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砂磨機(jī)研磨介質(zhì)的選擇與注意事項(xiàng)

一、研磨珠的選擇：

隨著物料的細(xì)度要求越來(lái)越高，砂磨機(jī)的使用也愈來(lái)愈普遍，而市場(chǎng)上的研磨介質(zhì)也比較多，如何選擇一種比較適合自身生產(chǎn)工藝和條件的研磨介質(zhì)，是一件比較關(guān)鍵和費(fèi)神的事。下面就以下幾方面作簡(jiǎn)單的分析。

1、化學(xué)組成

研磨介質(zhì)按材料的不同可分為玻璃珠，陶瓷珠（包括硅酸鋯珠、二氧化鋯珠，二氧化鋁珠，稀土金屬穩(wěn)定的二氧化鋯珠等）、鋼珠等。

由于化學(xué)組成及制造工藝的差異決定了研磨珠的晶體結(jié)構(gòu)，致密的晶體結(jié)構(gòu)保證了珠子的高強(qiáng)度，高耐磨性和低吸油墨等。各種成份的百分比含量的不同決定了研磨珠的比重，高比重為研磨高效率提供了保證；研磨珠的化學(xué)組成在研磨過(guò)程中的自然磨損對(duì)漿料的性能會(huì)有一定的影響，所以除了考慮低磨損率外，顧忌的化學(xué)元素也是要考慮的因素。如研磨磁帶粉或其他電子元件漿料，金屬fe、cu 等元素應(yīng)避免，含有fe2o3 或cuso4 等成份的研磨珠就不在選擇之列，故選擇鋯珠往往是此行業(yè)的普遍選擇；如研磨農(nóng)藥、醫(yī)藥和生化方面，重金屬為顧忌元素，而pbo為最常見(jiàn)的成分。

總之，珠子的化學(xué)組成所決定的一些物理性能（硬度、密度、耐磨性）和本身的磨耗對(duì)漿料的污染情況是選擇研磨介質(zhì)要考慮的因素。

2、物理性能：

2.1研磨珠的密度

密度在通常的文件中是以比重（真比重）和散重（假比重）來(lái)表示，各種氧化物的分子量和百分組成決定了研磨的密度，常用的研磨的密度如表一所示。

表一

通常情況下，比重越大的研磨珠，沖量越大，研磨效率越高，而對(duì)砂磨機(jī)的接觸件（內(nèi)缸、分散盤(pán)等）磨損相對(duì)比較大，所以漿料的粘度和流量的配合成為關(guān)健。低密度研磨珠適合低粘度的漿料，高密度的研磨珠適合高粘度的漿料。

2.2 研磨珠的硬度

莫氏硬度（mohs）為常用的指標(biāo)，硬度越大的研磨珠，珠子的磨損率理論上越低。常用的研磨珠及其他材料的硬度如表二所示。

如從研磨珠對(duì)砂磨機(jī)的接觸件（分散碟、棒銷(xiāo)和內(nèi)缸等）磨損情況來(lái)看，硬度大的研磨珠對(duì)接觸件的磨耗性雖大些，但可通過(guò)調(diào)節(jié)珠的填充量，漿料的粘度、流量等參數(shù)以達(dá)最佳優(yōu)化點(diǎn)。

表二

2.3 研磨珠的粒徑

研磨珠的大小決定了研磨珠和物料的接觸點(diǎn)的多少，粒徑小的珠子在相同的容積下接觸點(diǎn)越多，理論上研磨效率也越高；另一方面，在研磨初試顆粒比較大的物料時(shí)，例如對(duì)于100微米的漿料，d=1mm的珠子未必勝用，原因是小珠子的沖量達(dá)不到充分研磨分散的能量，此時(shí)應(yīng)采用粒徑較大的珠子。

3、首次使用研磨介質(zhì)的注意事項(xiàng)

3.1.依物料的粘度高低選擇鋯珠或玻璃珠

3.2.依原料顆粒大小和產(chǎn)品所要求的細(xì)度選擇合適尺寸的珠子。

3.3.檢查研磨機(jī)的分離器或篩網(wǎng)孔徑是否設(shè)定選擇合適，間隙應(yīng)為最小珠子直徑的三分之一。例如：使用 1.2～1.4 mm 的珠，間隙應(yīng)為 0.4 mm 。

3.4.盡量避免在干態(tài)下開(kāi)啟研磨機(jī)，造成珠子和配件的不必要損耗。

3.5.不同品牌珠子不可混合使用。

3.6.盡量避免大小珠子的混合使用。

4、如何確定鋯珠的粒徑：

4.1.研磨設(shè)備的要求：

1）篩網(wǎng)分離：珠子的最小直徑=篩網(wǎng)的縫隙*1.5；

2）環(huán)式分離：珠子的最小直徑=環(huán)的縫隙*3；

4.2.工藝要求：

1）物料的初始直徑：珠子的最小直徑=物料初始直徑*30~50；

2）物料的最終直徑=珠子的直徑。

4.3.珠子直徑1.5mm是較佳的選擇。

二、研磨珠的破碎

我們選擇好研磨珠后，如何正確使用它，避免研磨珠的破碎，盡量延長(zhǎng)研磨介質(zhì)和砂磨機(jī)接觸件的壽命。

1、碎珠產(chǎn)生的原因

市場(chǎng)上現(xiàn)流行的玻璃珠、硅酸鋯珠和純鋯珠，就生產(chǎn)工藝來(lái)說(shuō)，基本上為電熔法和燒結(jié)法兩種。珠子在熱空氣、冷空氣或電解液中成型，如在某一關(guān)健技術(shù)參數(shù)沒(méi)控制好，就會(huì)產(chǎn)生如下的易碎珠：

　　1.1、 氣泡珠

　　1.2、 雪人珠

　　1.3、 尾巴珠

　　1.4、 扁平（橢圓）珠

以上珠子因帶有應(yīng)力集中區(qū)域，在研磨當(dāng)中容易破碎，故選擇珠子時(shí)，應(yīng)盡量避免此類(lèi)珠子。

2、珠子的正常磨耗和破碎的判斷

通常情況下，工作一段時(shí)間的研磨珠變小，表面圓滑而不帶棱角，這應(yīng)是正常珠子的磨耗；相反，如珠子當(dāng)中出現(xiàn)帶棱角、片狀異形珠時(shí)這應(yīng)是產(chǎn)生了碎珠。

3、碎珠產(chǎn)生原因

就珠子本身而言，一方面是珠子的質(zhì)量問(wèn)題，另一方面或者是此種材料的珠子強(qiáng)度不能勝用某種型號(hào)的砂磨機(jī)。如瑞士的dyno-mill ecm臥式砂磨機(jī)和德國(guó)drais的dcp立式砂磨機(jī)，因輸入的能量密度比較高，通常建議使用純鋯珠。

另外，研磨珠在砂磨機(jī)正常工作下，以受到大約1公斤的壓力，相對(duì)玻璃珠能承受約5000公斤力和硅酸鋯珠9000公斤而言，研磨珠在砂磨機(jī)中的受力是微不足道的，所以碎珠的原因應(yīng)集中在設(shè)備上和工藝上，而采取相應(yīng)的解決辦法。

4、碎珠解決途徑

　　a. 設(shè)備方面

　　1）. 分散盤(pán)：分散盤(pán)裝反、松動(dòng)或裂損。

　　2）. 分離裝置：動(dòng)態(tài)篩圈有缺口，篩網(wǎng)破損。

　　3）. 進(jìn)料泵：齒輪泵突然關(guān)掉后，砂磨機(jī)內(nèi)壓力將珠子反壓到泵內(nèi)?？梢酝ㄟ^(guò)加裝單向閥盡量避免，同時(shí)保持定期清洗進(jìn)料泵。

　　4）. 內(nèi)缸：內(nèi)缸有缺陷點(diǎn)。

　　b. 生產(chǎn)操作方面：

　　1）. 大小珠子混合使用：此種情況剛開(kāi)始有提高研磨效率的跡象，但隨著研磨時(shí)間的加長(zhǎng)，產(chǎn)生了大珠磨小珠的情形，最后加快小珠的變形以至破碎。解決方法是盡量使用粒徑均一的珠子。

　　2）. 不同品牌珠子的混合使用：因各種珠子的硬度、密度等不一致，容易產(chǎn)生硬珠子吃軟珠子的情形，故應(yīng)杜絕此種形式。

　　3）. 漿料的粘度過(guò)稀或過(guò)凋：相對(duì)一定密度的研磨珠而言，如此容易造成珠子的堆積和直接接觸砂磨機(jī)的磨損件而加快珠子的磨損和破碎。

　　4）. 物料的流量過(guò)快：這樣會(huì)造成珠子積壓在物料出口處，而加快此處的珠子與砂磨機(jī)配件的磨損。解決方法是先采用間歇開(kāi)機(jī)的方法將積壓研磨珠弄松，并重新分布均勻，再調(diào)節(jié)物料的流量。

     c.其他原因。

5、如何解決研磨珠的破碎

首先鑒別“破碎”珠的樣子，如果顆粒較為圓滑，而不是象碎玻璃片那樣有尖棱角的，這其實(shí)是自然磨損的珠子。這些珠子可能會(huì)被磨成各種形狀如盤(pán)狀，橢圓形，或者是變小的球形。這種情況可稱(chēng)作磨耗，只是磨損程度不同而已。

從受力角度來(lái)看，分散盤(pán)傳遞能量給珠子時(shí)，如果液體粘度很低，例如當(dāng)用溶劑或水清洗砂磨機(jī)時(shí)，物料的推力不夠大，而珠子便有可能接觸到分散盤(pán)而產(chǎn)生破碎。這便是我們建議盡量縮短清洗時(shí)間的一重要原因。如果是用低粘度液體清洗機(jī)器的話(huà)，珠子也會(huì)磨損別的珠子或砂磨機(jī)的接觸部件。為使研磨珠、砂磨機(jī)獲得最長(zhǎng)的使用壽命，最好使用樹(shù)脂進(jìn)行清洗并在生產(chǎn)過(guò)程中維持足夠的物料粘度。

許多人碰到倒掉舊珠子裝入新珠試車(chē)后碎珠。下面就這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析并探討解決辦法。

1）. 砂磨機(jī)內(nèi)部接觸件安裝不正確：分散盤(pán)松動(dòng)或分散盤(pán)邊緣有尖角，砂磨機(jī)內(nèi)部有異物，閥門(mén)內(nèi)部松動(dòng)等，這些情況都可能造成研磨珠破碎。

2）. 砂磨機(jī)接觸件磨損或未正確安裝：動(dòng)態(tài)分離器或篩網(wǎng)可能已磨損、篩網(wǎng)可能破開(kāi)了或裝反了，如果因此研磨介質(zhì)通過(guò)了分離器而進(jìn)入送料泵內(nèi)，泵在被堵死或停機(jī)之前便會(huì)將珠子壓碎。

3）. 背壓：當(dāng)送料泵關(guān)掉時(shí)，砂磨機(jī)內(nèi)的殘余壓力將珠子壓入泵內(nèi)，這樣當(dāng)泵再次啟動(dòng)時(shí)，它便會(huì)壓碎這些珠子。單向閥不一定可靠且有時(shí)允許珠子在閥門(mén)關(guān)閉之前通過(guò)。

4）. 研磨珠積壓：如果研磨珠堆積在砂磨機(jī)底部或工作泵過(guò)快的轉(zhuǎn)速導(dǎo)致研磨珠都被集中到臥式砂磨機(jī)的出口處，便會(huì)導(dǎo)致這種情況。解決辦法是啟動(dòng)砂磨機(jī)時(shí)以開(kāi)—關(guān)—開(kāi)—關(guān)的點(diǎn)動(dòng)方式先把積壓的研磨珠弄松。

5）. 分散盤(pán)磨損：這種情況可能會(huì)較難確定。磨損的分散盤(pán)邊緣被磨得很凹凸不平，而分散盤(pán)邊緣是分散盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)速度最大的地方且可能會(huì)形成較強(qiáng)的渦流。

另外對(duì)于立式研磨機(jī)，研磨珠因自重集中到下部分散盤(pán)的邊緣附近。所有這些因素綜合起來(lái)，便有可能造成研磨珠破碎。分散盤(pán)的磨損過(guò)大很大程度由于送料泵轉(zhuǎn)速過(guò)慢、研磨珠密度過(guò)大造成?？梢酝ㄟ^(guò)更換磨損厲害的部件，再裝入同一批次的研磨珠來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

6）. 將不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的研磨珠混用。在密度方面不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品可能是不同的。這樣做便會(huì)加劇珠子之間的互相磨損。解決的辦法就是絕對(duì)不要混用不同廠(chǎng)家的研磨珠。如果懷疑已有混用，那就只能將它們?nèi)康沟簟?/span>

7）. 因?yàn)椴恍⌒膶⒂眠^(guò)的舊珠子添加到砂磨機(jī)中。

8. 垃圾或一些小的已磨損珠子：經(jīng)常會(huì)有垃圾或一些細(xì)小的已磨損的珠子附在篩網(wǎng)上、軸上、支架上，或其它一些機(jī)器內(nèi)角落里。當(dāng)加入新研磨珠時(shí)，這些小東西可能會(huì)從附著位置松脫混入到新添的珠子里。這樣便會(huì)造成新珠子馬上就有破碎的錯(cuò)覺(jué)，而其實(shí)您看到的只是以前的一些自然磨損的珠子。如果問(wèn)題不是太大的話(huà)，可以讓這些小東西在一定時(shí)間后自然排出。否則，您就必須徹底倒掉舊珠子，換入新的研磨珠。

 9）.清洗珠子可依配方選擇水、溶液或樹(shù)脂清洗；清洗時(shí)應(yīng)保持低速，應(yīng)按研磨機(jī)“啟動(dòng)－關(guān)閉”鍵作間歇式清洗。

6、添補(bǔ)研磨介質(zhì)的原理

如發(fā)現(xiàn)研磨機(jī)的研磨效率降低，是添加珠子的可能信號(hào)。

用戶(hù)可依本身的工藝條件，掌握珠子的實(shí)際的損耗率，而作定期的篩珠和添加。

將過(guò)細(xì)的珠子用篩子篩出，篩網(wǎng)大小為珠子直徑的三分之二

(例如：使用 1.2～1.4 mm 的珠篩網(wǎng)應(yīng)為 0.8 mm)， 再添加上差額珠子。

 7、如何添補(bǔ)研磨介質(zhì)

由于珠子的自然損耗，珠子的粒徑會(huì)越來(lái)越小，為了保持統(tǒng)一的填充量和避免細(xì)珠子堵塞或進(jìn)入分離裝置，應(yīng)依研磨介質(zhì)的壽命和用戶(hù)本身工藝的條件來(lái)篩珠和補(bǔ)充一定量的研磨介質(zhì)。建議 100 — 200 工作小時(shí)后篩珠和添加適量的新珠子。

三、研磨介質(zhì)發(fā)展趨勢(shì)：

研磨介質(zhì)市場(chǎng)上存在各種的研磨球（珠），如何向用戶(hù)推薦合適的介質(zhì)以及用戶(hù)本身如何選擇最佳介質(zhì)，已成為研磨行業(yè)不可忽視的問(wèn)題。本文試從市場(chǎng)取向上作如下幾點(diǎn)闡述：

1、粒徑愈用愈小

研磨設(shè)備從全球第一臺(tái)使用粒徑較大研磨球的攪拌式球磨機(jī)（attritor）誕生，發(fā)展到使用粒徑較小的研磨珠的立式砂磨機(jī)、臥式砂磨機(jī)以及各種帶改良功能的超細(xì)研磨新一代砂磨機(jī)，使用的研磨介質(zhì)的粒徑愈來(lái)愈小。其主要有兩個(gè)推動(dòng)原因：

◆ 物料研磨最終細(xì)度微米化 ：由于研磨機(jī)內(nèi)的物料是通過(guò)運(yùn)動(dòng)中的研磨介質(zhì)的接觸作分散和研磨，研磨介質(zhì)粒徑越小而接觸點(diǎn)越多，最后達(dá)到較高的研磨效果及較小的研磨細(xì)度。例如某一品牌粒徑為2mm硅酸鋯珠，每升約為20,000顆，而粒徑為1mm的顆粒達(dá)到約80,000，后者是前者的4倍。當(dāng)使用較大粒徑鋯珠對(duì)某一產(chǎn)品進(jìn)行研磨時(shí)，無(wú)論經(jīng)過(guò)多少道的砂磨，物料的粒徑始終未能達(dá)到要求的細(xì)度 ；而當(dāng)改用粒徑較小的研磨珠時(shí)，效果即得到明顯的提高。

◆ 砂磨機(jī)分離裝置的改進(jìn)使用超細(xì)研磨珠成為可能 : 允許使用的最小研磨珠粒徑已成為評(píng)衡砂磨機(jī)質(zhì)量檔次的一重要指標(biāo)。分離裝置設(shè)計(jì)和制作材料的每一次革命，都帶來(lái)了使用研磨珠顆粒變小的一次飛躍。分離裝置從靜止傳統(tǒng)的扁平nickel網(wǎng)到帶三角橫梁的johnson網(wǎng)以及到動(dòng)態(tài)的環(huán)式分離器和套筒式cartridge網(wǎng)，除使用壽命延長(zhǎng)之外，能使用研磨介質(zhì)的粒徑越來(lái)越小，而同時(shí)又不明顯影響物料的流量。套筒式cartridge網(wǎng)的代表（如美國(guó)premier的速寶磨）所用的最小珠子達(dá)到0.2mm; 環(huán)式分離器的代表（如瑞士的dyno-mill實(shí)驗(yàn)室型）可用珠子粒徑也可達(dá)到0.2mm。而瑞士buhler公司開(kāi)始研制的離心式分離裝置，使分離原理從區(qū)分珠子粒徑大小轉(zhuǎn)為區(qū)分珠子密度大小，而使研磨珠的最小粒徑推向新的極限。

2、比重愈用愈大

通用研磨珠比較

從上表可知，通用的研磨珠如玻璃珠、石珠、硅酸鋯珠、純鋯珠和鉻鋼珠的比重依次遞增，而它們的硬度、抗壓強(qiáng)度和耐磨性除鉻鋼珠外也依次增大。從動(dòng)力學(xué)公式p=mv可知，珠子的沖量p與珠子的質(zhì)量m成正比，密度越大的珠子運(yùn)動(dòng)能量就越大，研磨效率也相對(duì)越高。

由于韌性較高的無(wú)機(jī)顏料（如碳黑、酞青藍(lán)、氧化鐵等）需要超細(xì)研磨，加之要追求更高的研磨效率和理想的光澤度，使用高密度的研磨珠業(yè)已成為一條解決途徑。而砂磨機(jī)生產(chǎn)商又配合了這一要求，主要有以下兩點(diǎn)原因使之成為可能：

◆ 高輸入能量密度砂磨機(jī)的產(chǎn)生：現(xiàn)代砂磨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)之一是研磨缸的體積變小，而配置的馬達(dá)功率變大，所輸入能量密度就急劇增大。相關(guān)對(duì)照參數(shù)如下表所示。

由上表得知，現(xiàn)代砂磨機(jī)的能量密度為傳統(tǒng)砂磨機(jī)的4倍甚至更多。這就使得有效帶動(dòng)高密度的研磨珠（如純鋯珠）成為可能。同時(shí)因研磨區(qū)域的高能量分布，只有高抗壓強(qiáng)度和耐磨的研磨介質(zhì)（如純鋯珠）才能勝用。

◆ 砂磨機(jī)接觸件材質(zhì)質(zhì)量的提高 ：砂磨機(jī)的接觸件（如內(nèi)缸、分散碟、棒銷(xiāo)和分離裝置等）采用了堅(jiān)硬耐磨的硬質(zhì)合金（如碳化鎢）及陶瓷（如碳化硅、氧化鋯等）等高性能的材料，可抵擋因如純鋯珠本身高能量和高硬度的沖擊和摩擦所帶來(lái)的磨損。

3、珠的粒徑偏差愈來(lái)愈小

對(duì)于砂磨機(jī)，均勻粒徑的研磨珠體現(xiàn)出其優(yōu)越性，一方面是對(duì)物料細(xì)度的狹窄分布有一定貢獻(xiàn)，另一面是大大減小碎珠的產(chǎn)生而減少砂磨機(jī)接觸件的磨損和避免對(duì)產(chǎn)品的污染。如今市場(chǎng)上通用的耐諾研磨介質(zhì)粒徑偏差保持在0.2mm。均勻的珠子因制作工藝較復(fù)雜，所以市場(chǎng)價(jià)格也相對(duì)較高。

綜上所述，需研磨產(chǎn)品的多樣性及生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，決定了研磨介質(zhì)的多樣性。多種研磨珠，如玻璃珠、石珠、硅酸鋯珠、純鋯珠以及鉻鋼珠可和諧共存，不同的只是所占市場(chǎng)份額多寡而已。

四、其他

 1、鋯珠的標(biāo)準(zhǔn)： 

2、鋯珠的粒徑規(guī)格：

3、安全裝置

進(jìn)口處裝有接觸式壓力計(jì)，出口處裝有接觸式溫度計(jì)，鄰近感應(yīng)開(kāi)關(guān)防止在沒(méi)有安裝研磨缸或前蓋的情況下將機(jī)器開(kāi)動(dòng)。鄰近電容開(kāi)關(guān)用于監(jiān)察機(jī)械密封中的清洗液液面，接觸式壓力計(jì)用于監(jiān)察軸密封的壓力。