——上海理工大學(xué) 陳賚寶 岑文遠(yuǎn) 宋俊萍

為配合涂附磨具分會(huì)編寫《中國(guó)涂附磨具行業(yè)發(fā)展史》的工作，本刊從本期起設(shè)立《行業(yè)發(fā)展史》欄目，選登各會(huì)員單位、各企業(yè)以及各位老同志撰寫的發(fā)展史文章，營(yíng)造全行業(yè)大寫發(fā)展史的氣氛，并以期對(duì)編寫行業(yè)發(fā)展史、企業(yè)發(fā)展史工作以借鑒和啟迪。

一個(gè)偶然的機(jī)遇，我們與涂附磨具行業(yè)有了深度接觸，至今已快20年了。

一 結(jié)緣起因

緣起于上世紀(jì)九十年代初，上海砂輪廠從世界銀行貸款276萬美元，從德國(guó)引進(jìn)了一套當(dāng)時(shí)國(guó)際上最先進(jìn)的強(qiáng)力砂帶生產(chǎn)線。運(yùn)行一年多后，發(fā)現(xiàn)其核心部件靜電植砂機(jī)有問題，因過了保修期，請(qǐng)外國(guó)專家來，從經(jīng)濟(jì)上、時(shí)間上都不合適，遂有了請(qǐng)國(guó)內(nèi)大專院校修理及仿造的想法。

為此，上砂廠于1992年秋，請(qǐng)我們上海理工大學(xué)去洽談。那天機(jī)械系主任帶了7位老師參觀了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)正常，問題在于原來細(xì)粒度磨料要求電壓較低，粗粒度磨料要求電壓較高才能生產(chǎn)。而現(xiàn)在由于電壓調(diào)不上去，到4萬伏就跳閘，造成細(xì)粒度磨料植砂正常，粗粒度磨料植砂卻不行。上砂廠給我們提供了厚厚的技術(shù)資料，但都是安裝操作手冊(cè)，不講原理，沒有電氣原理圖，只有安裝接線圖。圖上關(guān)鍵部件都畫一個(gè)黑方框，標(biāo)出接線號(hào)碼。

參觀半天后，上砂廠廠長(zhǎng)問我們能不能修？能不能仿造兩臺(tái)？我們7位老師，5位搞機(jī)械的，只有岑文遠(yuǎn)、陳賚寶兩位是搞電氣的。大家不約而同地看他們兩位表態(tài)。由于沒有圖紙，無法仿制，只能重新設(shè)計(jì)。而僅憑半天的參觀，能看懂大概就不錯(cuò)了，當(dāng)場(chǎng)承接只有五、六成把握，風(fēng)險(xiǎn)不小。經(jīng)過10多分鐘的考慮，我們當(dāng)場(chǎng)拍板接下了這個(gè)項(xiàng)目。不久我們找出了對(duì)于粗粒度磨料電壓升不上去的原因，主要是德國(guó)進(jìn)口設(shè)備絕緣不良。1993年1月9日上海理工大學(xué)和上海砂輪廠簽訂了兩臺(tái)靜電植砂高壓發(fā)生器的研制合同，開始了產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的奮斗歷程。

陳賚寶教授

二 刻苦攻關(guān)，研制國(guó)產(chǎn)設(shè)備

我們接到任務(wù)后，開始了緊張而有序的工作，雖沒有德國(guó)設(shè)備的詳細(xì)圖紙資料和元器件資料，但在上砂廠廠方人員的配合下，仔細(xì)測(cè)試了德國(guó)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，包括電壓、電流、頻率、波形、阻抗等，為我們改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了很多有用的資料。

我們大膽采取了一系列措施：1、采用當(dāng)時(shí)國(guó)際上最先進(jìn)的大功率元件IGBT取代進(jìn)口設(shè)備的可控硅，使高壓關(guān)斷時(shí)間從10毫秒縮短到10微秒，大大提高了安全保護(hù)性能；2、我們?cè)O(shè)計(jì)低頻從2HZ到30HZ，比進(jìn)口設(shè)備2.5HZ到30HZ低0.5HZ。雖然只低0.5HZ，但是差20％，卻提高了粗砂的植砂能力；3、進(jìn)口設(shè)備實(shí)測(cè)輸出阻抗72歐姆，我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)測(cè)輸出阻抗為55歐姆，降低20％，增強(qiáng)了植砂能力；4、變壓器的工作頻率必須避開諧振頻率。高壓變壓器匝數(shù)多，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分布電容控制是技術(shù)難點(diǎn)，我們的低端諧振頻率為1.3HZ，高端諧振頻率為56 HZ，遠(yuǎn)離2～30 HZ工作范圍；5、我們學(xué)習(xí)進(jìn)口設(shè)備，設(shè)計(jì)了7種保護(hù)電路，確保高壓使用安全。6、關(guān)鍵元器件采用進(jìn)口名牌產(chǎn)品，各種零配件在上海采用國(guó)產(chǎn)品牌。

經(jīng)過我們和上砂廠有關(guān)人員的艱苦工作和共同努力，1993年8月底，第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)研制的靜電高壓發(fā)生器(JD-1型)在上海砂輪廠八車間替代德國(guó)進(jìn)口設(shè)備運(yùn)行獲得成功。生產(chǎn)的強(qiáng)力砂帶質(zhì)量不比進(jìn)口設(shè)備差，同樣暢銷國(guó)內(nèi)外。接著廠方陸續(xù)于1994年、1995年又訂制三臺(tái)靜電高壓發(fā)生器。分別用于一車間、三車間、寧波北淪分廠和印度尼西亞合資廠。實(shí)踐證明，我們的JD-1型國(guó)產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)達(dá)到進(jìn)口設(shè)備的水平，故廠方在1995年底委托我們將德國(guó)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，即機(jī)柜不動(dòng)，柜內(nèi)的元器件全部拆下來，換上我們研制的發(fā)生器，使用正常。產(chǎn)學(xué)研合作取得初步成果，1995年10月我們上海理工大學(xué)自行設(shè)計(jì)制造的靜電植砂高壓發(fā)生器獲國(guó)家專利授權(quán)。1996年11月獲上海市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)等一系列獎(jiǎng)項(xiàng)。

自1993年至2005年設(shè)備在上砂廠生產(chǎn)連續(xù)使用10多年，只更換過電動(dòng)調(diào)壓器的易損件碳刷，設(shè)備幾乎無故障，其良好性能引起了作為二砂及上砂的強(qiáng)力砂帶流水線的供應(yīng)商——德國(guó)施瓦貝（Schwabe）公司的注意，他們主動(dòng)邀我們商談協(xié)作之事，幾經(jīng)談判，終因樣機(jī)放在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外無法達(dá)成一致而告吹。

在此需說明一點(diǎn)，即德國(guó)設(shè)備的控制柜是在恒溫室內(nèi)工作的，而國(guó)產(chǎn)靜電發(fā)生器都是放在大廠房?jī)?nèi) 工作的（無降溫）。當(dāng)年夏天溫度很高，控制柜在大廠房?jī)?nèi)，工作絲毫未受影響。既受到了技術(shù)上和德國(guó)進(jìn)口設(shè)備同樣的技術(shù)層面上的考驗(yàn)，順利通過，又受到了高 溫的考驗(yàn)。這對(duì)于靜電植砂在國(guó)內(nèi)推廣具有重要意義，不需要昂貴的空調(diào)房，還節(jié)省能源。

岑文遠(yuǎn)教授

三 深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，理論聯(lián)系實(shí)際，解決生產(chǎn)中問題

由于上砂廠技術(shù)力量較強(qiáng)，消化德國(guó)設(shè)備已有一段時(shí)間（當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)僅有的兩套引進(jìn)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的強(qiáng)力砂帶生產(chǎn)線），設(shè)備在上砂廠運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)問題不多?？墒亲?/span>1997年國(guó)產(chǎn)靜電發(fā)生器設(shè)備開始用于長(zhǎng)江砂輪廠，鹽城剛玉砂布廠（現(xiàn)三菱磨料磨具有限公司）、汕頭金雄砂輪廠和北京東新砂布廠等中小型廠相繼使用后，由于他們和國(guó)內(nèi)大多數(shù)涂附磨具工廠剛接觸靜電植砂新工藝，反應(yīng)的問題就多了。其中主要的問題是砂面不勻；有時(shí)電壓升不上去，不到35KV就報(bào)警了。

對(duì)靜電植砂的應(yīng)用，我們當(dāng)時(shí)的認(rèn)識(shí)也是膚淺的，簡(jiǎn)單地認(rèn)為，只要砂粒飛起來，就說明發(fā)生器沒 問題，但廠家卻來電不斷。我們只能趕鴨子上架，查資料，翻書本，到工廠現(xiàn)場(chǎng)觀察，才慢慢對(duì)一些問題有了認(rèn)識(shí)。如：①在理論上的磁化與極化。當(dāng)時(shí)生產(chǎn)廠家反 映，砂料在運(yùn)行一段時(shí)間后就不易植入，認(rèn)為砂料經(jīng)電場(chǎng)磁化了。我們從資料及教課書中了解到，介質(zhì)（砂粒）在高電壓的作用下，產(chǎn)生帶電的現(xiàn)象實(shí)為極化。據(jù) 此，我們更堅(jiān)定了低頻交流高壓要比直流高壓占優(yōu)的觀點(diǎn)。在不少場(chǎng)合中進(jìn)行講解，目前已為大多數(shù)技術(shù)人員所接受。其它如砂面不均的問題，如重復(fù)使用余砂，由 于砂粒多次極化后呈帶電狀態(tài)，呈現(xiàn)同性相斥，而不易植入帶膠的基布。我在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)曾碰到：上午砂面效果不錯(cuò)，下午砂面就逐步不行，無論升壓調(diào)頻，不解決問 題，最后砂粒在極板中一點(diǎn)都不飛了。我們拿了一把新砂扔進(jìn)去，立刻就飛起來了，這是很典型的砂粒極化的例子。故不少涂附磨具生產(chǎn)企業(yè)，如二砂等都主張余砂 需進(jìn)行處理后才能使用。②相對(duì)濕度問題。我國(guó)幅緣遼闊，南北各地的溫度、濕度相差很大，植砂效果亦不盡相同。植砂機(jī)在各地亦有“水土不服”的時(shí)候，需要業(yè) 內(nèi)同行總結(jié)當(dāng)?shù)氐木唧w情況。如北方冬天干燥，相對(duì)濕度甚至≤30％，此時(shí)滾輪與輸砂帶磨擦所產(chǎn)生的靜電影響很大。從文獻(xiàn)資料上查到，相對(duì)濕度在60％左右影響最小。北京東升砂布廠在冬春季節(jié)，就在靜電房?jī)?nèi)加濕，形成小范圍適宜砂粒植入的環(huán)境取得較好的效果。2007年在由鄭州博盟公司主辦的靜電植砂研討班上， 此經(jīng)驗(yàn)在業(yè)內(nèi)各廠家得到介紹推廣。③絕緣問題。出現(xiàn)的問題是電壓加不上去，植砂機(jī)不能充分利用，植砂效果不好。這是由于砂布廠灰多，在高壓極板區(qū)域內(nèi)，由 于砂粒灰塵多堆積，在高壓電場(chǎng)下，絕緣材料上的表面灰塵成導(dǎo)電的主要路徑，此時(shí)，絕緣電阻是體電阻及面電阻的并聯(lián)值。面電阻（灰塵）在高壓下很易擊穿成打 火點(diǎn)，這是造成植砂效果不好的主要原因。

為了更好的推廣應(yīng)用植砂機(jī)，交流和推廣經(jīng)驗(yàn)，澄清應(yīng)用中的模糊認(rèn)識(shí)，鄭州博盟磨料磨具技術(shù)信息咨詢有限公司致力于我國(guó)涂附磨具事業(yè)，推廣應(yīng)用新工藝、新材料和新裝備，于2007年4月初與我們上海理工大學(xué)在鄭州舉辦了靜電植砂技術(shù)講座。當(dāng)時(shí)20多家用戶及河南工業(yè)大學(xué)都派員參加了。會(huì)上由岑文遠(yuǎn)先生講解了靜電植砂高壓發(fā)生器的原理及維護(hù)要求。陳賚寶先生則從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面對(duì)介質(zhì)極化、生產(chǎn)中掌握相對(duì)濕度60％左右的原因、輪帶磨擦產(chǎn)生的靜電如何防止、 高壓擊穿的防止等，作了進(jìn)一步的闡述，回答了各單位所提出的問題；并在生產(chǎn)設(shè)備管理上，首先提出每周查地線，每月晚上關(guān)燈升壓看極板絕緣狀況，每半年查電 動(dòng)調(diào)壓器碳刷磨損情況，一年查變壓器油（送驗(yàn)）。值得一提的是，當(dāng)時(shí)不是我們的用戶的東莞金太陽研磨有限公司亦派技術(shù)人員來參加會(huì)議，對(duì)目前國(guó)內(nèi)靜電植砂 存在問題進(jìn)行了探討，一個(gè)月后即成為我們的用戶。

2007年4月岑文遠(yuǎn)教授在鄭州博盟公司舉辦的靜電植砂講座上

四 緊跟科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)

根據(jù)客戶控制植砂量的需要，我們進(jìn)行了認(rèn)真研究和分析。植砂量（單位面積砂量）以前都是通過 砂箱來控制下砂量而達(dá)到的，我們能否通過靜電植砂來控制調(diào)節(jié)植入砂量的多少呢？經(jīng)過認(rèn)真分析后，我們認(rèn)為可通過調(diào)整極板的長(zhǎng)度、植砂機(jī)的頻率再配合電壓的 微調(diào)來實(shí)現(xiàn)，而電壓穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)微調(diào)的前提。這樣，具備可以控制植砂量特點(diǎn)的JD-2型機(jī)出臺(tái)了，此時(shí)是2004年3月底。經(jīng)過幾年的運(yùn)行，以及電子原器件的發(fā)展進(jìn)步和節(jié)能的要求，針對(duì)2型機(jī)運(yùn)行中存在的不足，我們著手了JD-3型機(jī)的研制：①去掉了笨重又耗能的變壓器及碳刷易磨損的三相電動(dòng)調(diào)壓器。②解決了機(jī)械限位保護(hù)等相關(guān)問題。③穩(wěn)壓性能大為提高，響應(yīng)速度亦提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。⑷機(jī)柜大小由2000×700×450CM變?yōu)?/span>1000×700×250CM了，小了3/4左右，重量由200KG降至50KG左右，能耗由1.25KW降至0.8KW。

通過近二十年的研制過程，我們感觸良多。①直接深入車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，了解情況，回來分析，從理 論上找答案。②不懂就問，找人請(qǐng)教，找書本請(qǐng)教，極化概念及相對(duì)濕度的影響都是從書本上獲得的。③根據(jù)生產(chǎn)的要求，不斷完善提高設(shè)備的性能，并趕超世界先 進(jìn)水平。近幾年，有人建議我們對(duì)極板問題加以注意。確實(shí)植砂機(jī)的負(fù)載就是極板。目前對(duì)極板的材料、形狀、相互間大小關(guān)系以及上下極板距離的研究都得到了一 定的進(jìn)展。遺憾的是對(duì)材料（磨料）方面因?qū)I(yè)關(guān)系無法得到進(jìn)展，如極化問題能否減少，甚至避免。但愿后來人能發(fā)現(xiàn)更多問題，并取得更多成效。

20多年來，國(guó)內(nèi)幾乎所有的生產(chǎn)廠家都采用了靜電植砂工藝，國(guó)內(nèi)外已有近40多家用戶使用了我們的60多臺(tái)靜電植砂機(jī)，其中出口印尼2臺(tái)，三菱廠7臺(tái)，上砂廠5臺(tái)，河南王牌廠5臺(tái)，……。靜電植砂工藝的應(yīng)用推廣是廠校聯(lián)手，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合二十年的豐碩成果?？梢哉f，我們上 海理工大學(xué)在中國(guó)涂附磨具行業(yè)的發(fā)展上，在以靜電植砂取代重力植砂老工藝的技術(shù)革命中發(fā)揮了一定的作用，得到用戶及同行認(rèn)可，我們?yōu)槲覀兡転槲覈?guó)成為涂附 磨具的大國(guó)盡了一點(diǎn)力而自豪。

作者簡(jiǎn)介：

岑文遠(yuǎn)：男，教授級(jí)高級(jí)工程師，1941年4月出生，1964年8月畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，1992年后任上海理工大學(xué)教授（兼）。在涂附磨具行業(yè)主要負(fù)責(zé)了靜電植砂高壓發(fā)生器研制，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。1992年被機(jī)械電子工業(yè)部授予有突出貢獻(xiàn)專家，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼。

陳賚寶：男，高級(jí)工程師，1942年生，1966年哈工大電機(jī)系畢業(yè)分配到第二炮兵某基地工作，1984年轉(zhuǎn)業(yè)至上海理工大學(xué)工作，已退休 從事靜電植砂研究獲得國(guó)家專利

宋俊萍：女，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，1942年生，1966年北京理工大學(xué)畢業(yè)分配至第二炮兵某基地工作，1986年轉(zhuǎn)業(yè)到上海理工大學(xué)工作，已退休 從事靜電植砂研究獲得國(guó)家專利