广东省特种设备检测研究院珠海检测院 珠海 519002
摘要：承压特种设备的逐渐增多，促进了检验检测行业发展，承压设备的打磨是检验检测中不可或缺的一道工序，然而，打磨离不开加工工具。目前行业内以人工操作普通砂轮机打磨为主，并且需要频繁更换砂轮片。尤其是面对现场金相制样时的打磨抛光连续工作时，显得尤为费时，制样效率低下。同时由于承压设备需要做金相制样的位置并不一定理想，存在空间狭小或作业角度限制的情况，致使打磨难度增大，且打磨质量不稳定，已不能满足承压设备现场金相制样高质量高效率的要求。为此，针对复杂的作业空间限制和频繁更换打磨头或砂轮片的情况，设计一种多头手持式的电动打磨装置，实现快速打磨清理或抛光，提高打磨的效率以及稳定性。
关键词：承压设备；现场金相制样；手持式；电动打磨
0 引言
在我国社会和经济发展过程中，承压特种设备已经成为石油化工等行业广泛应用的生产装置。为提升石油化工等行业产业发展速度和效率，必须加强特种设备检验检测，实施专业的无损检测技术，保证特种设备在运行时的安全性和稳定性。然而，特种设备无损检测离不开加工，随着加工需求逐渐增多，加工工具越来越多样化，对加工工具的应用和要求也越来越多。其中，打磨抛光是无损检测钱准备工作步骤中不可或缺的一部分，加上人们对加工表面的高质量和美观的要求，打磨抛光工具自然层出不穷。[1-3]例如，现今国家对工业生产和设备使用安全非常重视，其中金相分析由于其对材质的独特宏微观表征和现场操作方便等优点被广泛应用于各种金属设备的检验。众所周知，金相分析前需要先制备样品，现场金相检验需在待检部位上直接打磨抛光，腐蚀，最后用金相显微镜观察组织并进行图像采集，打磨时根据不同表面粗糙度要求更换不同砂轮头，而目前的打磨机一次只能使用一种砂轮片，拆装更换比较繁琐导致效率低下，且使用不够方便，安全性不高，同时遇到某些狭小空间和作业角度限制的情况时不易打磨到位。
为了克服上述现有技术的不足，更好地完成承压特种设备的金相检验分析工作，本文作者自主研制了一种承压设备现场金相制样用手持式电动打磨装置，具有多个打磨工作头，作业时不需要频繁更换砂轮头。该打磨装置特征在于，不同的打磨工作头上装有不同类型的砂轮片或小砂轮头，避免频繁拆装更换砂轮片或小砂轮头，可降低劳动强度，大大提高了工作效率。该打磨装置可对承压特种设备进行快速现场金相制样，为金相检验前准备工作提供有利支撑。
1 打磨装置技术方案
1.1 打磨装置设计组成
承压设备现场金相制样用手持式电动打磨装置主要由电源控制器和与电源控制器连接的打磨机体两大部分组成，电源控制器为打磨机体供电设置，打磨机体设有多个打磨工作头。该装置各个组成部分的详细情况介绍如下：
（1）该装置打磨机体的表面设有若干凹槽。
（2）该装置打磨工作头包括外壳及从上到下依次设置在外壳内的驱动电机、传动杆和夹持部，其中夹持部的中间设有圆孔。其外壳上还设有分控制开关，此分控制开关分别与驱动电机和电源控制器连接。
（3）该装置打磨工作头的输出端与主线打磨机体的夹角为120°。
（4）该装置电源控制器包括蓄电池及和该蓄电池依次连接的总控制开关和调速旋钮。
该打磨装置整体结构示意图和打磨装置工作头结构示意图分别见图1和图2.其中，电源控制器-1，打磨机体-2，打磨工作头-3，总控制开关-11，调速旋钮-12，驱动电机-31，传动杆-32，夹持部-33，分控制开关-34，凹槽-21。
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图1 打磨装置整体结构示意图
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图2 打磨装置工作头结构示意图
1.2 设计结构说明
为了更加清楚地将承压设备现场金相制样用手持式电动打磨装置的设计理念和意义展现出来，先将该打磨装置的具体设计结构说明如下：
该打磨装置中电源控制器1包括蓄电池、总控制开关11和调速旋钮12，通过设置蓄电池，该装置能实现灵活充电和使用，且方便携带；总控制开关11可以控制全部打磨工作头3的电源通断状态；调速旋钮12连接电位器，通过旋转调速旋钮12控制电位器电阻从而控制打磨工作头3的旋转速度。
进一步，该打磨装置中打磨工作头3的输出端与装置打磨机体2的夹角为120°，有利于打磨某些狭小空间或作业角度受限制的区域，使用更加灵活方便，且打磨效果更美观；打磨工作头3包括外壳及从上到下依次设置在外壳内的驱动电机31、传动杆32和夹持部33，其驱动电机31的输出轴和传动杆32连接，传动杆32和夹持部33连接，其夹持部33的中间设有圆孔，用来紧紧夹持砂轮片或小打磨头，防止砂轮片或小打磨头脱落造成误伤，外壳上还设有分控制开关34，其分控制开关34分别与驱动电机31和电源控制器1连接，分控制开关34可以控制所在打磨工作头3的驱动电机31的开启和停止，当打磨工作头3工作时，驱动电机31旋转带动传动杆32旋转，传动杆32带动夹持部33旋转，将砂轮片或小打磨头插进各所需夹持部33中间的圆孔，使砂轮片或小砂轮头旋转工作。
最后，该打磨装置中打磨机体2的表面设有若干凹槽21，凹槽21为纵向条状凹槽或弧形凹槽，凹槽均匀设置在打磨机体2的表面，可以提高打磨机体2的摩擦力，方便紧握抓持。
1.3 三维产品设计图
为使得承压设备现场金相制样用手持式电动打磨装置设计更加直观化、清晰化，现将该打磨装置的三维产品外观设计图展示出来，图3（a）和（b）均为打磨装置三维产品外观设计图。
图3 打磨装置三维产品外观设计图
2 工作实施
2.1 工作原理及方法
该手持式电动打磨装置用于承压特种设备现场金相检验前准备工作中的金相制样环节，能够提高打磨抛光效率，现将该打磨装置的工作原理及使用方法进行详细阐述，如下：
第一步，检查该装置外观是否完整，线路是否接触良好；
第二步，选取不同型号的砂轮片或小打磨头插入各个打磨工作头3的夹持部33中并予以锁紧固定；
第三步，插上电源或不插电源直接使用蓄电池供电，打开总控制开关11，打开对应打磨工作头3的分控制开关34，微调调速旋钮12，控制旋转速度，输出直流稳压电源，经过传动杆32和夹持部33的力传递，带动砂轮片或小打磨头做高速旋转的机械运动，即可开始对工作对象进行打磨抛光；
第四步，打磨抛光过程中可根据旋转速度需要，随时调节调速旋钮12进行调速；
最后，如需更换打磨工作头3，先将正在工作的打磨工作头对应的分控制开关34关掉，待该打磨工作头停止旋转后，再打开下一步所需打磨工作头3的分控制开关34，待工作头旋转速度稳定后，对准工作对象，继续进行打磨抛光操作。
2.2 注意事项
该手持式电动打磨装置使用起来具有一定的风险，因此需要注意以下事项：
（1）在使用之前检查砂轮片或小打磨头是否有缺损的地方，各连接部位是否松动，在使用时要确保各个配件都安装完好、牢靠。
（2）在正式打磨以前要进行开机试转，看砂轮片或小打磨头是否运行平稳、正常。
（3）打磨操作的时候，要避免对准其他工作人员或者易燃易爆的物品，因为打磨过程中砂轮片或小打磨头会产生非常高的热量。
（4）在打磨的时候要轻柔，不得用力过猛，以免发生砂轮或小打磨头碎裂的现象，造成严重后果。
（5）要做本装置和砂轮片或小打磨头性能推荐之内的打磨操作，不得做其他强度大的打磨操作。
3 结束语
本文详细介绍了承压特种设备现场金相制样用手持式电动打磨装置的设计原理、装置结构、产品设计图以及装置使用方法。该打磨装置采用了多个工作头以及改变工作头与主机的角度的方法，可减少更换砂轮或小打磨头的频次，操作简单，并解决了狭小空间及作业角度受限的难题，提高了工作效率，降低了作业人员的劳动强度。到目前为止，该装置的设计得到了越来越多的负责打磨加工的作业人员的充分肯定，现在正在进行转化工作，优化升级后可在加工行业和检验行业进行推广使用。
参考文献：
[1]韩世勋.特种设备检验中无损检测技术的应用分析[J].甘肃科技，2020，36（24）：24-25+3.
[2]黄亚星，袁秀志，甘志超.一种不规则型面铸件的自动化打磨装置[C].第十七届中国航空测控技术年会论文集.2020，337-340.
[3]广新亮，吴限，翟福欣.快速金相检验技术在锅炉制造中的应用[J].能源研究与管理.2020（02）
广东省特种设备检测研究院科技项目（2020CY13），广东省特种设备检测研究院珠海检测院科技项目（zhtj-201912）
作者简介：谢小娟（1988—），女，研究生，工程师，从事特种设备检验检测。
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