集塵式無水工藝在磨邊倒角機中的應用

摘 要:針對目前陶瓷生產中普遍采用水冷加工陶瓷磚的加工工藝，造成陶瓷磚加工優品率低、生產效率不高、能耗高、污染大等問題，本文介紹了一種新型陶瓷磚生產加工工藝——集塵式無水工藝，并對其工藝特點及所能達到的經濟效益進行了詳細分析。最后，從技術標準戰略的角度提出了推行應用該工藝的三種方式。

關鍵詞:集塵式無水工藝;磨邊倒角;標準化戰略

1 陶瓷磚磨邊工藝現狀

磨邊倒角加工是陶瓷磚生產的重要環節，該工藝的優劣直接影響著陶瓷磚4條邊和4個倒角的表面加工質量(如崩瓷、鋸齒邊、光滑度等)。長期以來，國內外陶瓷磚加工都采用水冷卻磨削工藝，這種工藝具有以下問題:

(1) 大量陶瓷磚磨削粉塵隨冷卻水或空氣排出，耗水量大，陶瓷粉塵不能得到回收利用，增加了污水處理負擔;

(2) 冷卻水影響了陶瓷磚的表面質量，增加了烘干工序，降低了陶瓷磚的生產效率;

(3) 采用上下同步帶傳輸，陶瓷磚定位不精確(壓不緊、壓不到位)，造成陶瓷磚對角線尺寸不穩定、成品率低、設備耗能大等問題。

2 陶瓷磚磨削工藝研究概況

由于陶瓷材料的高硬度和高脆性，被加工陶瓷元件大多會產生各種類型的表面或亞表面損傷，這會導致陶瓷元件強度的降低，進而限制了大材料去除率的采用。對陶瓷高效磨削加工而言，根本目標就是在保持材料表面完整性和尺寸精度的同時，獲得最大的材料去除率。目前陶瓷的加工成本已達到整個陶瓷元件成本的80%～90%，高加工成本以及難以測控的加工表面損傷層限制了陶瓷元件更廣泛的應用[1]。

1989年，T.G Bifano明確提出加工脆性材料的延性域磨削新工藝，認為采用高剛度高分辨率精密磨床，通過控制進給率，就可使硬脆材料以延性域模式去除材料。

1993年，Inoue等人用120#金剛石砂輪磨削RESN的實驗結果表明，在170m/s 速度下，工件表面崩裂的比例由25m/s的48%降到12%。

1994年，Kovch等使用陶瓷結合劑金剛石砂輪在160m/s速度下磨削陶瓷，獲得5100的高磨削比。1996年，Malkin等進行的研究則進一步說明，高速超高速磨削中的表面破碎減少，塑性流動顯著增加，可能與在較高磨削溫度下所形成的玻璃相有關。

1999年，國防科技大學柯宏發等人提出，在對陶瓷進行半延展性磨削時，由于陶瓷的導熱性能較差，冷卻液的迅速冷卻會加大陶瓷的脆性，導致表面產生微裂紋。如果要獲得良好的加工表面，應不使用冷卻液，以使陶瓷盡可能以塑性變形的方式去除。

2005年，由廣東科達機電股份有限公司負責起草的行業標準JC/T 970.2-2005《陶瓷瓷質磚拋光技術裝備第2部分:磨邊倒角機》正式開始實施，該標準中磨邊倒角機采用傳統水冷卻磨邊工藝。

2006年，根據國防科技大學柯宏發等人提出的理論，包括廣東一鼎科技有限公司在內的部分陶瓷磚加工設備生產企業開始應用無水風冷工藝加工陶瓷磚。

3 集塵式無水工藝

3.1工藝特點

集塵式無水工藝通過采用風冷磨輪技術，并集中收集陶瓷磨削粉塵，從根本上解決了傳統水冷工藝帶來的問題:

(1) 無水工藝解決了耗水、水污染以及水冷卻加工陶瓷磚需烘干、陶瓷磚品質降低等問題;

(2) 通過對陶瓷粉塵的回收利用，達到了節能減排、資源循環利用的效果;

(3) 陶瓷磚經干式磨邊倒角機加工后無需烘干，可直接包裝出售，提高了陶瓷磚的生產效率。

但是，無水工藝面臨磨邊輪無水冷卻的狀態下金剛石的高溫碳化問題，以及磨削粉塵吸收、磨削陶瓷磚對角線缺陷等等問題。集塵式無水工藝從設計到工藝的系列創新解決了上述難題，與傳統水冷工藝相比，集塵式無水工藝具有以下特點:

(1) 利用無水磨邊風冷式工藝替代傳統水磨水冷卻方式，減少了陶瓷磚烘干工序并節省了能耗;

(2) 結構上把上下同步帶傳動方式，改為上壓梁氣動雙排錯位壓輪、下同步帶方式，具有使用穩定、耐久，無需用戶調節等優點。壓輪壓梁取代了傳統的上同步帶結構，取得了突破性的創新;

(3) 采用上壓梁氣動雙排錯位壓輪式結構，解決了因磨邊頭增多而出現的對角線不穩定的難題，同時因磨邊頭可以增多，也解決了產量達不到水冷磨邊的難題;

(4) 對磨邊輪布局進行了創新修改，在磨邊輪中加裝倒角裝置。采取磨邊→倒角→精磨邊→精修邊→倒角工藝替代原生產工藝:磨邊→精修邊→倒角。中間倒角磨去磚體表面釉質層，巧妙地將釉面、陶質的加工層分離加工，解決了崩釉、崩邊等現象，實現了工藝的創新;

(5) 生產線添加了除塵器，除塵率達到99.9%，而且粉料可全部回收再利用，減少了無水處理環節，實現了節能降耗、清潔環保;

(6) 出風口選擇合理上位，分離了粉塵和磨料殘渣，實現粉塵直接回收利用。風道與大梁一體，使設備維護、調整更為方便。同時也節省了風道所需材料，更加節約資源;

(7) 采用雙座隔離防塵罩，有效降低了磨邊時發出的噪音;

(8) 調節座采用T型直調，解決了傳統燕尾槽磨邊時尺寸不穩定的問題。

3.2經濟效益分析

通過大量研究、生產測試和統計，集塵式無水工藝可以產生以下經濟效益:

(1) 與水冷卻工藝相比，優品率從95%提高到97%;

(2) 單線磨邊產量可達6000㎡/天;

(3) 無水磨邊倒角生產線對傳統的水磨方式、上下壓帶方式等進行了大膽改進，加工陶瓷磚對角線誤差低于5‰;

(4) 采用集塵方式，將磨削粉料回收再利用，除塵率達99.9%。根據統計，在日產10000㎡/天情況下，磨邊后粉料回收重量約為6t。按400條生產線一年計算，回收粉料876000t;

(5) 按照目前普通的用氣量，干燥器每條生產線每天約需煤4t， 400條線一年用煤節省584000t，同時，SO2、SOD排放為零;

(6) 無水磨邊代替水磨磨邊，傳統水磨方式耗水量每條生產線耗水量為5t/天，按目前400條線一年用水量計算，每年節約用水量 730000t。

4 技術推廣應用

自我國加入WTO以來，標準在社會經濟中的作用日顯重要，國家和各級地方政府相繼出臺標準化戰略，先進技術轉化為標準，為經濟社會服務是其中的重要內容。

集塵式無水生產工藝是集合了多種專利的先進生產技術，通過陶瓷磚生產企業的大量生產實踐，該系列技術已日趨完善。在當今信息化時代，知識產權與標準是高度相關的，通過走“技術專利化、專利標準化、標準全球化”道路，才能提高產品科技含量，提升自主創新能力和國際競爭力。標準的轉化可以通過以下三種方式進行[2]:

(1) 企業標準

在這種模式中，企業是標準的制定者和標準化活動的管理者，負責技術標準的全面服務(制定、執行、測試、認證等)，并獨立出資。企業獨自享有知識產權，其他企業若使用需繳納高額費用。標準的收益歸該企業所有，標準形成的規范文件，供本企業內部使用。

(2) 聯盟標準

在政府引導下，由相關企業作為技術標準的發起者，在遵循市場制度的前提下，依照國家政府部門頒布的相關法律政策，企業聯盟共同發起創立技術標準。

(3) 國家標準或行業標準

根據我國的標準化戰略政策，由相關企業或技術機構申請對現有的行業標準JC/T 970.2-2005《陶瓷瓷質磚拋光技術裝備第2部分:磨邊倒角機》進行申請修訂，以推動陶瓷加工先進技術的發展，適應現今陶瓷加工的新形勢。

通過與其他磨邊生產線先進技術進行整合，對傳統的水冷磨邊倒角機進行升級改造，通過標準的轉化，將有助于本產品在陶瓷行業乃至全國范圍內得到推廣，推動我國陶瓷加工設備產業結構升級及先進技術的發展，從而大力推進我國節能、環保政策，早日實現“十一五”節能目標。

參考文獻

[1] 中國工控網.陶瓷材料磨削加工的技術研究與發展現狀.

http://ww.gongkong.com.

[2] 中國標準化研究院.科技成果轉化為技術標準的三種模式.

http://finance.sina.com.cn.