刘建平 山西省五台县益通节能技术研究所
摘要：采用电磁铁与压缩弹簧组装于压具钢板上的结构，并用单相半波整流方式使其产生推移式的压制与振动过程;可提高合成石薄板的致密性，并使其具有微量的磁性，也可降低其成型设备的造价。
关键词：合成薄板电磁铁弹簧半波整流推移振动磁化
1引言
目前，用真空振动成型机压制成立体的荒料再锯切成薄板的合成石板材，以其柔和的观感和耐磨、耐滑的优点，使其在建材领域成为走俏的装饰产品。在广东省通称为岗石的合成石，以其微晶的产品为主导而呈现出迅猛发展的势头，并在双轴混料机混合微粒石料的混合料，混料后期进行花纹配制和成型设备的研制方面取得了一定成效。但是，某些工艺改进和设备改进还需做进一步的研究。例如在其成型中预制细微条纹须运用的“形体染色，雾状喷涂”的要点还理解不足;荒料成型中防制水印的“混匀制水，细微填充”的要素也认识不够。尤其在具有较大市场需求的薄板成型设备的研制方面，似乎在其接近于-1.0kg•f/cm2的真空度、1.0kg•f/cm2的压强和70Hz的振动频率的较强机械力组合作用的程序中约束了思路的扩展，始终延用传统的气动压制和液压振动的模式，因此使其成型设备的价位居高不下。对这种1.0-2.0cm的厚度和密实度大于2.5沙耐的料体压缩量小于1.0cm的薄板成型，可否用一种创意而将电磁力直接作用于压具的钢板与其铺料的钢板之间，利用其两块钢板固有的导磁性而用电磁吸引力进行薄板成型呢?可否利用石料中一般含有0.3%左右的Fe2O3成份，在其与粘合剂混合而压成的板材上具有微量的磁性呢?对此问题的研究，对降低设备造价和提高产品内在品质等方面具有多重的意义。
2用电磁力压板的因素分析
现行的薄板成型机采用的气压和液压的作用力，归根到底是使其压具底面的钢板相对于铺放混合料的模板产生压制与振动力，使其间的用聚酷树脂混合的散状料成为带有豁性的薄板体。从电工技术的角度并抽象地观察，相对的压具与铺料板的两块钢板恰好是理想的导磁回路与相互间宜于进行电磁吸引的磁铁结构。其边长是125cm以上的平板尺寸相对其间2.0cm左右的空隙尺寸的比例是前者远远大于后者，用电磁吸引力进行两者吸合的基本条件是具备的。若在压具的钢板上装设6一12个电磁铁，分别经由电磁铁的中柱铁心，混合料、铺料板，压具钢板和电磁铁的外部铁心构成导磁回路，或经混合料、铺料板与相邻的中柱铁心构成导磁回路。参照常规的盘式电磁铁的吸力与其励磁安匝的平方成正比，而与间隙的平方成反比的计算公式，若使其间隙为2.0cm的电磁铁瞬间产生6000kg•f的吸力，其电磁容量仅为2skvA左右。对于8%左右的不饱和聚醋树脂与粒径为4.0mm以下的石料混合的散状混合料，其薄板致密的主要因素在于真空度，振动频率和压制中的揉动力。采用6个电磁铁及其依次并循环地导电顺序，恰好以其振动压制中的波动特点适应了薄板成型而致密的需求。采用单相半波整流或直流斩波方式提供脉动电流，并用装设于压具侧边或上侧的压缩弹簧的弹力配合而构成的电磁振动成型装置，其脉波电流与其导磁回路是其产生电磁吸力及振动力的必要条件，压缩弹簧的弹力与其较小的压制厚度是形成强振动力的充分条件。压缩弹簧在限定距离时的弹力相对电磁铁的平均吸引力保持在1-3：6的比例时，其电磁铁的脉动电流在截止时段失去吸力的瞬间则利用弹簧力将压具微量抬起，从而由其配合作用产生100Hz以上频率的高频振荡过程。这种用电磁铁与弹簧的方案，不仅避免了采用气压与液压两套系统的复杂性，同时使其装置的体积与其造价大幅度地降低。尤其是这种电磁振动压制过程兼有的磁化性能，利用其石料中必有的含铁成份与颜料中的含铁成份，使其压实的板材仍保持有微量的磁性。
3电磁振动装里的电气控制
采用6只普通晶闸管或整流管以分别的单相半波整流方式构成其电磁铁的主电路，使其在三相交流电源的每相的正半波或负半波时分别经一只晶闸管而构成脉波式的通流回路。如图1主电路原理图所示，石只电磁铁对应的Wab, Wac, Wbc, Wba, Wca和Wcb 6只电磁线圈，依次与D1、D6, D2, D4、D3和D5 6只普通晶闸管分别相联而构成单相半波可控整流电路。在主接触器J}闭合与各晶闸管加触发脉冲时，各电磁线圈分别经一只晶闸管流通近于半波的电流。由于三相电源电压互差120°相角和三只晶闸管的正向通流及其三只晶闸管的负向通流，使6个电磁铁线圈按上述顺序形成依次并循环导电的规律，在各个时间段内至多有三个线圈保持通流，因此形成了逐步推移的电磁铁依次作用的过程。这种依次间隔600电角度导通并接近于180°电角度的半波通流形式，形成了3600电角度内6个电磁线圈各循环通流一次的导电规律，因此形成了每秒50次的压具钢板以波纹形态进行推移压制的特点。利用该电磁振动特有的推移压制力，很可能一举克服薄板成型往往低于荒料成型的压制效果的重大缺陷。
关键词：合成薄板电磁铁弹簧半波整流推移振动磁化
1引言
目前，用真空振动成型机压制成立体的荒料再锯切成薄板的合成石板材，以其柔和的观感和耐磨、耐滑的优点，使其在建材领域成为走俏的装饰产品。在广东省通称为岗石的合成石，以其微晶的产品为主导而呈现出迅猛发展的势头，并在双轴混料机混合微粒石料的混合料，混料后期进行花纹配制和成型设备的研制方面取得了一定成效。但是，某些工艺改进和设备改进还需做进一步的研究。例如在其成型中预制细微条纹须运用的“形体染色，雾状喷涂”的要点还理解不足;荒料成型中防制水印的“混匀制水，细微填充”的要素也认识不够。尤其在具有较大市场需求的薄板成型设备的研制方面，似乎在其接近于-1.0kg•f/cm2的真空度、1.0kg•f/cm2的压强和70Hz的振动频率的较强机械力组合作用的程序中约束了思路的扩展，始终延用传统的气动压制和液压振动的模式，因此使其成型设备的价位居高不下。对这种1.0-2.0cm的厚度和密实度大于2.5沙耐的料体压缩量小于1.0cm的薄板成型，可否用一种创意而将电磁力直接作用于压具的钢板与其铺料的钢板之间，利用其两块钢板固有的导磁性而用电磁吸引力进行薄板成型呢?可否利用石料中一般含有0.3%左右的Fe2O3成份，在其与粘合剂混合而压成的板材上具有微量的磁性呢?对此问题的研究，对降低设备造价和提高产品内在品质等方面具有多重的意义。
2用电磁力压板的因素分析
现行的薄板成型机采用的气压和液压的作用力，归根到底是使其压具底面的钢板相对于铺放混合料的模板产生压制与振动力，使其间的用聚酷树脂混合的散状料成为带有豁性的薄板体。从电工技术的角度并抽象地观察，相对的压具与铺料板的两块钢板恰好是理想的导磁回路与相互间宜于进行电磁吸引的磁铁结构。其边长是125cm以上的平板尺寸相对其间2.0cm左右的空隙尺寸的比例是前者远远大于后者，用电磁吸引力进行两者吸合的基本条件是具备的。若在压具的钢板上装设6一12个电磁铁，分别经由电磁铁的中柱铁心，混合料、铺料板，压具钢板和电磁铁的外部铁心构成导磁回路，或经混合料、铺料板与相邻的中柱铁心构成导磁回路。参照常规的盘式电磁铁的吸力与其励磁安匝的平方成正比，而与间隙的平方成反比的计算公式，若使其间隙为2.0cm的电磁铁瞬间产生6000kg•f的吸力，其电磁容量仅为2skvA左右。对于8%左右的不饱和聚醋树脂与粒径为4.0mm以下的石料混合的散状混合料，其薄板致密的主要因素在于真空度，振动频率和压制中的揉动力。采用6个电磁铁及其依次并循环地导电顺序，恰好以其振动压制中的波动特点适应了薄板成型而致密的需求。采用单相半波整流或直流斩波方式提供脉动电流，并用装设于压具侧边或上侧的压缩弹簧的弹力配合而构成的电磁振动成型装置，其脉波电流与其导磁回路是其产生电磁吸力及振动力的必要条件，压缩弹簧的弹力与其较小的压制厚度是形成强振动力的充分条件。压缩弹簧在限定距离时的弹力相对电磁铁的平均吸引力保持在1-3：6的比例时，其电磁铁的脉动电流在截止时段失去吸力的瞬间则利用弹簧力将压具微量抬起，从而由其配合作用产生100Hz以上频率的高频振荡过程。这种用电磁铁与弹簧的方案，不仅避免了采用气压与液压两套系统的复杂性，同时使其装置的体积与其造价大幅度地降低。尤其是这种电磁振动压制过程兼有的磁化性能，利用其石料中必有的含铁成份与颜料中的含铁成份，使其压实的板材仍保持有微量的磁性。
3电磁振动装里的电气控制
采用6只普通晶闸管或整流管以分别的单相半波整流方式构成其电磁铁的主电路，使其在三相交流电源的每相的正半波或负半波时分别经一只晶闸管而构成脉波式的通流回路。如图1主电路原理图所示，石只电磁铁对应的Wab, Wac, Wbc, Wba, Wca和Wcb 6只电磁线圈，依次与D1、D6, D2, D4、D3和D5 6只普通晶闸管分别相联而构成单相半波可控整流电路。在主接触器J}闭合与各晶闸管加触发脉冲时，各电磁线圈分别经一只晶闸管流通近于半波的电流。由于三相电源电压互差120°相角和三只晶闸管的正向通流及其三只晶闸管的负向通流，使6个电磁铁线圈按上述顺序形成依次并循环导电的规律，在各个时间段内至多有三个线圈保持通流，因此形成了逐步推移的电磁铁依次作用的过程。这种依次间隔600电角度导通并接近于180°电角度的半波通流形式，形成了3600电角度内6个电磁线圈各循环通流一次的导电规律，因此形成了每秒50次的压具钢板以波纹形态进行推移压制的特点。利用该电磁振动特有的推移压制力，很可能一举克服薄板成型往往低于荒料成型的压制效果的重大缺陷。
本型电控装置可采用6只整流管分别进行其单相不可控的半波整流，并配用一种曲折移相型调压器进行其电压量的调节，以此避免谐波损耗较大和功率因素较低的缺陷。在其电磁线圈分别与电容器采用串联补偿方式时，其输人的容量可降低30%以上，并可相应提高电磁压制力。采用可编程序控制器与传感器可构成自动控制系统，在电磁铁的电压调节与对应薄板压制中及时调节其参数，并在1.2-2.5min的推移压制和整平压制中，保证其压制薄板的密实性与其厚度的均匀性。
4电磁振动成型装置的基本结构
该型装置成型的薄板宜采用245 x 125mm的规格，其厚度在1.0-2.5cm之间。6只电磁铁为方形或圆形的钢制盒状体，其中柱铁心上套装电磁线圈，并分成两排装置于压具钢板的上面。压具的钢板对应于磁铁的外沿对应开孔，并将其外侧铁心与压具钢板紧固为一体。结构为套筒与活塞形并在其中套装压缩弹簧的弹力器，分别装设于压具的两边的下侧而用其弹力在非通电时将压具抬起，使得铺放混合料的模板在其下部的空隙间方便地进行传输。由4-6个弹力器支撑压具并与电磁铁配合形成较大振动力的结构，在通电时压具克服弹力而对铺料板进行电磁吸引力，并在其间的间隙逐渐缩小时增大其压制力。真空箱的结构与现行的实体面材人造石的真空箱的结构基本相同，两端的密封门采用垂直提升形式时，可与两端相连的传动辊相接而成流水线。配用的真空泵的功率也相对减小，抽制真空的参数依然以接近-1 kg•f/cm2为标准。
5结束语
电磁振动型薄板成型装置采用单相半波通流的电磁铁与压缩弹簧配合的方式，以其特有的压制力、振动力、推移力和磁化力四种作用力进行合成石薄板的成型，有效地克服了现行的合成石薄板的致密性不够与往往变形的缺陷。单相半波通流的电磁铁与弹簧配合产生振动力的方法看似简单，但它利用三相电源的相角差与压具等钢制件固有的导磁性，以简易的结构及较低的制造成本构成了适宜于岩石材料成型薄板的一种高性能的成型设备。对合成石薄板成型而致密的问题，本文作者就如何产生适量的推移力或称其为揉合力的压制方式坚持了多年的研究，并在双螺旋推压及振动延压的挤压成型和组合瓦形板的振动滚压成型的小型试验中摸索出产生揉动力的规律，总结出其振动频率和快速的揉合力是薄板致密并消除内应力的经验。
总之，用电磁铁及其依次并循环的通流方式使其压具钢板形成的推移并振动的压制方式，其间运用了一种刚柔相济的理念及做法，对包括瓷砖在内的合成石薄板成型可能具有更型换低的意义。
