王志剛，張建榮

（樂(lè)凱膠片股份有限公司 河北 保定 071054）

0 引言

由于鹵化銀乳劑對(duì)涂布嘴設(shè)備的腐蝕，膠片生產(chǎn)中涂布嘴設(shè)備在鹵化銀的浸泡下晶間腐蝕現(xiàn)象比較突出。2006年本公司選用柯達(dá)公司提供的材質(zhì)進(jìn)行涂布嘴的加工，投入使用后一年時(shí)間便產(chǎn)生了坡流表面、流道腔體和密封墊、涂布嘴唇嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題，腐蝕點(diǎn)不可修復(fù)。腐蝕情況如圖1所示。

腐蝕點(diǎn)造成局部位置條道、拉絲表觀弊病頻發(fā)，對(duì)涂布表觀質(zhì)量造成巨大的影響。根據(jù)多年涂布技術(shù)的積累，本公司選用雙相鋼作為涂布嘴設(shè)備加工的材料。

涂布嘴加工為什么多選用雙相鋼材質(zhì)？雙相鋼（00Cr14Ni5Mo3Al）的抗拉強(qiáng)度σb，斷面收縮率ψ 優(yōu)于1Cr18Ni9Ti，而膨脹系數(shù)α 比1Cr18Ni9Ti 小，含碳量低，屬超低碳鋼。即該鋼具有高強(qiáng)度與高塑性的良好結(jié)合，熱處理工藝簡(jiǎn)單、尺寸穩(wěn)定性好、易冷，熱加工和機(jī)械切削以及良好的耐腐蝕性，不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）布氏硬度HB120～180；雙相鋼（00Cr14Ni5Mo3Al）洛氏硬度HRC42，硬度比1Cr18Ni9Ti 硬，變形小，是制作擠壓涂布嘴必備材料；故一般優(yōu)先選用雙相鋼。雙相不銹鋼碳含量低、化學(xué)成分平衡的優(yōu)點(diǎn)使鋼在高溫敏化冷卻時(shí)影響區(qū)形成二次奧氏體γ’。一方面γ’提高碳、氮的溶解度，另一方面γ’增加了相界面，從而減少了單位面積上碳化物（M23C6）的析出量。這使雙相不銹鋼不容易形成連續(xù)的貧鉻區(qū)，減輕了雙相鋼的晶間腐蝕傾向，但這不意味著雙相鋼不產(chǎn)生晶間腐蝕。膠片生產(chǎn)中雙相鋼在鹵化銀的浸泡下晶間腐蝕現(xiàn)象比較突出，雙相鋼晶間腐蝕有個(gè)特點(diǎn)——表面光潔度越高越不易腐蝕。當(dāng)出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)后，由于鹵化銀的作用腐蝕越發(fā)嚴(yán)重，對(duì)涂布嘴設(shè)備而言需加強(qiáng)清洗，不生產(chǎn)狀態(tài)下拆除堵頭、插片，清潔腔體和阻流間隙，消除含銀乳劑滯留區(qū)；此外三號(hào)機(jī)對(duì)涂布嘴設(shè)備實(shí)施2 次/年的解體、清潔、修磨工作。

在涂布操作中，理想的涂布裝置是均勻地向支持體進(jìn)行沒(méi)有任何缺陷涂布的設(shè)備，但是實(shí)際并不是如此，就目前裝備而言本公司能夠?qū)崿F(xiàn)將涂布流量波動(dòng)控制在2%范圍內(nèi)，若想達(dá)到更好的涂布效果，在擠壓涂布過(guò)程中采用手工調(diào)整來(lái)達(dá)到相同的出口間隙，是較為困難的。首先需要涂布嘴組裝人員有豐富的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，其次很難保證不同組裝的人員達(dá)到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此提高涂布嘴設(shè)備加工精度要求，是保證得到滿意涂布效果的前提。

坡流涂布嘴使用過(guò)程為：涂液進(jìn)入均流腔中心，沿著它流向兩側(cè)，在涂布嘴頂端經(jīng)條縫間隙出口流出。如果條縫深度是相等的，并且條縫出口間隙處處相等，那么經(jīng)過(guò)條縫的流體在均流腔內(nèi)沿著涂布嘴寬度有比例的壓力變化，在進(jìn)料口均流腔中心壓力高于兩側(cè)壓力，引起均流腔內(nèi)流體向兩側(cè)邊緣流動(dòng)，因此條縫中心出來(lái)的流體要比兩側(cè)多，中心位置涂層變厚，在涂層外形上會(huì)形成拱形，在涂布習(xí)慣術(shù)語(yǔ)上稱作“眉”狀。反過(guò)來(lái)如果涂層中間薄、兩側(cè)厚則會(huì)形成“笑臉”的外形[1-2]。

因此滿足涂布性能的橫向均勻性要求是涂布嘴設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)[3]，根據(jù)牛頓流體力學(xué)基礎(chǔ)原理和了解相關(guān)嘴子設(shè)計(jì)文獻(xiàn)后得出結(jié)論，涂布嘴阻流間隙加工偏差是涂布橫向不均勻度的3 倍關(guān)系，此關(guān)系也經(jīng)嘴子加工返修實(shí)踐驗(yàn)證，因此本公司在加工涂布嘴的過(guò)程中將橫向偏差精度控制在±1.5 μm。嘴子加工完成后要使用條縫檢測(cè)儀或斜面刻度塞尺分段檢驗(yàn)。

1 柯達(dá)公司與制安公司關(guān)于涂布嘴的檢驗(yàn)對(duì)比

1.1 柯達(dá)公司涂布嘴檢驗(yàn)方法（圖2）

圖2 單片涂布嘴樣圖Fig2 Diagram of single coating nozzle

（1）A=狹縫高度平行度。隨著涂布嘴裝配到下一片涂布嘴上，狹縫口一致性。通過(guò)在蔡司坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）測(cè)量讀出狹縫平整度。然后用蔡司坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）測(cè)量下一個(gè)涂布嘴的背面，然后是它們的側(cè)面。期望的公差是100～120 毫英寸（2.54～3.04 μm）最大變化。

（2）B=狹縫長(zhǎng)度平行度。測(cè)量狹縫(從腔體到滑板表面的距離)長(zhǎng)度，覆蓋整個(gè)涂布頭的長(zhǎng)度。通過(guò)用蔡司坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)測(cè)量覆蓋整個(gè)涂布頭的長(zhǎng)度，大約25個(gè)區(qū)域，讀出長(zhǎng)度，期望的公差是0.004 英寸（0.1 mm）最大變化。

（3）C=狹縫邊緣半徑。測(cè)量腔體/狹縫接觸面的邊緣和狹縫/滑塊的邊緣以確保它們是一致的。使用一個(gè)商業(yè)顯微鏡在大約50 倍能力時(shí)測(cè)量它,然后使用一個(gè)商業(yè)上使用的半徑分析軟件去測(cè)量半徑的尺寸。期望的公差是0.001英寸最小，0.002英寸最大（0.025 mm最小,0.050 mm最大）。

（4）D=第一片涂布嘴銳度、最終涂布均勻度Final Coated Uniformity（4.0% Peak-to-Peak）。

1.2 制安公司涂布嘴檢驗(yàn)方法（圖3）

圖3 涂布嘴檢測(cè)Fig3 Coating tip detection

柯達(dá)公司涂布嘴檢測(cè)儀器國(guó)內(nèi)不具備，對(duì)此樂(lè)凱制安公司細(xì)化吸收柯達(dá)加工檢測(cè)方法，通過(guò)嚴(yán)格控制單片加工精度來(lái)控制組裝后精度，方法如下：

通過(guò)千分表和彈簧扭矩儀與大理石零級(jí)平板相配合來(lái)檢測(cè)單片涂布嘴密封帶、間隙面的平行度。經(jīng)過(guò)三套柯達(dá)涂布嘴加工經(jīng)驗(yàn)積累，目前樂(lè)凱制安公司已經(jīng)掌握柯達(dá)涂布嘴制造加工檢測(cè)技術(shù)，步入業(yè)內(nèi)先進(jìn)行列。對(duì)于腔體暫無(wú)明確的檢測(cè)手段，主要通過(guò)本公司手工研磨方法保障液滴腔精度。

2 影響涂布嘴精度的主要因素及具體處理方法

2.1 涂布嘴水滴腔體的加工方法

涂布嘴水滴結(jié)構(gòu)腔體與階梯坡流面設(shè)計(jì)，打破了傳統(tǒng)衣架腔體設(shè)計(jì)，這就使每片雙面帶槽，九片組裝在一起形成兩端面各八對(duì)（共十六個(gè)）小水滴的形狀。這就對(duì)在拋光過(guò)程中增加了一定的難度，平衡的力量是使加工面粗糙度及光潔度達(dá)到加工要求的前提條件。經(jīng)過(guò)反復(fù)的討論試驗(yàn)，用木制的模具和壓板解決了這一難題。先用壓板粗拋，然后用木模做進(jìn)一步的修復(fù)拋光，最后本公司用手工研磨方法按水滴形狀，將涂布擠壓嘴的水滴槽加工到精度要求[4]。

2.2 研磨劑的選用和研磨的要點(diǎn)

2.2.1 研磨劑的配置

材料：a.碳化硼高級(jí)研磨材料W20；為中砂研磨砂，根據(jù)研磨精度要求選擇規(guī)格。

b.白剛玉微粉。

c.添加劑為硬脂酸。

配置：a.碳化硼加微量硬脂酸加煤油調(diào)成糊狀。

b.白剛玉微粉加微量硬脂酸加煤油調(diào)成糊狀。

研磨劑是由磨料和研磨液調(diào)和而成的混合劑。一開(kāi)始本公司使用的是白剛玉GB[WA],白色，硬度比棕剛玉要高而韌性比棕剛玉要差。這使磨料在研磨過(guò)程中加工表面容易出現(xiàn)大的劃傷，同時(shí)研磨劑磨損又快，還沒(méi)達(dá)到尺寸要求就已經(jīng)沒(méi)有研磨余量了，這容易造成塌邊的現(xiàn)象。而三號(hào)機(jī)要求表面無(wú)劃傷、亮如鏡面，后來(lái)經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)比較，本公司改用碳化硼TP[BC]作為研磨劑，它的硬度僅次于金剛石，耐磨性能好，經(jīng)過(guò)使用發(fā)現(xiàn)無(wú)論精研還是拋光都非常適合柯達(dá)涂布嘴的研磨加工。一般情況下，W100-W50用于最初的研磨加工，W40-W20 用于粗研磨加工，W14-W7用于半精研磨加工，W5 以下用于精研加工。

2.2.2 研磨手法

見(jiàn)圖4。解體清潔涂布嘴，使用酒精或石油醚清潔0級(jí)大理石平臺(tái)。

圖4 推研手法Fig4 Push-research methods

（1）將單片涂布嘴墊平后，在高點(diǎn)位置涂抹研磨砂。

（2）雙密封帶位置，研磨塊墊過(guò)濾紙，局部推研。

（3）使用脫脂棉或過(guò)濾紙擦拭研磨面，檢查修磨效果。

（4）雙手壓研與單手壓研。

（5）雙手大幅度壓研。

（6）雙手推研。

（7）研磨砂、過(guò)濾紙對(duì)腔體研磨；酒精脫脂棉或無(wú)紡布對(duì)腔體清潔。

一般情況大面本公司采用8 字形。仿8 字形或螺旋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行研磨，為了防止塑性變形和保證嘴子平面度，研磨時(shí)工件受壓要均勻，壓力大小要適中。壓力大研磨切削量大，表面粗糙度值大，還會(huì)使磨料壓碎，劃傷表面。研磨速度不宜太快否則會(huì)引起工件發(fā)熱，降低研磨質(zhì)量；唇和帶的狹窄面研磨，為了防止加工平面產(chǎn)生傾斜和圓角研磨時(shí)本公司一般采用直線研磨軌跡。

2.2.3 涂布嘴組裝與條縫精度檢測(cè)

（1）將涂布嘴各個(gè)單片按順序擺放整齊，相互貼緊。

（2）底面向上組裝保溫水管系統(tǒng)，做平墊密封。支架位置做硅膠墊，經(jīng)驗(yàn)證采用現(xiàn)薄橡膠墊安裝方式。

（3）組裝物料管，因高低兩組平行，第2、3、4 組各有1 條螺絲不好安裝。需將物料管打位號(hào)，做2 mm 四氟密封墊。

（4）側(cè)板密封條絲孔位置偏差，要求改進(jìn)；將密封條加工到與嘴面角度一致。

（5）腔體堵頭安裝合適后，標(biāo)定堵頭位號(hào)。

（6）涂布嘴組裝方法按圖5所示順序緊固24 條螺絲，預(yù)緊力矩為20 N·m。

圖5 涂布嘴螺絲緊固順序Fig5 Fastening sequence of coating nozzle screws

（7）緊固完成后，常溫24 ℃條件下按相同順序用60 N·m 力矩扳手緊固螺絲，緊固完成后測(cè)量間隙，根據(jù)檢查數(shù)據(jù)繪制該層條縫間隙趨勢(shì)圖，列舉黃、品、青三層趨勢(shì)圖。如圖6、圖7、圖8。

圖6 黃層條縫間隙趨勢(shì)圖Fig6 Gap trend of yellow seam

圖7 品層條縫間隙趨勢(shì)圖Fig7 Trend chart of seam clearance of bedding

圖8 青層條縫間隙趨勢(shì)圖Fig8 Gap trend of blue layer

三號(hào)機(jī)專業(yè)人員驗(yàn)證滿足加工精度要求，可進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證。

3 生產(chǎn)驗(yàn)證

首軸生產(chǎn)涂布表觀南側(cè)距片邊360 mm 位置有潛寬條道。對(duì)涂布嘴進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)涂布嘴第3 條縫出口刃口有輕微毛銼點(diǎn)，輕微修磨后正常。

首軸黃層橫向統(tǒng)一性呈中間凹兩側(cè)高趨勢(shì)偏差，統(tǒng)一性平直度欠缺，品、青橫向統(tǒng)一性正常。復(fù)測(cè)升溫狀態(tài)下黃層條縫間隙中間對(duì)應(yīng)位置偏差達(dá)到3～4 μm。在線采用方法：微調(diào)整涂布嘴組裝螺絲力矩，保溫（40 ℃）狀況下將黃層條縫間隙偏差控制在3 μm 范圍內(nèi)。

采取措施后繼續(xù)生產(chǎn)兩軸，黃層橫向統(tǒng)一性略有好轉(zhuǎn)，但仍呈兩側(cè)高中間凹的趨勢(shì)，各層趨勢(shì)如圖9、圖10、圖11。

圖9 黃層橫向統(tǒng)一性Fig9 Horizontal uniformity of yellow layer

圖10 品層橫向統(tǒng)一性Fig10 Horizontal uniformity of product layer

圖11 青層橫向統(tǒng)一性Fig11 Horizontal uniformity of blue layer

生產(chǎn)結(jié)束后，解體涂布嘴，根據(jù)橫向統(tǒng)一性趨勢(shì)偏差和條縫數(shù)據(jù)檢測(cè)數(shù)值修磨黃層D 面中間區(qū)域。再次組裝常溫、升溫狀態(tài)檢測(cè)，將黃層條縫間隙偏差控制在2 μm 范圍內(nèi)。生產(chǎn)繼續(xù)驗(yàn)證，黃層橫向統(tǒng)一性正常，見(jiàn)圖12。

圖12 黃層橫向統(tǒng)一性Fig12 Horizontal uniformity of yellow layer

經(jīng)過(guò)對(duì)涂布嘴的研磨、加工、組裝、調(diào)整，其精度滿足了生產(chǎn)橫向統(tǒng)一性要求。

4 液滴腔涂布嘴研磨檢測(cè)方法應(yīng)用

2014年為了解決物料附著因素帶來(lái)的橫向統(tǒng)一性問(wèn)題，推進(jìn)了黃層由兩層供料改為單層供料涂布方式，通過(guò)自行修磨配裝保障了黃、品、青三層乳劑層組裝橫向偏差＜3 μm，滿足彩色相紙橫向統(tǒng)一性性能需求；同時(shí)采取每次開(kāi)車前修磨出口間隙，將附著的物料清理掉，減輕涂布間隙出口物料的附著程度，使橫向統(tǒng)一性穩(wěn)定由60 軸延長(zhǎng)到連續(xù)生產(chǎn)80 軸的條件。2014年年底換濾芯間隔達(dá)到100 軸，經(jīng)生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)核算年可降低結(jié)構(gòu)性消耗40 萬(wàn)元；至2020年換濾芯軸數(shù)間隔達(dá)到160 軸。

2020年液滴腔結(jié)構(gòu)第一片涂布嘴加工與驗(yàn)收配裝，立項(xiàng)理由：雙相鋼涂布嘴加工配裝第一片原柯達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，加工專用螺絲；解決溫度應(yīng)力斷絲問(wèn)題和現(xiàn)用涂布嘴中凸變形問(wèn)題；預(yù)計(jì)投入15 萬(wàn)元實(shí)現(xiàn)其他層配裝達(dá)到兩套雙相鋼涂布嘴使用效果；與再加工一套涂布嘴相比節(jié)省費(fèi)用75 萬(wàn)元。

組裝技術(shù)要求：試第一片保溫水螺絲扣，堵頭附件配齊安裝封堵硅膠；檢查新片有無(wú)毛刺磕點(diǎn)；清洗加工片；50%醇洗加工片擦拭干凈后，擦拭配裝第二片接觸面及大理石平臺(tái)；重新調(diào)整最后一片止退板固定螺絲，中間向外安裝，控制變形量至最??；涂布嘴找正對(duì)齊后穿24 條螺絲；依據(jù)兩側(cè)間隔一，中間兩條絲預(yù)緊方法；中間兩條絲預(yù)緊力＞兩側(cè)；從中間開(kāi)始分左右側(cè)再取中預(yù)緊；預(yù)緊完成后粗側(cè)下1、3、5 條縫偏差，間隙大的位置緊固力偏大些調(diào)整；整體緊固力矩65～75 N；檢查結(jié)果合格或不合格均拆開(kāi)移位重新組裝一次。確認(rèn)各層偏差＜3 μm 后，所有保溫水絲堵位置封硅膠；密封帶位置封硅膠；安裝兩側(cè)密封條。

加工完成配裝，標(biāo)準(zhǔn)力矩組裝后檢測(cè)新組層橫向偏差＞9 μm，間隙偏差陡增趨勢(shì)；與制安公司交流修磨方法，經(jīng)四次定區(qū)域修磨配裝后，檢測(cè)整套涂布嘴條縫出口間隙橫向均勻性＜3 μm，且呈波浪線偏差趨勢(shì)，可進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)收。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證后滿足性能橫向統(tǒng)一性需求。

5 結(jié)論

雙相鋼柯達(dá)嘴從選材加工到研磨組裝生產(chǎn)測(cè)試歷時(shí)1年，取得了一次組裝開(kāi)車成功的較好成績(jī)，通過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證也發(fā)現(xiàn)了黃層橫向統(tǒng)一性偏差趨勢(shì)，制定了修復(fù)措施。通過(guò)對(duì)多套液滴腔涂布嘴的研磨、組裝、生產(chǎn)驗(yàn)證，積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)為相紙生產(chǎn)提供高性能、高精度的涂布嘴裝備保障，同時(shí)單層涂布黃層的工藝條件改進(jìn)消除了雙層涂布的橫向統(tǒng)一性的積累偏差，換濾芯軸數(shù)間隔由原60軸逐步延長(zhǎng)至80 軸。通過(guò)加裝壓力傳感器檢測(cè)過(guò)濾罐壓力變化等措施，到2020年年底換濾芯軸數(shù)間隔最多可以達(dá)到160 軸，大幅降低了換濾芯所造成的結(jié)構(gòu)性消耗。2020年新加工雙相鋼材質(zhì)第一片涂布嘴配裝成功，解決了溫度應(yīng)力斷絲問(wèn)題和現(xiàn)用涂布嘴中凸變形問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)了投入15 萬(wàn)元達(dá)到兩套雙相鋼涂布嘴使用效果與再加工一套涂布嘴相比節(jié)省費(fèi)用75 萬(wàn)元的改進(jìn)目標(biāo)值。