摘要：本文闡述目前涂附磨具行業常見的靜電植砂高壓發生器，分析指出低頻高壓發生器比直流高壓發生器有較多優點。介紹了18看來作者研制的三代產品的性能和特點。

　　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年上海理工大學研制出國產靜電植砂技術，經過近20年的發展，我國涂附磨具行業幾乎所有的企業都采用了靜電植砂工藝。

靜電植砂是在高壓電場的作用下，砂粒克服自身重力，飛向帶膠基布的一種砂布生產工藝。在靜電植砂生產線中，使用著直流和低頻交流兩種高壓發生器。直流高壓發生器一般是原來生產靜電噴漆、靜電植絨的靜電高壓設備廠生產的。電路結構簡單，價格比較便宜。它的電場力較小，適合用于P80—P320中等粗細的砂布生產。低頻交流與直流高壓相比有以下幾方面的優點：

        1、低頻高壓能夠使砂粒在電場中產生較大沖擊力。

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。

眾所周知，高壓電場的電極板必須安裝在絕緣支架上，而絕緣支架和極板間距能夠承受的高電壓是有限的，過高的電壓會造成絕緣擊穿、極板間隙放電打火。目前，直流高壓發生器上限100KV，低頻交流高壓上限60KV。在同等絕緣條件下，交流高壓對地電壓較低，擊穿的可能性較小。

2、交流可以去除砂粒的極化。

在植砂過程中，一部分砂粒被膠粘在基布上，另一部分砂粒未被粘住而掉下來，還有一部分進入膠層較淺、粘得不牢的砂粒，在反向電場的作用下也能掉下來，產品質量較好。由于砂粒是電的不良導體，具有電介質的性質，在電場中有極化作用。在受電場力再次作用時，砂粒極化會表現出反電場方向的作用力，而減小吸引時的沖擊力。交流高壓的負半周有去極化作用，可以使得前一次未被粘住的砂粒下一次仍沖向膠層，使靜電植砂連續生產的質量比較穩定。

3、可以按照生產實際需要調整頻率和極板尺寸。

粗砂質量大，慣性也大，必須用較低頻率才能在電場中從下極板飛到上極板。而較低頻率生產率較低，因此細砂植砂生產時，頻率調高一些，兼顧砂粒有足夠時間從下極板飛到上極板和較高的生產率。粗砂低頻工作如生產率偏低，可以適當增加極板長度來獲得較高生產率。

4、交流比直流高壓電壓穩定。

直流高壓發生器內部電路結構比較簡單，高壓由倍壓整流電路產生，內阻很大且無法調整控制，使得高壓電壓穩定性差。而低頻交流高壓電壓由高壓變壓器直接產生，相對內阻較小，且可以采取電路補償和反饋措施，進一步提高高壓電壓的穩定性，從而能夠對靜電植砂電場強度進行比較精確的控制。好的低頻交流高壓發生器，它的高壓電壓穩定性很好，不但可以用于一般密植砂場合，還可以用于要求較高的疏密植砂可控的場合。上海理工大學JD-3型靜電高壓發生器屬于這類產品。

5、交流高壓發生器有較好的保護功能。

目前直流高壓發生器采用半導體高壓硅堆，屬于不可控電子器件。當負載瞬時過載或電源超過極限時，主要保護手段是燒保險絲或空氣開關跳閘，或者燒高壓硅堆造成設備損壞。從我國實際情況來看，多數使用直流高壓發生器的植砂機結構比較簡陋，絕緣性能較差，高壓放電打火現象時有發生，負載瞬時過載難以避免，因此故障率較高。

燒保險絲或空氣開關跳閘，需要0.1秒或更長時間。若遇到工人觸電需要瞬時保護，0.1秒時間就太長。目前低頻交流高壓發生器設計使用IGBT管，這是一種電壓控制型大功率晶體三極管，可以在10微秒時間內從導通變成關斷，起到快速保護作用。此外上海理工大學產品設計了七種保護措施，使用安全。

低頻交流高壓發生器也有它的局限性。

1、電場力有限，還不能吸附很粗的砂粒，對于P36以粗的砂布生產還要借助重力植砂工藝。

2、交流高壓由集成電路、三極管、電阻電容等弱電電子器件產生和控制。在高壓強電環境下工作，有時也會損壞。需要從電路設計、制造工藝和材料選擇多方面采取措施，使用者也要按規章操作。

上海理工大學是一所具有百年歷史的綜合性高等學校，在學習研究國外先進技術的基礎上，1992年研制成功了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型靜電植砂高壓發生器難以勝任，為此，2003年上海理工大學研制出JD-2型精密控制型靜電植砂高壓發生器。它是JD-1型基礎上的改進產品，保留了JD-1型全部技術性能，增加了對靜電植砂電壓的穩壓控制。2008年又改進研制出JD-3型靜電植砂高壓發生器。它保留了JD-2型的全部技術性能，體積重量大為減少，調壓控制精密度和快速性也有所提高，產品成本和價格還略有降低。

三種產品的性能對比見表一：

表一：JD-1，JD-2，JD-3，型靜電植砂高壓發生器對照表

由表一可知，JD-3型保持了JD-1、JD-2型的全部優良技術性能。體積重量大為下降；顯示分辨率比JD-1型明顯提高，與JD-2型相同；植砂電壓控制精度與穩度比JD-1明顯提高，比JD-2型稍有提高；穩壓調整時間JD-3為0.5秒，比JD-2（5～10秒）快得多；設備密封防塵性能較好；供電由三相380V改為單相220V，且功耗下降，節電良好，在漆包線、矽鋼片等各種原料不斷漲價的市場環境下，JD-3型價格不但不漲，反而稍有下降，使其成為性能價格比十分優良的靜電植砂設備。

由表一看到，三種設備的電氣控制柜變化改進較大，高壓變壓器未作變化。因為該變壓器是我們特殊設計，專業定點生產產品。設計中巧妙地避開了電感電容分布參數造成的對2～30HZ工作范圍的影響；輸出阻抗和最低工作頻率都明顯優于進口同類設備，而且50多條生產線16年先后使用故障率為零。

作者簡介：

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。

陳賚寶  男，上海理工大學高級工程師。自1992年以來，學習借鑒國外先進技術，先后研制了三代國產靜電植砂高壓發生器及靜電植砂設備并獲得國家專利和上海市科技科技進步獎。產品暢銷全國并出口東南亞地區。