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磨效受研磨介質的影響之研究

1研磨介質對研磨效果的影響因素
1．2機械強度
研磨介質的機械強度主要指正常工作情況下的抗彎、抗壓、抗沖擊強度。對于金屬類研磨介質一般無大問題，而對非金屬類研磨介質，要達到這些指標并不容易。其綜合要求是在正確使用條件下基本不產生破碎。
1． 3研磨介質球形度
球形研磨介質在隨葉片公轉的同時，還有本身的自轉，其總的動能為：
T=1/2MV2+1/2Jω2
式中：T——研磨介質總動能；
M——研磨介質的質量；
V——研磨介質的運動速度；
J——轉動慣量；
ω——平面運動研磨介質的角速度。
式中的1/2Jω2是研磨介質自轉產生的附加能，由此產生對粒子的剪切和摩擦的粉碎作用。顯然，自轉角速度ω越大，產生的附加能也越大，當球體不均勻時，自轉運動受阻，降低了附加能，不利于研磨。
1．4表面光潔度
研磨介質與漿料混合裝入研磨室，在研磨粉碎物料的同時，介質也會有一定的磨耗，磨耗的材料進入漿料后，用通常的方法很難分離，影響產品質量，甚至改變漆料的色澤，這是生產者所不希望的。對于同一種材料，磨耗率與研磨介質表面光潔度成正比，所以要求研磨介質表面光滑，以減少磨耗率。
1． 5研磨介質比重
研磨介質不同，其比重差異較大。從粉碎角度看，似乎大比重研磨介質對提高磨效有利，實際并非如此。目前工業上使用的研磨介質，其比重在2.2-14這樣的大范圍內，選擇合適比重的研磨介質對提高磨效有一定的積極作用。
比重大，消耗的能量也大，研磨介質間的機械能轉化為大量的熱能使漿料溫度升高，從而加劇了微粒子的布郎運動，造成已磨碎的顆粒重新凝聚，使磨效降低。此外，比重大的研磨介質造成砂磨機的徑向和軸向能量密度嚴重不均，也影響產品質量。依筆者經驗，一般物料選用比重為2.3-2.8的玻璃珠或陶瓷珠即可。當然，分散和粉碎粘度大的硬質物料，尚需用鋼珠（比重7.8）。

2研磨機的工作機理

2．1磨機的能量分布
砂磨機是通過研磨介質傳遞能量而達到粉碎目的的，其他條件恒定，能量分布與粒子粒徑分布有密切關系，見圖2。研磨介質主要集中在筒壁附近，這里的能量密度較大，因此，對于立式砂磨機，從下到上形成了環狀的高能密度的研磨有效區，見圖3。在研磨介質的選擇上，應盡可能使磨室內有均勻的能量密度，使產品粒度分布均勻。
2． 2磨機理
將均勻的顏料-漆料混合漿泵送入砂磨機，與正在機中受攪拌而激烈運動的研磨介質混合。研磨介質及物料間的作用是由高速旋轉的葉片產生的，靠近葉片表面的研磨介質和漆漿受粘度阻力而隨葉片運動，被離心力拋向砂磨機筒壁，形成雙環形滾動的湍流，見圖1。研磨介質間劇烈的運動產生剪切、擠壓和摩擦力，使介質間的物料粒子受力變形并產生應力場。當應力達到顆粒的屈服或斷裂極限時，便產生塑性變形或破碎。未被粉碎的顆粒受離心力作用被甩向砂磨機筒壁，此區研磨介質密度****，從而強化了粉碎作用。粉碎后的微小顆粒經分離器與研磨介質分離后流出砂磨機。

2． 3介質填充率
研磨介質填充率與磨效關系甚大，見圖5。填充率必須有一定的范圍，填充率過高，加速設備磨損，過低則達不到粉碎目的。填充率還與漿料的粘度有關，研磨介質的填充率一般為50-80%為宜。
2． 4介質均勻度
關于研磨介質均勻度研究者結論不一，一種說法認為研磨介質直徑應一致。從動力學的角度看，當介質直徑一致時，體積相同，則質量相等，即m1=m2 ，在運動中可獲得相同的動量m1v1=m2v2；m1>m2時，m1v1>m2v2，兩球相撞時大球將小球撞開，造成大球追小球的情況，磨效會降低。
另一種說法與前面的結論恰好相反。從幾何學的角度考慮，認為不同直徑研磨介質混裝，小介質填充了大介質的空隙位置，增多了介質的接觸點，因而可提高磨效。據介紹，德國DRAIS公司贊同不同直徑研磨介質混裝，可能就是出于這一原因。至于哪種說法正確，筆者未加驗證，但如果不同粒徑研磨介質有足夠的機械強度，不使其磨損或碎裂，混裝效果可能更好些。

2． 5化學穩定性
要求研磨介質對物料應有一定的化學穩定性，防止研磨過程中介質與物料間發生化學反應，造成產品污染和加速介質磨損，一般非金屬介質優于金屬介質。研磨介質的pH值應盡可能接近中性。