涂附磨具静电植砂装置的研制

1、涂附磨具静电植砂装置的研制34?金刚石与磨料磨具工程涂附蘑具静电植砂装置的辑制450007郑州工业高等专科学校崔巍邹文俊/丁钎7嚣h璇彩墨私7主题词静电植砂极板电场哪能竞宠vykeywordselectrostaticsand-plantingpole-lmeelectr-.讎 ldl/1前言k.比例系数e电场强度在涂附磨具生产过程中.静电植砂是利用高压静电场，使磨粒成为带电体而被吸附到巳涂有粘结剂的基体上采用静电植砂法生产的涂附磨具在磨削效率和耐用度方面均高于用传统的重力植砂法牛产的涂附磨具近年来，静电植砂在潦附磨具生产中得到了越来越广泛的应用静电植砂工艺过程如图1所示.负高/()一1 一/

2、()一弋(图1静电植砂工艺过程示意图1 一上撅板2 下撅板;3 砂辅;4 一基体5 传进带 2静电植砂基本原理固体磨料属离子型结构.在无外电场时,每个分了的正负离了的作用中心是重台的，故不呈现极性，在 外电场的作用下，正负离子偏离其平衡位置，每个分子 的正负电荷中心将措相反方向作一微小的位移，整个 分子对外呈现极性，变成一个偶极子此时，每个分子 的电矩p.丸，设电偶极子的电荷为口,臂长为f,则p 二qt(c?itt)磨料单位体积的电矩为：,lpp: =eoae=肛(c' m)式中p单位体积内磨料分子电矩矢量和卜单位体积空气的介电常数n磨料介质的极化率(是一个无量纲的纯数,它只决定于磨料

3、介质本身)p在数值上等于磨料单位体积内分子等效电距的 矢量和，表征了磨料电介质被极化程度,称为磨料介质 的极化强度.被极化的磨料在表面及内部都呈现电荷,这种电荷无法离开磨料表面，故称为束缚电荷磨料颗粒表 面属于非均匀性的曲面,磨料内部电荷的代数和并不 等于零也就是说,磨料极化后在磨料颗粒表面会出现 未抵消的静电荷0.rrq=r|i jpds(c)-1式中:0蘑料颗粒表面静电荷p磨料介质的极化强度s磨料颗粒的表面积表面带有静电荷的磨料，在静电场中，将会受到极 板电荷的作用力产生位移在平行电极板电场中根 据电场能作功的原理，单位面积上磨料所受极板电荷 的作用力可表示为：，二寺(e一 e)，式中:e

4、.空气的介电常数e磨料的介电常数e磨料介质中的电场强度由于e>e,故,为负值，即磨料的受力方向与e的方向相反如图1为例，两极板间电力线的方向 由上极板指向下极板，故磨料受向上的静电吸力作用. 磨料受力的太小与磨料介质中电场强度的平方成正比.综上所述，磨料在静电场中被极化,表面出现束缚静电荷q,受到极板电荷的作用力，当两极板问电场强度达到一定强度后，磨料将会克服自身重力的作用，枯电力线的方向向上移动，这就是静电植砂的基本原理.3静电植砂电极935?涂礴具静电植砂生产过程中，最常用的电极20%左右.形状是平行电极板电极,由于磨料极化后表面出现的4静电植融电 源装置束缚静电荷比较微弱，

5、造成了平行电极板电极植砂效率比较低针对这点，本文试制了加上尖端芒刺的平板电极，如图2所示该极板放置在磨料下方，取得了较好的植砂效果图2芒刺极板在静电平衡情况下,电荷的分布决定于导体表面 的几何形状，与表面曲率有关，表面凸出而尖锐的地方 （曲率比较大）电荷的密度比较大电场特别强，故会 产生尖端放电现象实际情况是，在靠近尖端的地方， 空气中残留的离子在强电场作用下，将发生激烈的运 动当它与其它空气分子相碰时,能使后者分解，成为 负离子和正离子这些新的离子又与其它空气分子相碰,又产生新的带电粒子这样，在授板芒刺附近将会形成含有大量正负离子的电离层，与尖端上电荷符号相反的电离子因受到吸引力而趋向尖端在

6、尖端上被中和具有同号电荷的电离子则受到排斥力而飞离尖在本静电植砂装置中，带电尖端芒刺的极板放置 在磨料下方，接电源负极，在植砂过程中，将会产生大 量的带负电的离子，飞离下极板去碰撞磨料，使磨料荷 电（如图3）荷电后的磨料同样会受到正极板的向上 吸f力，使磨料在电场中获得较大的能量，这样会加大 磨料在电场中的受力，使植砂效率显着提髙例如米用刚玉磨料作一组对比实验，具体实验数据见表i3芒刺极板植砂不意图正扳板2 一芒剌负极板;3 磨料;4 一电离屡寰1平板电极与芒刺电极吸附膏料对比裹磨料粒度电压(kv)时问fs)l平板电扳吸附量(g)芒剌电扳吸肝量(e. 6070l84100'701776

7、i50,702126可见采用尖端芒刺极板，植砂效率将提高15% 电源装置是静电植砂装置的重要组成部分，用于 产生数十千伏的直流高压我们采用的电源装置为可 控硅词压供电装置通过手动调整输出电压的大小再 配台调整极板问距和给砂量，来精确控制植砂密度(调 整扳板问距和给砂量用于粗调,调整电源输岀电压用 于细调)谈装置可以自动调节电压，即当植砂空间发 生闪络时,靠微分环节推动单稳态触发器调节电压下 降,之后电压又自动上升植砂空间内连续闪络超过一 定频率甚至发生弧光放电时也能迅速熄弧这种电 源装置根据电场变化可以很快地自动调节电压，使之 经常运行在临界电压与闪络电压之问当发生过电流 时自动减少给定值，减少输出;当发生短路时，自动跳 闸并报警工作原理见图4囤4电潭装置工作原理框图5结柬语静电植砂作为涂附磨具生产中一种新兴而有效的 植砂方法，有逐步替代传统重力植砂的趋势.本静电 植砂装置改进了极板的形状，有效地提高磨料颗粒在静电场中的受力，进一步提高了植砂效率谈装置的试制成功,对行业内植砂设备的更新换代和涂附磨具产品品质的提高将会起到良好的推动作用参考文献陈骞森电碰擘上海:上海科技出版社.1984车坚电磁学北京:禹时工业出版11.1996采执诫高电压技术北京:中国电力出版社1998郭史使等