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鄭州華晶金剛石股份有限公司

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關鍵詞 涂附磨具 , 金剛石 , 砂帶|2014-04-30 09:58:32|來源 中國涂附磨具網
摘要 摘要:本文從生產規模和應用領域分析了涂附磨具的發展現狀,介紹了原材料和新產品近幾年的進步,展望了涂附磨具的發展趨勢。1.中國涂附磨具的現狀

  摘要:本文從生產規模和應用領域分析了涂附磨具的發展現狀,介紹了原材料和新產品近幾年的進步,展望了涂附磨具的發展趨勢。

  1. 中國涂附磨具的現狀

  我國的涂附磨具是在解放后才發展起來的。1960年,在上海砂輪廠建成了當時我國最寬(1000mm)的平跑式干磨砂布生產線。1964年,從民主德國引進的懸掛干燥式砂布砂紙生產線在鄭州的中國第二砂輪廠建成。從80年代初至90年代中,中國第二砂輪廠和上海砂輪廠先后從聯邦德國引進了成套涂附磨具生產線,使我國涂附磨具產業實現了質的飛躍。從20世紀末開始,我國涂附磨具生產規模不斷擴大,廠家眾多,品種齊全。如今,我國成為世界涂附磨具第一大國。

  1.1 生產規模

  近年來,雖然受到全球金融危機的影響,但我國涂附磨具仍保持持續增長(見圖1)。2012年我國涂附磨具的出口保持較高增速,金額達2.47億美元,增幅10.9%,創歷史新高;進口增速趨緩,進口額較去年同期增長13.2%,進口量增長0.56%,但進口額全年保持增長說明所進口產品的附加值仍在增長。
 

圖1 我國涂附磨具的持續增長

圖2 中國涂附磨具的進出口總量

         表1至表4 為2012年我國各類涂附磨具產品在總產量中所占比例。2012年我國涂附磨具的年產量近4億m2。在品種上,紙頁、頁輪頁盤、布帶所占比例居前三位,分別是52.12%、20.6%和13.44%。


  中國涂附磨具主要制造商包括:湖北玉立砂帶集團股份有限公司、江蘇三菱磨料磨具有限公司、白鴿磨料磨具有限公司、湖北通城縣寶塔砂布廠、淄博四砂泰山砂布砂紙有限公司、佛山市順德區小太陽砂磨材料有限公司、常州市金牛研磨有限公司等。2012年,生產集中度不斷提高。從制造企業看,湖北玉立、江蘇三菱、江蘇鋒芒、淄博泰山和常州市金牛的生產量占總產量的55.6%;從制品企業看,四川固銳、臨沂三超、浙江一達、上海五子方和安徽兄弟產量共計2135萬m2,占總產量的84.4%。

  1.2 應用領域


  涂附磨具主要應用的領域包括:人造板、汽車工業和鋼鐵行業。

  我國人造板產量每年遞增,到2010年占全世界的47.3%(見圖3)。每立方米人造板平均需要砂光的表面約200 m2,按每平方米砂帶可以加工1000 m2人造板計算,2012年中國需要砂帶2860萬m2。

圖3 世界及我國人造板產量

  在汽車工業中,每輛車身約需砂紙40張,按2012年中國汽車產量約需7.7億張,約合5000萬m2。(圖4)
   

圖4 我國汽車年產量

         在鋼鐵行業中,鋼板需要涂附磨具砂光其表面,根據國外統計每噸鋼鐵需要消耗涂附磨具0.7~1 m2。按照2012年中國粗鋼產量7.16億噸計算,按照10%的型材計算需要涂附磨具約5000萬m2。(圖5)
 

圖5 世界及我國鋼鐵產量


  2. 近年來中國涂附磨具的進步

  2.1 原材料的進步

  涂附磨具的原料包括:磨料、樹脂和基體。

  2.1.1 磨料的進步

  經過磨料磨具標準委員會的不斷努力,磨料的標準化逐步推廣,涂附磨具用磨料的標準的制定促進了涂附磨具的發展。另外,煅燒磨料、涂覆磨料和堆積磨料的應用提高了涂附磨具的性能。

 ?。?)磨料經過特定溫度的高溫煅燒后,存在于磨料中的雜質被析出或汽化,使磨料品質變的更加純凈、顆粒表面更粗糙,從而大大的提高了磨粒的親水性,而且在煅燒后,使磨料在破碎過程中產生的微裂紋得以彌合,也大大提高了磨料的韌性和強度。
       (2)磨料經過鍍覆可提高使用性能,鍍覆的形式包括:金屬鍍覆、陶瓷鍍覆、樹脂鍍覆和偶聯劑鍍覆。
       (3)鋯剛玉
       (4)堆積磨料從外觀上看是由一系列粗大的磨粒構成,而實際上每個大磨粒都是由很多微細的氧化鋁或碳化硅磨料組成。磨料顆粒通過高強度粘結劑牢固地粘貼在基體上,而顆粒上的微細磨料是隨機排列的,這樣在整個磨削過程中顆粒就一點一點地磨損,殘砂隨機脫落,露出嶄新的完整磨料繼續工作,形成的多層磨料磨削提高了砂帶的使用壽命。這種多層次連續作業的磨削方式大大優于傳統的靜電植砂和重力植砂方式,將磨料單層分布在基體表面形成統一排列的砂面來達到磨削的目的。

  2.1.2 樹脂的進步

  樹脂品種不斷增加,專門化的底膠、復膠、浸漬液逐漸擴大,生產廠家逐漸集中。主要生產廠家包括:濟南圣泉、廣東太爾和常州東南;其中濟南圣泉酚醛樹脂產量亞洲第一,全世界前五。另外,脲醛樹脂、環氧樹脂、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇和橡膠乳液都有了廣泛的應用。

  2.1.3 基材的進步

  基材的發展趨勢為:

  純棉砂帶基布→滌棉砂帶基布→高強度聚酯砂帶基布→聚酯/尼龍無紡布。
       淀粉漿料→淀粉/樹脂混合漿料+PVA漿料→全樹脂漿料
       基紙

       2.2 裝備與生產線
       2.2.1 基布處理線
       2.2.2 懸掛式砂帶線
       2.2.3 在線監測裝置與設備
       2.2.4 百葉片自動生產線
       綿陽中研磨具有限責任公司制造的設備已經達到每分鐘生產4英寸72頁砂頁盤18個。

  2.3 新產品

  涂附磨具的產品在市場的推動下不斷更新,例如:人造板專用超寬砂帶,無紡布砂帶和頁輪,鋯剛玉重負荷砂帶/砂布,堆積磨料砂帶,聚酯薄膜研磨拋光砂帶,金剛石CBN砂帶。

  2.3.1 人造板專用超寬砂帶

  超寬砂帶制造使用專用聚酯布基,采用聚酯布基定型和抗靜電處理技術、碳化硅磨料整形技術,解決了砂帶在磨削過程中的易打折、斷帶和靜電吸附問題,滿足了超寬砂帶對緯向強度和硬挺度、人造板砂光對光潔度以及平整度的特殊要求。超寬砂帶具有磨削效率高,耐磨性能好,抗靜電、防堵塞,加工工件光潔度高的特點,適用于超寬人造板的砂光,磨削性能達到了國外同類產品的水平。

  2.3.2 鋯剛玉重負荷砂帶/砂布

  采用布基高強度耐高溫處理技術、鋯剛玉磨料專門植砂工藝技術、酚醛樹脂高溫高強耐沖擊改性及膠粘劑工藝配方、防燒傷防堵塞涂層技術,解決了砂帶變形、粘結強度低、磨削過程中脫砂快的問題。鋯剛玉重負荷砂帶/砂布具有磨削鋒利,壽命長,不易燒傷和堵塞,產品性價比高的特點,磨削性能達到國際知名品牌的產品水平。

  2.3.3 堆積磨料砂帶

  堆積磨料砂帶是近幾年出現的一種新型磨削工具,它具有磨削效率高、磨削性能穩定,磨削精度好和使用壽命長等優點,因此能滿足各種高密度材質和金屬、合金的磨削和拋光,是精密研磨的首選工具。堆積磨料砂帶是由很多尺寸精確的微粉,通過制造粘結在一起形成一個大的適合需要的磨料顆粒,然后通過先進的靜電植砂技術,將磨料均勻地“種植”于特殊處理的基體上而精制而成的一種高強度砂帶,因而能像固結磨具一樣,在磨削過程中磨鈍的磨料在離心力的作用下不斷地脫落,從而露出新的砂粒,這樣可以穩定地工作。堆積磨料砂帶將磨料進行了聚合,所以單位面積參加磨削的磨料更多,從而延長了使用壽命。一般堆積磨料砂帶的使用壽命是普通砂帶的1~3倍。砂帶壽命長,這樣可以減少頻繁更換砂帶的次數和對砂光機的調整,節省了時間,同時也避免造成加工工件質量波動,提高加工效率和工件加工質量,確保產品質量的穩定性、可靠性。

  2.3.4 聚酯薄膜研磨拋光砂帶

  深加工的磨料通過特殊的植砂方式,均勻地植于薄膜表面而精制成的一種高檔涂附磨具。由于聚酯薄膜屬于一種非極性材料,表面特別光滑平整,所以對合成膠的要求特別嚴格。聚酯薄膜砂帶是以高強度的聚酯薄膜為基體,以特殊改性的合成樹脂為粘結劑。它將涂附磨具工作范圍延伸到精密拋光領域,為微量高精度拋光提供了可能,薄膜基的研磨產品已經在各個精密加工行業獲得了廣泛的認可。目前精密研磨已廣泛應用于不銹鋼類零件﹑造紙機械﹑印刷業﹑銅箔業﹑汽車業等相關工件時進行精密拋光。

  2.3.5 金剛石和CBN砂帶

  超硬材料比普通磨料要貴得多,但從高性能、高壽命、高性價比考慮,使用超硬材料砂帶才是高效率、高效益和高性價比的工具。金剛石砂帶用于石材、玻璃、陶瓷、單晶硅、多晶硅、合成材料、硬質合金、鋁合金等硬脆材料復雜形面的磨拋加工。CBN砂帶用于各種鐵基合金、鈦合金、不銹鋼、高溫合金、(鎳基和鈷基合金)等硬韌難加工材料及復雜形面工件的磨拋加工。 

  2.3.6 砂帶磨削的理論研究

  大面積板材的精磨拋光
       金屬帶材或線材的連續拋磨加工
       大型發電機轉子、發動機曲軸等
       工件的外圓表面加工
       汽缸、石油管道、壓力容器
       等工件的內圓表面加工
       飛機發動機葉片、汽輪機葉片等
       復雜異型工件的拋磨加工

  3. 發展趨勢

  涂附磨具未來的發展趨勢包括先進技術的應用和相關裝備的提升。先進技術包括:高強度重型原紙的開發和應用、高強度全聚酯布及其處理技術的開發、低溫快干粘結劑的開發和應用、無色粘結劑的開發和應用等;相關裝備的提升包括:涂附磨具生產線設備的自動控制、涂層的精密控制(包括射線測厚)、集成測控技術研究,原布處理裝備的開發和研究,砂帶轉換設備自動化、數字化的研究和開發,超硬材料(人造金剛石和立方氮化硼)涂附磨具專用生產線的開發和高分子薄膜涂附磨具專用生產線的開發。

  3.1 金剛石和CBN砂帶:用于高速、高硬鋼;硬質合金;玻璃;熱噴涂合金;工程陶瓷的磨削加工
       3.2 鋯剛玉和陶瓷磨料砂帶:重負荷磨削加工
       3.3 無紡布砂帶和砂輪:高光潔度、高精度的磨削加工
       3.4 聚酯薄膜砂帶:應用于硅片、太陽能板、計算機硬盤、發動機曲軸軸頸等高光潔度、高精度的磨削加工
       3.5 新型原材料的發展與應用
       3.5.1 高強度重型原紙的開發和應用
       3.5.2 高強度全聚酯布及其處理技術的開發
       3.5.3 低溫快干粘結劑的開發和應用
       3.5.4 無色粘結劑的開發和應用
       3.5.5 無機高分子材料的開發和應用
       3.6 涂附磨具的新技術和新工藝
       3.6.1 低溫快干新工藝的開發
       3.6.2 原布處理新型工藝的開發
       3.6.3 涂附磨具生產的綠色環?;?br />        3.7 新設備與生產線的發展與應用
       3.7.1 涂附磨具生產線設備的自動控制、涂層的精密控制(包括射線測厚)、集成測控技術研究
       3.7.2 原布處理裝備的開發和研究
       3.7.3 砂帶轉換設備自動化、數字化的研究和開發
       3.7.4 超硬材料(人造金剛石和立方氮化硼)涂附磨具專用生產線的開發
       3.7.5 高分子薄膜涂附磨具專用生產線的開發

  參考文獻

  1 高丙元. 沉舟側畔千帆過 病樹前頭萬木春——談涂附磨具制品企業的發展態勢[J]磨料磨具通訊,2012, 9:10~11.
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       3 鄒文俊. 步步為營涂附磨具行業發展攻略[J]機械工程師,2009, 4:15~18.
       4 安建民,王光祖,劉金昌. 超硬材料涂附磨具[C]高性能防腐蝕涂裝及表面保護技術的應 用與發展——第16屆全國表面保護技術交流會論文集,2011:56~59.
       

  作者簡介:鄒文俊 男,1961年1月生,河南工業大學材料學院院長,教授,博士,碩士生導師。國家磨料磨具標準化技術委員會委員,涂附磨具分技術委員會副主任,中國磨料磨具行業專家委員會副主任。
 

 

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