研磨介质对研磨效果的影响因素

1.研磨介质密度 研磨介质的密度在直径和速度相同时,研磨介质的密度越大,它所具有的动能也越大,分散效果自然会好一些。但是,研磨介质密度太大,也会带来一些弊病,如增加

研磨介质密度

研磨介质的密度在直径和速度相同时,研磨介质的密度越大,它所具有的动能也越大,分散效果自然会好一些。但是,研磨介质密度太大,也会带来一些弊病,如增加砂磨机和送料泵的功率消耗;加剧研磨介质自身及机件的磨损;研磨介质沉底现象严重,以致立式砂磨机启动困难。所以要根据物料的黏度、密度、固体含量及分散难易程度等因素,综合考虑,选择密度合适的研磨介质。显然,对黏度高、密度大、固体含量高及难分散的漆浆,要用密度较大的研磨介质。如低黏度漆浆使用高密度研磨介质,无疑会导致过度磨损。
使用氧化锆陶瓷珠(密度为3.76g/cm3),对浆料黏度提出了要求:一般建议立式砂磨机的浆料黏度不低于0.8Pa.s,卧式砂磨机的浆料黏度不低于0.6Pa.s。玻璃珠的密度一般不超过2.Sg/cm3,只适用于中、低黏度的漆浆。
研磨介质不同,其密度差异较大,目前工业上使用的研磨介质,其密度在2.2~14g/cm3这样的大范围内。大密度研磨介质能够提高磨效,但同时密度大,消耗的能量也大,研磨介质间的机械能转化为大量的热能使浆料温度升高,从而加剧了微粒子的布朗运动.造成已磨碎的颗粒重新凝聚,使磨效降低。此外,密度大的研磨介质造成砂磨机的径向和轴向能量密度严重不均,也影响产品质量。一般物料选用理想的密度为2.45~6.lg/cm3的玻璃珠或氧化珠即可。当然,分散和粉碎黏度大的硬质物料,尚需用钢珠(密度7.8g/cm3)。

研磨介质球形度

球形研磨介质在随叶片公转的同时,还有本身的自转,其总的动能为:
T=l/2MV2+l/2Jw2
式中T-研磨介质总动能;
M-研磨介质的质量;
V-研磨介质的运动速度;
J-转动惯量;
w—平面运动研磨介质的角速度。
式中的l/2Jw2是研磨介质自转产生的附加能,由此产生对粒子的剪切和摩擦的粉碎作用。显然,自转角速度∞越大,产生的附加能也越大,当球体不均匀时,自转运动受阻,降低了附加能,不利于研磨。

表面光洁度

研磨介质与浆料混合装入研磨室,在研磨粉碎物料的同时,介质也会有一定的磨耗,磨耗的材料进入浆料后,用通常的方法很难分离,影响产品质量,甚至改变漆料的色泽,这是生产者所不希望的。对于同一种材料,磨耗率与研磨介质表面光洁度成正比,所以要求研磨介质表面光滑,以减少磨耗率。

机械强度

研磨介质的机械强度主要指正常工作情况下昀抗弯强度、抗压强度、抗冲击强度。对于金属类研磨介质一般无大问题,而对非金属类研磨介质,要达到这些指标并不容易。其综合要求是在正确使用条件下基本不产生破碎。

耐磨性

耐磨性是衡量研磨介质质量的重要条件。不耐磨的介质因磨耗而需经常进行补充,不仅增加成本,而且影响正常生产。磨耗的介质材料还会影响产品质量,同时,对机械零件,如叶片、简体、送料泵及密封都带来危害,在选材时应特别注意。

研磨介质直径

研磨介质间的接触产生粉碎物料的机械力,在两研磨介质接触后形成一个区域,物料只
有在这一区域的包容下才有可能粉碎,其体积为
Va=πr2(R+1/3r)
式中Va——研磨有效区域;
R-研磨介质半径;
r-物料半径。

研磨介质的粒径

砂磨机装填研磨介质的空间容积为一定值时,所装研磨介质珠子粒径越小,则所能容纳的珠子数目越多。珠子粒径减小一半,珠子数目增加到原来的8倍。珠子越多,珠子间相互撞击和摩擦的次数增加,分散效果也越好。同时,珠子越多,其总表面积越大,因而有更大的分散作用面积,并限制了物料粒子的聚集,从而加速了分散作用。
根据实验和生产经验,对不易分散或要求分散细度小的漆浆,要选用粒径小的研磨介质;对容易分散或对分散细度要求不高的漆浆,可适当选用粒径较大的研磨介质。粒径较大的长处是机械强度大,不易碎,磨损后仍可继续使用,有利于降低生产成本,提高生产的连续性。
当然,珠子的直径也不能太小,否则它具有的动能太小,不足以分离颜料聚集体。此外珠子太小,还容易堵塞筛网等出料装置。一般建议*小粒径要大于出口缝隙宽度的2.5倍。
在串联砂磨机或多筒砂磨机上,研磨介质可采用前粗后细的方案,逐台减小粒径,以求得到既快又好的综合效果。
目前常用玻璃珠的粒径大多在1~3mm范围内。就单位体积而言,小研磨介质比大介质这一区域增大约l/R2。假设随机堆积因数φ—0.639,每个研磨介质约有4.6个接触点。在25.4mm3(1.Oin3)的体积中,研磨介质直径为3.175mm(l/8in)有2900个接触点,而直径为0.794mm(l/32in)有180000个接触点,即小研磨介质直径是大研磨介质直径的1/4时,接触点增大约62倍,这是小介质提高磨效的主要原因。
小粒径介质虽然磨效明显,但同时损耗也明显,生产的实际情况需要根据物料粗细来确定研磨介质粒径。

介质均匀度

从动力学的角度看,当介质直径一致时,体积相同,则质量相等,即m1=m2,在运动中可获得相同的动量m1v1=m2v2;当m1>m2时,m1v1>m2v2,两球相撞时大球将小球撞开,造成大球追小球的情况,磨效会降低。从几何学的角度考虑,不同直径研磨介质混装,小介质填充了大介质的空隙位置,增多了介质的接触点,提高了磨效,但随着研磨时间的加长,产生了大介质磨小介质的情形,*后加快小介质的变形以致破碎。所以应当尽量避免不同粒径的介质混装。

介质填充率

研磨介质的装填量:砂磨机要装多少研磨介质才合适呢?若装入太少,即装填系数(研磨介质堆积体积与砂磨机简体有效容积之比)太低,分散效率自然很低。但装得太多,即装填系数超过一定限度时,物料占据的容积减少,研磨介质自身及对机件的磨损加剧,工作温度猛升,主电机负荷加大,连送料泵的压力也升高,这样非但不能提高分散效率,反而无法正常开车。
研磨介质的装填系数与物料的黏度、分散盘(或棒销)的圆周速度及机器结构等因素有关。一般的经验是物料粘度高,分散盘(或棒销)的圆周速度高,装填系数应稍低,反之则取较高值。
通常立式开启式砂磨机的装填系数可取65%~75%,特殊情况下可取60%-80%;立式密闭式砂磨机因没有“冒顶”问题,装填系数可取80%~85%;卧式砂磨机启动容易,装填系数可比立式砂磨机大些,一般可取80%~85%,特殊情况下可取90%。
确定装填系数后,就可算出研磨介质装填量(kg)。它等于砂磨机有效容积(L)与装填系数及研磨介质堆积密度(g/cm3或.kg/L)的乘积。一般来说,只要砂磨机的温升、功率消耗等指标在合适的范围内,适度加大研窘介贡装填量,有利于提高砂磨机的生产能力。通过多次生产实践,就能找到相应工艺条件下理想的研磨介质装填量。

化学稳定性

要求研磨介质对物料应有一定的化学稳定性.防止研磨过程中介质与物料间发生化学反应,造成产品污染和加速介质磨损,一般非金属介质优于金属介质。研磨介质的pH值应尽可能接近中性。
(2014-07-22发布,点击:)
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