遂宁五金件喷涂自动线优质商家某日,总工M来找我,谈到了给玻璃着的问题。玻璃着,传统的做法是在玻璃原料中加入着剂,然后在温度达1530度的熔窑中熔融混合,最后从出料口流出并经过退火的平板玻璃就是彩的了。但这样一来,换颜十分麻烦,要用无的玻璃原料不断地去熔融冲洗玻璃窑,而且期间的平板玻璃必须丢弃,成本非常高。
总工M说,希望能用某种低熔点玻璃粉末对刚刚流出的玻璃窑的赤热状态玻璃板进行喷涂着,如果能成功,则可以大幅度地降低成本。
可是,我的专业是电气技术,给玻璃着用的是金属氧化物,属于无机化学,显然已经超越了我的知识范围。怎么办?总工派了一位学工艺的女生来,一起研究玻璃喷涂着的问题。
看了一大堆书,包括物化、无机化学、建筑玻璃的制造设备等等十几本书。有了一个初步的概念:玻璃的骨架材料是二氧化硅,它的熔点很高,加了碳酸钠后用钠离子切断它的化学键,使得熔点大幅降低。但即使刚刚流出玻璃窑还呈现赤红状态的连续玻璃板材,它的温度也近900度。我们用某种低熔点的玻璃做基体,把着剂加到低熔点玻璃中,再把低熔点玻璃磨成粉,喷涂到赤热的玻璃板带上,等到低熔点的着玻璃熔融交混后,就能实现玻璃着。
要制备低熔点玻璃的粉剂,首先要制备低熔点玻璃。为了做实验,必须要有专用的电炉。怎么办?只能自己做。
我领来若干角钢,一些耐火砖和保温材料,采购了硅碳棒发热管和若干晶闸管,动手制作电炉。花了2天的时间,用电焊机焊接了框架,在委托加工部门在耐火砖上钻了安装硅碳棒的孔,然后在钢结构内把耐火砖搭建成电炉内胆,包覆上保温层,安装好外面的钢板防护层。自己用车床车出铰链和搭扣,再用角钢和耐火砖做成电炉门,最后安装到电炉上,电炉的主体就完成了。
采购了热电偶,温度控制仪表。接着自己制作了一个温度控制箱,里面有电路板和晶闸管,接通电源后立即试车。试验结果表明,这台电炉温度可达1200度,控温精度可达5度,完全满足试验要求。
现在该研发着剂了。从无机化学中得知,钴的氧化物是蓝的,铜的氧化物是绿的,锰的氧化物是淡紫的,而铁的氧化物是棕的。我们把这些氧化物熔入400多度的低熔点玻璃中,还在电炉内设计和安装了专门的搅拌器,历时一个月左右,终于制作出着剂粉料。
其中的甜酸苦辣只有我自己知道。不知道配方,只能从化学手册中去琢磨;低熔点玻璃熔融态的流动性差,必须调整配方;搅拌器在高温下无法有效的运动,需要有合适的轴承装置,需要改进电炉的结构,这些都费了很多时间和精力;着剂在低温下是块状的,必须把它们磨成粉,为此我设计了球磨机,配套了控制装置,实现了半自动化制备。
当着剂粉料制作完成后,我把它们放在实验室桌子上,看着它们,犹如看着美丽的首饰一般。心里真是万般滋味。
温度高达900度的赤红玻璃板带不断地向前运动,喷涂设备的喷口不能太低,否则低熔点玻璃着剂会把喷口堵塞;喷口的数量要多,这样才能实现着均匀。
我设计了一套喷涂设备,喷口有按玻璃板的宽度有排列有数十个,喷涂设备配备了压缩空气管路,使得粉末能均匀喷出。结果发现,喷口正下方的浓度,边缘部分会变淡,于是这数十个喷口着的结果是在玻璃板上形成一条条彩的条带。这当然不行。怎么办呢?
我把喷口数量增加,发现效果依然如此。同时还出现了另外一个现象,玻璃板中间区域的条带颜最浓,越往两边,颜越淡。这又是为什么?仔细琢磨一番,突然明白了,这不就是概率密度分布吗?可见,我的这种设计完全不行,必须更改。
整整费了一周的时间来考虑如何改进,最后琢磨出一种独特的方法,彻底地解决了这个问题,喷涂的效果很好。
接下来,我把喷涂机给设计成智能化了。包括自动调整气压,自动加粉料,自动检测喷涂层的厚度和均匀度、自动调整喷涂效果等等。用一台PLC做基础,编写了控制程序,配套了各种传感器,最后完成了设计和制作。
终于到了定型的那一天。结果当然是令人满意的,产品的销量也不错。不过,这台设备给我带来的两个发明专利,这才是我的真正奖赏。
结论是:在整个过程中,动手能力极其重要。如果这一切,包括设计制图、加工、制作和调试、控制系统的设计、制作、安装和调试,都要借助于他人,其结果可想而知是什么。
这是版的喷涂方式。左上图中可见着粉料料仓,粉料被压缩空气压着从喷涂管道和喷口喷出。由于概率密度曲线的问题,所以喷出来的颜形成条带状的着线。
由于ACAD绘图的原因,我们从左下图中只看见若干条着条带。其实每条条带都是两侧淡中间深,而全部条带也是中间最深而边缘较浅。这是因为压缩空气和料仓在中间的原因,喷出来的粉料必然按密度曲线分布。
此图中关键部分是靠近玻璃板加装了一根多头丝杆,用多头丝杆旋转来输送粉料。这样处理后,概率密度曲线就不存在了。
知道丝杆是什么?其实它就是螺杆,只不过丝杆的螺纹很浅,才0.8毫米,并且是多头的,螺距很大,达到100毫米。丝杆的旋转速度是可控的,这样就能控制着层的厚度。
同时,取消了压缩空气输送粉料,代之以振动头。利用振动头产生的100赫兹振动,使得粉料均匀地下泄到丝杆上,再由丝杆均匀地铺撒在玻璃板上。
因为玻璃板的温度近900度,为了不让粉料凝固在丝杆上,所以丝杆需要有水冷系统;其次,丝杆的旋转必须可靠。因为丝杆处外部的辐射温度近400度,丝杆本身的温度近百度,因此它的传动机构,还有轴承都必须特别设计。
同时,必须用辐射高温计监测玻璃板的温度。若温度低于800度,则立即停止喷洒粉料。因为800度的玻璃板温度,无法有效地熔融低熔点玻璃,使得着粉料呈现颗粒状,就像在玻璃板上撒了一把沙子,而且还粘在玻璃板上去不掉,成为废品。

