摘要：本文闡述目前涂附磨具行業常(chang)見(jian)的靜電植砂高壓發(fa)生(sheng)器，分(fen)析指出低頻高壓發(fa)生(sheng)器比(bi)直流高壓發(fa)生(sheng)器有較(jiao)多(duo)優點。介紹(shao)了(le)18看(kan)來作者(zhe)研制的三代產品的性能(neng)和特點。

　　關鍵詞：靜電植砂  涂附磨具

上個世紀八十年代末，原第二砂輪廠和上海砂輪廠開始由德國引進涂附磨具生產設備，靜電植砂技術由此進入中國。1992年上(shang)海理工(gong)大學研(yan)制(zhi)出國(guo)產(chan)靜電植砂技術，經過近20年的發展，我(wo)國涂附磨(mo)具行業幾乎所(suo)有的企業都采用了(le)靜電植砂工藝。

靜(jing)電植(zhi)砂(sha)是(shi)在高(gao)壓電場的作用(yong)(yong)下，砂(sha)粒(li)克服(fu)自身(shen)重力(li)，飛(fei)向帶(dai)膠基布(bu)的一(yi)種砂(sha)布(bu)生(sheng)(sheng)產工(gong)藝。在靜(jing)電植(zhi)砂(sha)生(sheng)(sheng)產線中，使用(yong)(yong)著直流和低頻交流兩種高(gao)壓發(fa)生(sheng)(sheng)器。直流高(gao)壓發(fa)生(sheng)(sheng)器一(yi)般是(shi)原來生(sheng)(sheng)產靜(jing)電噴漆、靜(jing)電植(zhi)絨的靜(jing)電高(gao)壓設備(bei)廠生(sheng)(sheng)產的。電路結構簡單，價格比較便宜。它的電場力(li)較小，適合用(yong)(yong)于P80—P320中等粗細的(de)砂(sha)布生(sheng)產(chan)。低頻交流與直(zhi)流高壓相比(bi)有以下幾方面的(de)優點：

        1、低頻高壓能夠(gou)使砂粒在電場中(zhong)產生較大沖(chong)擊力。

砂粒在交流高壓作用下，一正一反地被極化，可以比喻為拳頭縮回來再打出去，進入涂膠層時沖擊力較大，因此進入膠層較深，粘結比較牢固。且重心朝里尖頭朝外，排列比較整齊，砂布磨削鋒利，質量較好。低頻交流還可以設計適合靜電植砂的特種脈沖波形來增加沖擊力。植砂時聽到“沙、沙、沙”的飛砂聲就是砂粒沖擊的聲音。

眾(zhong)所周知，高(gao)(gao)壓(ya)電場的(de)電極板(ban)(ban)必(bi)須安裝在絕(jue)緣支架上，而絕(jue)緣支架和極板(ban)(ban)間(jian)距(ju)能夠(gou)承受的(de)高(gao)(gao)電壓(ya)是有限的(de)，過(guo)高(gao)(gao)的(de)電壓(ya)會造(zao)成絕(jue)緣擊穿、極板(ban)(ban)間(jian)隙放(fang)電打火。目前(qian)，直流高(gao)(gao)壓(ya)發生器上限100KV，低頻交流(liu)高(gao)壓上限60KV。在同等絕緣(yuan)條件下(xia)，交流高壓對地電壓較(jiao)低，擊穿的可能性(xing)較(jiao)小。

2、交流(liu)可以去除砂粒的極化。

在(zai)(zai)(zai)植砂(sha)過程中，一(yi)(yi)(yi)部分砂(sha)粒被膠(jiao)(jiao)粘在(zai)(zai)(zai)基布上，另(ling)一(yi)(yi)(yi)部分砂(sha)粒未被粘住而(er)掉(diao)下(xia)來，還有(you)一(yi)(yi)(yi)部分進入膠(jiao)(jiao)層(ceng)(ceng)較淺、粘得(de)不牢的(de)(de)(de)砂(sha)粒，在(zai)(zai)(zai)反(fan)向電場(chang)(chang)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下(xia)也能掉(diao)下(xia)來，產品質(zhi)量較好。由(you)于(yu)砂(sha)粒是電的(de)(de)(de)不良(liang)導體，具(ju)有(you)電介質(zhi)的(de)(de)(de)性質(zhi)，在(zai)(zai)(zai)電場(chang)(chang)中有(you)極化(hua)(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。在(zai)(zai)(zai)受電場(chang)(chang)力再次(ci)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)時，砂(sha)粒極化(hua)(hua)會表現出(chu)反(fan)電場(chang)(chang)方向的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)力，而(er)減小(xiao)吸引時的(de)(de)(de)沖(chong)擊力。交流高壓的(de)(de)(de)負半周(zhou)有(you)去(qu)極化(hua)(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，可以使得(de)前(qian)一(yi)(yi)(yi)次(ci)未被粘住的(de)(de)(de)砂(sha)粒下(xia)一(yi)(yi)(yi)次(ci)仍(reng)沖(chong)向膠(jiao)(jiao)層(ceng)(ceng)，使靜電植砂(sha)連續生產的(de)(de)(de)質(zhi)量比較穩定。

3、可以(yi)按照生產實際需要調整頻率和極(ji)板尺寸。

粗(cu)砂(sha)質量大(da)，慣性也大(da)，必須(xu)用較(jiao)低(di)頻(pin)率(lv)(lv)才能(neng)在(zai)電場中從下(xia)極(ji)(ji)板(ban)飛到(dao)上(shang)極(ji)(ji)板(ban)。而較(jiao)低(di)頻(pin)率(lv)(lv)生(sheng)產(chan)(chan)率(lv)(lv)較(jiao)低(di)，因此細砂(sha)植砂(sha)生(sheng)產(chan)(chan)時，頻(pin)率(lv)(lv)調高(gao)一些，兼顧砂(sha)粒(li)有(you)足(zu)夠時間從下(xia)極(ji)(ji)板(ban)飛到(dao)上(shang)極(ji)(ji)板(ban)和(he)較(jiao)高(gao)的生(sheng)產(chan)(chan)率(lv)(lv)。粗(cu)砂(sha)低(di)頻(pin)工作如生(sheng)產(chan)(chan)率(lv)(lv)偏低(di)，可以適當增(zeng)加極(ji)(ji)板(ban)長度來獲得較(jiao)高(gao)生(sheng)產(chan)(chan)率(lv)(lv)。

4、交流比直流高壓(ya)電(dian)壓(ya)穩定。

直(zhi)流(liu)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)發(fa)生(sheng)器內部電(dian)(dian)(dian)路(lu)結(jie)構比較簡單，高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)由倍壓(ya)(ya)(ya)整流(liu)電(dian)(dian)(dian)路(lu)產生(sheng)，內阻很大且無法調(diao)整控(kong)制，使得(de)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)穩定性(xing)差。而(er)低頻(pin)交(jiao)流(liu)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)由高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)變壓(ya)(ya)(ya)器直(zhi)接(jie)產生(sheng)，相(xiang)對(dui)內阻較小，且可(ke)以采取電(dian)(dian)(dian)路(lu)補償和反饋措施(shi)，進一步(bu)提高(gao)(gao)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)的(de)穩定性(xing)，從而(er)能夠對(dui)靜電(dian)(dian)(dian)植(zhi)砂電(dian)(dian)(dian)場強度(du)進行比較精確的(de)控(kong)制。好的(de)低頻(pin)交(jiao)流(liu)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)發(fa)生(sheng)器，它的(de)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)穩定性(xing)很好，不但可(ke)以用于一般密(mi)植(zhi)砂場合(he)，還可(ke)以用于要求較高(gao)(gao)的(de)疏密(mi)植(zhi)砂可(ke)控(kong)的(de)場合(he)。上海理工大學JD-3型靜(jing)電高壓發生器屬于這(zhe)類產(chan)品(pin)。

5、交流高(gao)壓(ya)發生器(qi)有較好的保護功能。

目前直流高壓發(fa)生(sheng)器(qi)采(cai)用半(ban)導(dao)體(ti)高壓硅(gui)堆(dui)，屬于不可控電(dian)子器(qi)件。當負(fu)載瞬時(shi)過(guo)載或(huo)電(dian)源(yuan)超過(guo)極限時(shi)，主要保護(hu)手段是燒保險絲或(huo)空氣開關跳閘，或(huo)者(zhe)燒高壓硅(gui)堆(dui)造成設備損壞。從我國實際情(qing)況來(lai)看，多(duo)數使用直流高壓發(fa)生(sheng)器(qi)的植砂(sha)機結構比較(jiao)簡(jian)陋，絕(jue)緣(yuan)性能較(jiao)差，高壓放(fang)電(dian)打(da)火(huo)現象時(shi)有發(fa)生(sheng)，負(fu)載瞬時(shi)過(guo)載難以避免，因(yin)此故障率較(jiao)高。

燒保(bao)險絲或空氣開關跳閘(zha)，需要0.1秒或更長時間。若遇到工人觸電(dian)需(xu)要瞬(shun)時保護，0.1秒時間就太長。目前(qian)低頻(pin)交流高(gao)壓發生器設計使用IGBT管(guan)，這是一種(zhong)電壓控制型大功率晶體(ti)三極管(guan)，可以在10微秒時間內從導通變(bian)成關斷(duan)，起到快速保護作用。此外上海(hai)理工(gong)大學產品設計了(le)七種保護措施，使用安全(quan)。

低頻交流高壓發(fa)生器(qi)也有它的(de)局限性(xing)。

1、電場力(li)有限，還不(bu)能(neng)吸附很粗的砂粒，對于P36以(yi)粗的砂布生產還(huan)要借助重(zhong)力(li)植(zhi)砂工(gong)藝。

2、交流(liu)高壓由(you)集成電(dian)路、三極管、電(dian)阻電(dian)容等弱(ruo)電(dian)電(dian)子器(qi)件產生和(he)控制。在高壓強(qiang)電(dian)環(huan)境下工作，有(you)時也(ye)會(hui)損壞(huai)。需要從電(dian)路設計(ji)、制造工藝和(he)材(cai)料(liao)選擇多方面采取措施，使用(yong)者也(ye)要按(an)規章操作。

上海理工大學是一所具有百(bai)年歷史的(de)綜合(he)性高等學校，在(zai)學習研究國外先進技(ji)術的(de)基礎上，1992年(nian)研制成功了(le)JD-1型靜電植砂高壓發生器，獲得了上海市科技進步獎和國家專利，產品銷往全國各地并出口東南亞，滿足了磨料磨具行業技術改造的迫切需要。隨著磨具磨料行業對砂布砂紙質量要求越來越高，而且要求單位面積重量控制在一定范圍，品種要求也不斷增多，對于某些場合JD-1型靜電(dian)植砂高(gao)壓發(fa)生器難以勝任，為此，2003年上海(hai)理工(gong)大學研制出JD-2型精密控制型靜電植砂高壓發生器(qi)。它是JD-1型基礎上的改進產(chan)品，保留了JD-1型(xing)全部技術(shu)性能，增加了對靜電(dian)植砂電(dian)壓(ya)的穩壓(ya)控(kong)制(zhi)。2008年又改進研(yan)制出JD-3型靜電(dian)植砂高壓發生器。它保留(liu)了JD-2型(xing)的全部技術性能，體積重(zhong)量大(da)為減少(shao)，調壓控制(zhi)精(jing)密度和(he)快(kuai)速(su)性也有(you)所提高，產品成本(ben)和(he)價格(ge)還略有(you)降低。

三(san)種產(chan)品的性(xing)能對比(bi)見表一：

表一(yi)：JD-1，JD-2，JD-3，型靜電(dian)植砂高(gao)壓(ya)發生器(qi)對照表

由表一可(ke)知，JD-3型保持了JD-1、JD-2型(xing)的(de)全部(bu)優良技術性能。體積重量大為下降；顯示分辨率比JD-1型明顯提高(gao)，與JD-2型相同；植砂電(dian)壓控制精度與穩度比JD-1明顯提(ti)高，比JD-2型稍有(you)提高；穩壓(ya)調(diao)整時(shi)間(jian)JD-3為0.5秒，比JD-2（5～10秒）快得多；設備密封防塵(chen)性(xing)能較好；供電(dian)(dian)(dian)由(you)三相(xiang)380V改為單(dan)相(xiang)220V，且功耗(hao)下降(jiang)，節(jie)電(dian)(dian)(dian)良(liang)好，在漆包線(xian)、矽鋼片等各種原(yuan)料不(bu)(bu)斷漲(zhang)價的市場環境下，JD-3型價格不(bu)(bu)但不(bu)(bu)漲(zhang)，反而稍有(you)下降(jiang)，使其成為性(xing)能價格比十分優良(liang)的靜電(dian)(dian)(dian)植砂設備。

由(you)表一看到(dao)，三種(zhong)設備的(de)電氣控制柜變化(hua)改進較大，高壓(ya)變壓(ya)器(qi)未作(zuo)變化(hua)。因為該(gai)變壓(ya)器(qi)是我們(men)特殊設計，專業定點生產(chan)產(chan)品。設計中巧妙地避(bi)開了電感電容分布參數造成(cheng)的(de)對2～30HZ工作范圍的影響(xiang)；輸出阻抗和最低(di)工作頻率都明顯優(you)于(yu)進口(kou)同(tong)類(lei)設備，而且50多(duo)條生產線(xian)16年先后使用故障率為零。

作者(zhe)簡介(jie)：

岑文遠 男，上海理工大學教授，上海汽車工業技術中心教授級高工，享受國務院專家津貼。2010年11月當選為中國機床工具工業協會涂附磨具分會專家委員會委員。

陳(chen)賚(lai)寶(bao)  男(nan)，上海理工大學(xue)高級(ji)工程師(shi)。自1992年以來(lai)，學(xue)習借鑒國外先(xian)進(jin)技(ji)(ji)術，先(xian)后研制了(le)三代國產靜電(dian)植(zhi)砂高壓發生器及靜電(dian)植(zhi)砂設備并(bing)獲得國家專利(li)和(he)上海市科(ke)技(ji)(ji)科(ke)技(ji)(ji)進(jin)步(bu)獎(jiang)。產品(pin)暢銷全(quan)國并(bing)出口東(dong)南亞地區(qu)。