【涂协】不锈钢板磨砂拉丝工艺分析

不锈钢板材经磨砂、拉丝、抛光加工后，会呈现金属哑光的发丝光泽，易清洁，且表面不易划伤，作为装饰板材已广泛应用于 3C 电子产品、汽车内饰装潢、不锈钢橱具、电梯、防盗门、食品机械、医疗机械、化工机械、建筑装潢等各行各业。

1、不锈钢饰面板材丝纹的种类

随着不锈钢饰面板材在不同行业的应用需求，对丝纹的要求也多种多样，丝纹的深浅、长短、粗细等各不相同。

不锈钢饰面板材在市场上通常应用的有四种丝纹 ：砂带短丝（NO.4）、砂带直丝（HL）、无纺布辊长丝（SB）、乱丝（混合丝）。

1.1 短丝（NO.4）

又称雪花丝，为砂带高速运转对板材磨砂而成的丝纹。（参见图1）

1.2 直丝（HL）

砂带缓慢转动，板材从拉丝头底部滑过而形成的丝纹，丝纹深且直。（参见图2）

1.3 长丝（SB）

通过含磨料的无纺布辊旋转而对板材拉丝所形成的丝纹，丝纹浅而光滑。（参见图3）

1.4 乱丝（混合丝）

客户对乱丝的要求多种多样，丝纹看上去乱而长短不一。（参见图4）

乱丝一般通过三种方式获得 ：

A. 通过变频器调节砂带、拉丝带的转速可得到不同长短的乱丝 ；

B. 无纺布拉丝辊在旋转的同时增加轴向窜动装置可形成乱丝 ；

C. 由砂带磨砂单元和无纺布辊拉丝单元组合机床上加工出的丝纹。

2、磨砂拉丝机床的组成分类与加工方式及效果分析比较

2.1 磨砂拉丝机床的加工单元

根据不同丝纹的加工类型，机床也对应有不同的加工单元。

2.1.1 接触辊磨砂单元

加工出的丝纹为短丝（NO.4）或乱丝，可采用砂带、尼龙拉丝带、无纺布拉丝带等不同涂附磨具。

当接触辊为高速转动时，砂带线速度一般在10~30m/s, 加工的丝纹为短丝（NO.4）。

当接触辊为慢速转动时，砂带线速度一般在2~10m/s，可加工出长短不一的乱丝。

2.1.2 接触辊拉丝单元

加工出的丝纹为直丝（HL），采用砂带拉丝。

接触辊采用变频调速，砂带随接触辊转动非常缓慢，速度一般控制在0.5～8mm/min，板材从砂带底部滑过，形成深且直的丝纹。

2.1.3 无纺布辊拉丝单元

加工出的丝纹为长丝（SB）或者乱丝，采用含有磨料的无纺布辊。

当拉丝辊只定速转动时，板材从拉丝辊底部通过时可拉出长长的 SB 丝纹。

当拉丝辊在变频调速转动的同时，还要沿轴向往复窜动时，加工出的丝纹为乱丝。

2.2 磨砂拉丝机床的加工方式

根据不锈钢板材的材质及加工工艺要求，机床的加工方式分为干式加工和湿式加工两种方式。

干式加工在不锈钢薄板加工中应用较多，拉丝压力要小，机床一般为轻加工、高效率的多加工单元组成。

湿式加工所形成的表面丝纹会更加光滑亮丽，一般应用于拉丝压力大、加工热量高的板材，以避免板材的烧伤变形。

2.3 磨砂拉丝机床的送料方式

由于板材厚度、重量及尺寸的不同，其送料方式分为带式送料和辊式送料两种方式。

对于尺寸小和薄的板材要采用带式送料，工件的输送会更加平稳顺畅。

对于卷材和厚度大的金属板材一般采用辊式送料。

2.4 典型磨砂拉丝机床分类介绍

2.4.1 干式四砂带磨砂机床（参见图5）

送料方式为带式送料 ；

加工单元为四砂带接触辊高速加工单元构成，其中前两个磨头为粗砂带磨砂单元，后两个磨头为细砂带抛光单元 ；

加工的表面丝纹为短丝 NO.4 ；

加工方式为干式加工，设计为高效节能产品，散热效果好，用电量少，砂带消耗少，送料速度快， 板材最薄加工厚度可达 0.25mm。

机床要配备高效除尘机，以确保板面清洁无尘，利于保护膜覆贴牢固。

2.4.2 湿式单砂带磨砂机床（参见图 6）

送料方式为辊式送料 ；

加工单元为单砂带接触辊高速磨砂单元构成 ；

加工的表面丝纹为短丝 NO.4 ；

加工方式为湿式加工，由于加工过程中配以优质高速磨削液，板材不因发热而变形变色，加工的表面纹理更加均匀、光滑、细腻，而且抗指纹、易清洁，金属光泽更加鲜艳亮丽。

由于多磨头一体机在湿式加工过程中，各个加工单元因水和粉尘造成干涉，加工精度不稳定，机器的清理维修不方便，且不利于板材加工过程的观测检查，所以机床一般以单磨头单机体的形式存在，然后根据板材去除量和表面质量要求选择机床的数量串联组线。

机床出料端要配备清洗风干机，以确保板面清洁、干爽、无尘，利于保护膜覆贴牢固。

2.4.3 湿式四砂带拉丝机床（参见图 7）

送料方式为辊式送料 ；

加工单元为四砂带接触辊慢速拉丝单元构成，其中前两个拉丝头为粗砂带单元，后两个拉丝头为细砂带单元 ；

加工的表面丝纹为直丝（HL），要求板面丝纹覆盖率达到70%以上，丝纹应均匀清晰 ；

加工方式为湿式加工 , 采用水溶性磨削液 ；

由于直丝（HL）深且粗旷，不光滑，易在表面附着粉尘，且易留下指纹，所以拉丝后板材要进行辊涂烘干处理，表面涂有一层无色透明耐磨的保护层。

2.4.4 四无纺布辊拉丝机床（参见图8）

送料方式为辊式送料 ；

加工单元为四个无纺布辊拉丝单元构成，各个拉丝辊的磨料粒度一般为粗、中、细连续过渡，以达到粗丝、细丝、抛光的板面饰纹要求 ；

加工的表面丝纹为长丝 (SB)，由于无纺布拉丝辊具有一定的弹性，对于带有一定曲率和小突起的板材也可加工，加工出的线纹看上去有明显的凹凸感，但手感却很光滑 ；

加工方式 ：单板以干式加工居多，卷材一般则为湿式加工。

2.4.5 磨砂拉丝组合机床（参见图 9）

送料方式为带式送料 ；

由两个砂带磨砂单元和两个无纺布辊拉丝单元组合构成 ；

两种加工单元可以单独使用，也可以调整于一个平面一起使用，一机多用，非常灵活方便，适用于多品种、小批量的单板加工 ；

加工的丝纹为短丝（NO.4）、长丝（SB）或者是混合丝纹 ；

加工方式为湿式加工。

2.4.6 磨砂拉丝生产线（参见图 10）

●生产线组成 ：

一台干式四砂带磨砂机床 ；

一台干式底面单砂带磨砂机床 ；

两台湿式单砂带磨砂机床 ；

一台湿式四无纺布辊拉丝机床 ；

一台清洗风干机。

●生产线工艺配置的优点 ：

干式砂带磨砂、湿式砂带磨砂、湿式无纺布辊拉丝分别可单独加工，也可以一起联合加工。

干式短丝（NO.4）、湿式短丝（NO.4）、湿式长丝（SB）、混合丝均可以在一条生产线上获得。

由于采用多个砂带磨砂单元，大大减轻了每个加工单元的磨砂压力，从而提高了砂带的使用寿命，同时也提高了整个生产线的送料速度。

不仅适用大批量板材加工，也适用于多品种小批量的板材加工。

底部单砂带磨砂可以消除上部磨砂的加工应力， 以防板材因磨砂热而翘曲变形，对于低于0.5mm的薄的不锈钢带尤为适用。

干式磨砂后再湿式磨砂，减少了湿式磨砂机的数量，降低了投入成本，减少了维护成本。

对于卷板加工，此生产线各个机床的送料速度与收放卷的速度联动匹配，省掉了活套地坑，缩短了生产线的长度。

3、涂附磨具在不锈钢磨砂拉丝加工中的选择和应用

3.1 涂附磨具的选择因素

涂附磨具的选择因素 ：拉丝板材的材质及加工性能、不同丝纹的加工工艺要求、不同磨砂拉丝机床的运转参数。

3.1.1 拉丝板材的材质及加工性能

不锈钢有铁素体、马氏体、奥氏体等不同材质，分为 200、300、400 等不同系列。

从表1和表2数据分析：

不锈钢的导热系数小，磨削热不易散发。

不锈钢的韧性大，磨屑易堵塞砂带。

不锈钢的线膨胀系数大，加工时过大的磨削压力会让板材受热变形。

不锈钢的加工性能相对铝合金、铜、碳钢来说比较差，在加工时需要很高的能量。

3.1.2 不同丝纹的加工工艺要求

短丝（NO.4）要求砂带高速磨砂，相对于直丝（HL）和长丝（SB）加工来说，磨砂压力较大，板材去除量较高。

直丝（HL）砂带运转非常缓慢，砂带对板材只是一个划犁的过程。

长丝（SB）是通过含磨料无纺布辊旋转对板材表面滑擦拉丝过程。

乱丝则是不同涂附磨具在不同运转参数下的拉丝加工过程。

不同丝纹的板材在加工时，其去除量、表面粗糙度要求也不一样。

3.1.3 不同磨砂拉丝机床的运转参数

不同的丝纹加工对应不同的磨砂拉丝机床。

不同的磨砂拉丝机床其结构参数、运转参数各不相同，例如砂带接触辊、无纺布拉丝辊的直径和转速在不同的磨砂拉丝机床上差别很大。

不同的磨砂拉丝机床其加工性能并非万能，既要要求机床适应不同丝纹的加工工艺要求，同时在机床结构定型的情况下，也要求板材的加工工艺去适应机床，例如采用什么涂附磨具，其磨料材质、磨料粒度、磨具的运转速度、磨具的加工压力因素怎么改善才能适应机床等等。

3.2 涂附磨具的应用分析

●对于不同材质的不锈钢板材要采用不同的砂带，如对于 300 系列和 200 系列不锈钢，其硬度、韧性等加工性能是不一样的，要得到同样的丝纹效果所选择的砂带磨料和粒度也有所不同。

●对不同的丝纹应根据其拉丝工艺要求选对砂带的型号，由于不锈钢饰面拉丝最终工艺要求是丝纹的均匀与清晰，所以去除量较小，粗粒度重磨砂的砂带应用不多，180 目、240 目的碳化硅或氧化铝砂带在短丝（NO.4）应用中较多。

●不同加工单元应和不同粒度的砂带合理匹配。

对于丝纹要求粗旷亮丽的，例如粗的直丝（HL）可用 60 目带防堵涂层锆刚玉砂带。

对于丝纹要求细腻柔和的，要用粒度细、基布软的砂带，或者采用无纺布、尼龙拉丝带。

●对于不同磨砂拉丝机床，应选择不同涂附磨具与机床结构参数、运行参数形成最佳匹配，例如应考虑拉丝辊的直径、接触辊螺旋沟槽的宽窄与头数、线速度、 压力以及进料速度等参数对涂附磨具拉丝效果和使用寿命的影响。例如 ：干式加工拉丝机砂带接触辊直径一般在 150mm~200mm 尺寸内，以利于散热，而湿式加工由于磨削液具有冷却作用，砂带接触辊直径一般大于200mm，抛光效 果会更好，丝纹也显得更加亮丽。

●不同磨料砂带的合理搭配。

对于不锈钢磨砂拉丝生产线，碳化硅砂带由于具备自锐性，一般用于前段的粗砂，利于板材丝纹加工的一致性 ；氧化铝砂带则用于后段精砂，会提高板面光亮度，油磨时还可以改变板面油膜的衍射效果，使油彩更加均匀厚重。

●新旧砂带的合理搭配。

对于均匀磨损过的旧砂带可装在后续的拉丝单元中用于抛光。

●总之，涂附磨具的低消耗、高使用寿命以及好的拉丝效果是客户购买所考虑的首要因素。

作者：青岛新凯德机械制造有限公司 董仙

来源：《中国涂附磨具》2022年第三期