力、振動力、推移力和磁化力四種作用力進行合成石薄板的成型，有效地克服了現行的合成石薄板的致密性不夠與往往變形的缺陷。單相半波通流的電磁鐵與彈簧配合產生振動力的方法看似簡單，但它利用三相電源的相角差與壓具等鋼制件固有的導磁性，以簡易的結構及較低的制造成本構成了適宜于巖石材料成型薄板的一種高性能的成型設備。對合成石薄板成型而致密的問題，本文作者就如何產生適量的推移力或稱其為揉合力的壓制方式堅持了多年的研究，并在雙螺旋推壓及振動延壓的擠壓成型和組合瓦形板的振動滾壓成型的小型試驗中摸索出產生揉動力的規律，總結出其振動頻率和快速的揉合力是薄板致密并消除內應力的經驗。 總之，用電磁鐵及其依次并循環的通流方式使其壓具鋼板形成的推移并振動的壓制方式，其間運用了一種剛柔相濟的理念及做法，對包括瓷磚在內的合成石薄板成型可能具有更型換低的意義。 |
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