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金屬加工

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金屬加工

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產品介紹

一般在準備噴塗、 焊接或其它操作前,都需要預先對金屬機械表麵進行清理例如研磨、 拋光, 以清除表麵可能覆蓋的油漆、 鐵鏽或氧化層,或電鍍的其他金屬,以及覆蓋有鑄砂、有機物或生物材料。

 

一般機械清理可能用到噴砂、絲輪打磨、 砂紙或砂帶打磨、 砂輪或轉筒磨打磨。為捕集這些顆粒大及重的粉塵,吸捕風速通常非常高,同時收集罩應放置在揚塵點的正前方。捕獲之後,管速需保持至少18 m/s (3500 fpm),甚至20-25.5 m/s (4000 5000 fpm)。 在實際應用中,通常希望使用一個吸風罩來含蓋盡可能大的操作範圍,但如處理的材料含有毒性的話,就可能需要一個全部密封的罩子,而操作員也需要帶上呼吸器,再配合使用局部抽風。

 

 

1、打磨

打磨是以堅硬的物質將金屬表麵去除。一般磨輪和磨石是以堅硬磨性物料粘壓而成。 常用的物料如氧化鋁和碳化矽都可粘壓在纖維板、紙張或布上作手工打磨。 就如鑽石粉粒也可用作磨料。

 

典型應用

砂紙打磨、滾筒打磨、皮帶打磨、 磨床、臥式雙軸盤磨床、 垂直主軸盤磨床、 傑克磨床、 便攜式研磨機、 小徑向磨床、 表麵磨床,擺動磨床、打磨凳,打磨桌。

 

進料

·         工件的表麵材料,包括多種鐵和非鐵金屬,如鋁、鑄鐵、鋼、鈦以及非金屬,例如閘瓦、複合材料和橡膠。

·         砂輪的構造及磨料。砂輪的結構是在磨輪的表麵平均粘上磨粒,按磨粒種類及需要而預留一定的間隙。 此預留的間隙有利於把切屑從車輪的麵排掉。而當砂輪的接觸麵積大、金屬材質較軟、或需要快速打磨,則需要更闊的間隙。相反來說,細小的晶粒適合於打磨精細的表麵、較小的接觸麵或較硬的金屬材質。  

·         砂輪粘結是指將磨粒粘在一起的物料。它的使用量,就是決定磨輪的“硬度”或“柔軟性”的關鍵。磨粒的粘結層越堅實, 磨輪就可處理更硬的物料。 砂輪粘結劑可大致分為六種基本類型:

·         透明結合劑:75%的砂輪屬於這種類型。這輪子間隙闊,易於切削,並且不受水、酸、油、熱或冷影響。

·         矽酸鹽:這輪子的磨粒相對溫和, 加工時產生的熱量相對比較少,適合磨削工具邊緣。

·         蟲膠:這輪子適合於高光潔度的加工,如凸輪軸和鋼軋輥。它們也可用於磨削刀具和用於薄切的輪子。但不適合用於重型研磨。

·         橡膠:這輪子常用於無心磨床上,用於高光潔度、光滑、毛刺小的加工,如球軸承座圈、不鏽鋼珠、高光潔度的車輪等。一般輪子的厚度不超過0.8 mm (1/32 英寸)

·         樹脂:這輪子常用於鑄造、焊接車間和備料車間的快速粗磨使用。其轉速可高達 9500 轉,而去除率也會比正常高。

·         鎂砂(氯氧鎂):這輪子適合用於某些類型的磨盤、磨片的加工。

 

粉塵特性

在研磨加工的粉塵包含了塗層材料、金屬微粒、砂輪磨料和車輪粘結劑等。粉塵帶有磨損性、凝聚性,並且可能是易燃和帶爆炸性的。


備注

不論是哪種研磨機或加工類型,都需要適用的吸風罩,並盡可能接近到操作點。不要混合黑色及有色金屬在同一個除塵係統。請參考NFPA的相關指引。

 

2、研磨和拋光

拋光的目的是使粗糙的表麵變光滑。但可能每一個部分有不同光潔度的要求,而要分別加工。拋光研磨可分成三類: 砂光處理、初步拋光和帶出物料光澤的最終拋光。

 

·         砂光處理:生產緞麵、磨砂或高度拋光的金屬表麵。砂光處理首先拋光工件表麵,然後使它的外觀更柔和及帶磨砂的暗啞。其中包含了研磨、混合膠或油脂的化合物。

·         初步拋光:去除之前的加工過程留下的痕跡,使表麵更加平滑。工件以中度至強度的壓力向著研磨輪子的方向移動。

·         最終拋光:精細調整表麵,並帶出光澤。工件以輕度至中度的壓力向著研磨輪子的方向移動。

 

拋光:並非一個精密的加工。它隻是用於去除金屬表麵細物,令表麵光亮。而摩擦會產生高溫,可以軟化工件的表麵。拋光通常分幾個階段,再進行拋光研磨。

 

典型應用

手工打磨和拋光、拋光車床、背立托輥拋光機、直線自動拋光、圓弧自動拋光和金屬拋光帶。

 

進料

·         拋光研磨輪是由棉布、白紡布、牛仔布、彩色雜布、麻布、麻繩等布料製成的。他們可能是扣布輪、風輪式或袋形布輪設計, 一般運行轉速為5000-6000轉。一般分有安全和不安全的操作區, 在周圍工作時,應格外小心。以下為幾種拋光類型的簡介:

·         扣布輪有數層一排縫圍繞中心孔的材料。這些輪子是經常使用於電鍍前的最後拋光操作上。因為拋光輪子是鬆散的,使棉布更容易陷入較難接觸的地方。理想的拋光輪子是100%純棉。

·         布輪類的布料部分都以新月形式縫在輪子上。通常用於拋光有色金屬,也可以用來作為著色輪子。 輪子較為堅硬,使用時可施加壓力。也常用於切割金屬上。

·         斜紋麻輪是在行業內經常使用的。布料切成45°,繞在一個鼓形接環。這些輪子結合靈活性和切削能力。中間的間距形成自然通風,並且可以很容易地定製以配合各種尺寸的部件。

·         褶皺式麻輪有圓盤的材料折疊成袋形,可以裝載拋光複合物。安裝在一個方向上進行切割或進行著色。

·         麻輪類是具磨損性的拋光及切削用的輪子,常在鐵類金屬應用中使用。拋光操作中產生的熱量會使麻輪軟化,並變得更靈活。

·         麻繩輪類都是柔軟而有彈性的, 可避免留下拋光輪子的痕跡,特別適合用在塑料、貴重金屬加工或著色。 可以有多達100層的布輪,有軟、中、硬不同的密度選擇。

·         拋光劑在拋光過程中是不可缺少的,並縮短了拋光的時間。拋光劑由幼細的研磨材料組成,如氧化鋁、金剛砂、碳化矽、金剛石、碳化硼或鋯等,加上油脂、油或各種類型的蠟粘合在一起,稱為“矽藻土類”的化合物。

·         鉻紅用於拋光鉻和不鏽鋼。這拋光用的紅丹是由輕度的油和油脂及氧化鋁磨料組成。

·         珠寶用紅丹。紅色的紅丹可以帶出金、銀、純銀、鉑、銅等的色澤。白色的紅丹可以對鉻、不鏽鋼、鋼、銅、鋁等產生一個燦爛的光潔表麵。綠色的紅丹可用於所有類型的金屬的精細拋光上。

·         液體拋光劑通常使用在大量生產的自動機器上。液體拋光劑經泵壓由噴槍噴在應用點。一般為油溶液或水乳液,在室溫下仍然處於液態。相同的研磨粉也有用在噴霧式拋光劑,但其中的介質是不同的。

·         拋光輪是由細布、帆布、羊毛或皮革製成。常見的是以棉布粘合而成,拋光速度為5000-7500 轉。 拋光輪可靈活地用在不規則表麵上的拋光。 

 

粉塵特性

此應用產生的粉塵為長纖維縱梁狀、 混有蠟油或油的聚結性棉或纖維,以及磨削性粉。 磨削粉在加工時從磨輪脫落。粉塵或許是易燃或爆炸性,應該謹慎處理這些粉塵。


備注

捕捉、 輸送和存放粉塵顆粒都是過濾治理中較為簡單的部分,袋式除塵器濾筒式除塵器都適合使用。 不論是哪一種除塵器都麵對同樣的問題,就是搭橋。 纖維性粉塵可能會駐留在濾芯之間、 截麵或任何開口上、 法蘭和法蘭之間形成搭橋。 而粉塵的疏鬆性,會從頂到底堵塞除塵器。同樣,螺旋輸送機及卸灰閥也會堵塞。 因此設備維護保養就非常關鍵,需定時清理灰桶、抽屜、 集塵箱等。

 


相關法律法規(其他美國聯邦和地方法規可能使用)

美國環保署(US EPA

 

懸浮微粒(PM

·         PM 2.5 = 15 µg/m3(每年),35 µg/m324小時)

·         PM 10 = 150 µg/m3(24小時)

·         40 CFR Part 63 — — 國家有害空氣汙染物排放標準: 九類金屬加工和精加工源類別領域源標準包括五個一般生產操作,包括: 1、幹噴砂 ;2用機械器幹式磨和幹式拋光 3、加工 ;4、噴塗 ; 5、焊接。 

 

職業安全和健康署(OSHA)法規

·         CPL 03-00-013指引:國家重點項目 - 金屬基本工業,2011519

·         CPL 02-02-076指引:國家重點項目 - 六價鉻,2010223

·         CPL 03-00-008指引:可燃粉塵國家重點項目(重新印發),2008311

·         29 CFR 1910.1000 - 空氣汙染物

 

附注:在美國二十五個州、波多黎各和維爾京群島, 除了已采納職業安全與健康管理局認可的規劃,並自定義了更嚴格的標準和執行政策。在大多數情況下,這些州采取的等同於聯邦職業安全與健康管理局的標準。然而,其它國家都會采納個別適用於不同行業的標準或可能有不同的執行政策。

·         29 CFR 1910.1025:鉛PEL=50微克/立方米 8小時 TWA

·         29 CFR 1910.1026:六價鉻PEL=5微克/立方米(行動水平為2.5微克/立方米)8小時 TWA

 

參考文獻: 

工業通風手冊
美國國家職業安全與衛生研究院(NiosesH)出版社 No. 76-179
WAC 296-818-500
AP-42
,金屬加工匯編,第11.31

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