摘要 最新發布的強制性國家標準GB 2494—2014《固結磨具 安全要求》實施日期為2015年1月1日，該標準內容與所代替標準GB 2494—2003《普通磨具 安全規則》相比變化很大。本文首先對新舊標準技術內容的差異進行了對比，然后對新標準GB 2494—2014《固結磨具 安全要求》的主要技術內容進行了介紹和解讀，最后闡述了企業貫徹實施新標準的注意事項。以此指導相關方正確理解和貫徹實施該強制性國家標準。

       固結磨具是對各種金屬、非金屬材料進行磨削和切割的磨削工具，它廣泛應用于機械、汽車、航空航天、船舶、電子、地質、冶金、建筑、石油、食品加工等各個領域，是工業生產中必不可少的重要工具，在國民經濟發展中具有重要的地位。由于固結磨具大多是在高速旋轉狀態下使用，使用過程中一旦破裂，輕者使機器設備受損、人員致傷，重者機毀人亡，其產品質量的優劣直接影響到人民生命和財產安全，所以一直以來世界各國對固結磨具的安全問題都非常重視，且隨著磨削技術向高速、高精、高效方向發展，安全問題更加突出，因此中國及歐美等發達國家均制定了關于固結磨具安全要求的國家標準。GB 2494是目前中國磨料磨具行業唯一的強制性國家標準。

       原國家標準GB 2494—2003《普通磨具 安全規則》只規定了固結磨具的最高工作速度、驗收、貯存、安裝、使用及對使用設備的安全要求，內容較單一，缺乏系統性。歐洲標準EN 12413《固結磨具 安全要求》和美國國家標準ANSI B7.1《砂輪使用、保管和防護的安全要求》較全面系統地規定了固結磨具的相關信息，包括與安全密切相關的各項技術要求及檢測方法、標志、使用信息等內容。其中，美國標準技術內容非常詳細，但范圍較籠統，與中國的標準體系差異較大。相對而言，歐洲標準根據設備類型和適用類型的不同，對磨具的最高工作速度、安全系統、側向負荷能力、尺寸界限、極限偏差和圓跳動公差、靜不平衡量以及標志和使用信息等內容進行了科學合理的規定，為磨具設計者、制造者和使用者在減少危險性方面提供了全面的安全要求，且技術框架與中國的標準體系基本一致。

       由于目前尚無關于固結磨具安全要求方面的國際標準，故國家標準GB 2494修訂時無國際標準可依。新修訂的國家標準GB 2494—2014《固結磨具 安全要求》是在借鑒歐美標準的基礎上，以歐洲標準EN 12413《固結磨具 安全要求》的技術體系為參考，結合中國的行業實際情況和技術水平而確定了相關的技術內容。

       我們對新國家標準GB 2494—2014《固結磨具 安全要求》與原國家標準GB 2494—2003《普通磨具 安全規則》的技術內容進行了對比分析，并對新標準GB 2494—2014《固結磨具 安全要求》的主要技術內容進行了介紹和解讀，同時對企業在貫徹實施新標準時應注意的問題進行了闡述。

       GB 2494新標準與原標準技術內容對比

       新的強制性國家標準GB 2494—2014《固結磨具 安全要求》與原國家標準GB 2494—2003《普通磨具 安全規則》技術內容對比見表1。
       從表1可以看出，新標準的技術內容與原標準相比，不僅規定的內容條款多，而且具體的條款內容也更加完善。

       一、術語和定義

       除了遵從GB/T 16458和GB/T 17588規定的術語和定義外，標準中還規定了相關磨削設備、磨削方法和應用類型的術語和定義。
       標準中規定的相關磨削設備的術語和定義見表2，相關磨削方法和應用類型的術語和定義見表3。        標準中，上述術語和定義的應用類型見表4。
       標準使用者應熟悉和領會上述術語和定義及應用類型列表的內容，因為標準的“安全技術要求”部分中有關安全系數、安全速度及安全速度試驗系數、破裂速度及破裂速度試驗系數、最高工作速度的要求均與具體的應用類型相聯系。不了解本部分內容，則無法正確理解和掌握“安全技術要求”中的相關內容。

       另外，標準中還給出了相關的符號和縮略語及其定義，如最高允許轉速、最高工作速度、安全試驗速度、安全試驗速度系數、破裂速度系數、破裂速度、最小破裂速度等。本文對此不多介紹。

       二、安全技術要求

       1.最高工作速度設計通則

       標準中規定，磨具應滿足使用時能夠抵抗預期的外力和負荷的原則，并按照下列范圍的最高工作速度進行設計和制造：

       ＜16-16-20-25-32-35-40-45-50-63（或60）-70（或72）-80-100-125，單位為m/s。

       根據這一規定，在設計磨具或制造磨具時，其最高工作速度應從上述速度系列中選擇，而不應選取其他速度數值。如制造企業可以生產最高工作速度標稱為50m/s的磨具，而不應將產品的最高工作速度標稱為48m/s或51m/s。

       2.強度要求

       （1）磨具（不含帶柄磨頭）回轉強度要求

       標準規定，磨具（不含帶柄磨頭）的回轉強度要求包括安全速度要求和破裂速度要求。為此，標準中給出了磨具（不含帶柄磨頭）的安全系數以及與此相關聯的安全試驗速度系數和破裂速度系數，具體值見表5。
       從表5可以看出，不同機器類型、不同磨具類型、不同的最高工作速度，對應的磨具的安全系數（Sbr）是不同的；而不同的安全系數（Sbr），對應的安全試驗速度系數（fpr）破裂速度系數（fbr）也是不同的。一般來說，安全系數（Sbr）越大，磨具的安全試驗速度系數（fpr）和破裂速度系數（fbr）越大；且對于安全系數（Sbr）和破裂速度系數（fbr），存在關系式fbr=Sbr 。應用示例：對于固定式磨床使用的磨削砂輪，其進行回轉強度檢驗時，安全試驗速度系數為1.3，破裂速度系數為1.73；而對于固定式切割設備使用的外徑D=1250mm的切割砂輪，其進行回轉強度檢測時，安全試驗速度系數為1.1，破裂速度系數為1.32。
 
     對于回轉強度試驗方法，標準中規定應將固結磨具安裝在符合GB/T 2493規定的砂輪回轉試驗機上進行檢驗。其中，對于安全速度試驗，應逐漸增加轉速至試驗速度，維持30s。而對于破裂速度試驗，應逐漸增加轉速至最小破裂速度；如果固結磨具達到了最小的破裂速度而沒有破裂則為合格；同時規定，所有經過破裂速度試驗的固結磨具應銷毀。對于這一點，磨具生產企業尤應注意，經過破裂速度試驗的固結磨具一定不能再進行銷售或投入使用，因為其內部很可能已產生損傷，存在安全隱患。

       （2）.帶柄磨頭回轉強度要求

       帶柄磨頭在最高工作速度時，應具有Sbr=3.0的安全系數，以防止由離心力造成的破裂。帶柄磨頭柄應具有Sab=1.3的安全系數，以防止撓曲，并以附錄形式（資料性附錄）給出了其最高允許回轉速度計算實例。

       （3）.側向負荷能力要求

       標準中規定，對于手持磨削的纖維增強鈸型砂輪（27型，28型）、纖維增強平形切割砂輪（41型）和纖維增強鈸形切割砂輪（42型），其應有側向負荷能力要求，見表6。        從表6可以看出，對于外徑D＜150mm的各類上述砂輪，只要求進行單點側向負荷試驗；對于外徑D≥150mm的鈸形砂輪和外徑范圍為150mm≤D≤300mm的切割砂輪，要求進行單點側向負荷試驗、和抗沖擊力試驗；對于外徑范圍為300mm≤D≤406mm的切割砂輪，要求進行單點側向負荷試驗、三點側向負荷試驗和抗沖擊力試驗。

       在標準前言中規定，側向負荷能力要求是推薦性要求，而非強制性要求。這主要是考慮到目前側向負荷能力試驗設備還未批量國產化生產。隨著試驗設備生產的批量化，該條款將會變為強制性要求。

       3.尺寸界限和最高工作速度

       標準中規定了用于不同機器類型、不同應用類型的不同形狀、不同尺寸界限、不同結合劑種類的磨具應具有的最高工作速度，并且分為一般要求和特殊要求兩種情形。由于磨具形狀很多，篇幅過長，本文不一一列出，只選取其中2種典型形狀——平形砂輪和杯形砂輪進行介紹，見表7。其他詳細內容應查閱標準文本。        表7中的磨具結合劑種類，V代表陶瓷結合劑，B代表樹脂結合劑，BF代表增強樹脂結合劑、R代表橡膠結合劑、RF代表增強橡膠結合劑、MG代表菱苦土結合劑、PL代表塑料結合劑；磨具尺寸代號，D為外徑，H為孔徑，T為厚度，W為環端面寬度，E為杯形等砂輪孔處的厚度等。

       在設計和制造磨具時，通常情況采用一般要求中的最高工作速度，滿足特殊用途時則采用特殊要求中的最高工作速度。而且，所設計和制造的磨具必須滿足表7中的最高工作速度的規定，不得低于規定值。如對于平形砂輪，若是固定式磨床上使用、機械操縱磨削，尺寸界限為H≤0.67D（如D=750mm、H=305mm的砂輪），結合劑為V，常規用途，則其最高工作速度應為40m/s，而不能低于此速度（如不能為35m/s）；同樣是平形砂輪，若是固定式磨床上使用、手動操縱磨削，尺寸界限為H≤0.67D(如D=750mm、H=305mm的砂輪)，結合劑為V，常規用途，則其最高工作速度應為35m/s，但不能低于此速度（如不能為32m/s）。對于該示例砂輪，其最高工作速度若設計和制造時選擇為40m/s，則其既適用于機械操縱磨削，同時亦滿足手動操縱磨削。

       對于杯形砂輪（此外還有碗形、碟形及兩面凹二號砂輪等），結合劑為V、常規用途的，其最高工作速度為32m/s。而原標準GB 2494-2003規定的最高工作速度為30m/s。因此，今后該類砂輪的設計和制造應符合新的要求。在設計和制造磨具時，還必須符合尺寸界限的規定。這實際上包含了兩層意義：（1）符合安全要求。如平形砂輪，一般為H≤0.67D，重負荷磨削為H≤0.50D，手持磨削為H≤0.25D，其實是要求端面有足夠的寬帶；又如杯形砂輪，固定式設備E≥0.20T，手持式設備E≥0.25T,其實是要求孔處的厚度要足夠。否則磨具的安全性不能保障。（2）區分形狀。如筒形砂輪，應W＜0.17D，否則就變成平形砂輪了（H≤0.67D）；又如平形切割砂輪，應T≤0.02D，否則就不是切割砂輪（41型），而是平形砂輪（非切削用，1型）了。

       安全技術要求中的其他要求包括外觀、允許的不平衡量及標志，內容容易理解，故不做過多說明。

       三、檢驗規則

       1.出廠檢驗規則

       標準中規定了不同名稱、不同形狀類型、不同結合劑的磨具，其不同尺寸范圍、不同最高工作速度情況下，出廠檢驗的檢測項目安全速度試驗、破裂速度試驗和外觀檢測的最小檢測百分量，見表8。其余項目應符合JB/T 10450的規定。
       由表8可以看出，無論何種磨具，出廠檢驗時其外觀均應100%檢驗。對于安全速度試驗或破裂速度試驗，不同磨具規定了相應的抽檢的最小百分量，但每批至少一片；且在兩者都可接收的情況下，可任選其中一種。例如對于纖維增強樹脂平形切割砂輪（41型，結合劑BF），若外徑D＜100mm，則不進行回轉強度檢驗；若外徑范圍為100mm≤D≤406mm，則至少抽取0.1%進行破裂速度試驗；若外徑D＞406mm，則應至少抽取5%進行安全速度試驗或至少抽取0.1%進行破裂速度試驗。再如對于陶瓷平形砂輪（1型，結合劑V-對應表8中名稱欄“所有其他磨具”所包含的一種類型），若外徑D＜150mm，則不進行回轉強度檢驗；若外徑范圍為150mm≤D≤406mm，則又視最高工作速度分兩種情形：一種是對于最高工作速度Vs＜50m/s的，應抽取至少10%進行安全速度試驗或至少抽取0.1%進行破裂速度試驗，另一種是對于最高工作速度Vs≥50m/s的，應100%進行安全速度試驗；若外徑D＞406mm，則應100進行安全速度試驗。

       2.委托和監督性檢驗

       標準中規定了委托和監督性檢驗時，磨具的安全速度和破裂速度的試驗規則，見表9。同時規定其余要求按照JB/T 10450的規定執行。        從表9可以看出，對于不同機器類型使用的不同規格的磨具，其進行安全速度試驗和破裂速度試驗的百分量是不同的。如固定式設備使用的外徑范圍為500mm≤D≤1100mm的磨削砂輪，其10片樣本應取9片進行安全速度試驗，1片進行破裂速度試驗。而對于固定式設備使用的外徑范圍為1100mm＜D＜1600mm或厚度T≥400mm的磨削砂輪，其10片樣本均進行安全速度試驗，但同時規定應按最高工作速度的1.5倍進行安全速度試驗，這一點磨具制造者必須注意。

       其余，如驗收和貯存、安裝和使用的規定與原標準相同，就不在此贅述，但標準使用者應了解相關內容。
 
       根據新標準規定和相關引用標準最新版本的內容變化，筆者在此提出磨具生產企業在貫徹實施新標準時的幾點注意事項，供參考。

       1.回轉試驗機的適用性

       根據新標準的規定，磨具破裂速度系數最大為1.73，即應按最高工作速度的1.73倍進行破裂速度試驗，而原相關標準規定的回轉檢驗系數最大為1.6倍。因此，對回轉試驗機應能達到的工作轉速的要求提高了，企業應保證所用回轉試驗機的工作轉速滿足新的要求。

       根據新修訂發布的國家標準GB/T 2493-2013《砂輪的回轉試驗方法》，回轉試驗機的主軸轉速相對誤差范圍為±1.5%，而原標準GB/T 2493-1995規定的范圍為±3%，要求加嚴了。因此，企業應保證所用回轉試驗機的主軸轉速相對誤差滿足新的要求。

       由于回轉強度檢驗既有安全速度檢驗又有破裂速度檢驗，檢驗系數多，且回轉試驗機主軸轉速相對誤差加嚴，因此靠更換皮帶輪變換轉速的回轉試驗機就很有可能滿足不了要求，故企業應使用無級調速回轉試驗機。

       2.回轉強度檢驗

       雖然新標準在出廠檢驗要求中，對某些磨具只規定了進行安全速度試驗，但企業在實際質量控制時，應定期對磨具進行破裂速度檢驗，并應在新產品開發、新配方試驗、新工藝試驗、原材料變化及設備條件變化時對磨具進行破裂速度檢驗，這樣才能做到心中有數，充分保證所生產磨具具有安全保障。另外，只有這樣做才能保證在委托檢驗和監督性檢驗時檢驗合格，因為委托檢驗和監督性檢驗基本上既包括安全速度試驗又包括破裂速度試驗。

       3.側向負荷能力

       雖然新標準對側向負荷能力的要求是推薦性的，但并不表明企業就可不進行側向負荷能力質量控制，因為本標準的引用標準JB/T 1045《固結磨具 檢驗規則》已經修訂并將要發布，該標準中要求出廠檢驗應定期對砂輪進行側向負荷能力檢驗。因此，生產纖維增強鈸型砂輪（27型，28型）和纖維增強切割砂輪（41型，42型）的企業，如果不具備側向負荷能力檢測手段，則應按標準要求定期送樣委托有相應檢測能力的單位（如檢測機構）進行此類項目檢測。

       結束語

       1.強制性國家標準GB 2494-2014《固結磨具 安全要求》與原標準GB 2494-2003《普通磨具 安全規則》相比，內容變化很大，且更加完善。

       2.新標準以歐洲標準EN 12413《固結磨具 安全要求》的技術體系為參考，結合中國的行業實際情況和技術水平而確定了相關的技術內容。

       3.企業應根據新標準要求，完善檢測手段，真正按標準要求實施質量控制，確保產品質量安全。