圆盘破碎机主要应用于地质、建材、冶金和化工等行业的化验室中,用于煤和矿石等中等硬度物料的破碎,通常与颚式破碎机 (粗碎机) 或制样研磨机 (细碎机) 配合使用。
简介
在盘式破碎机中,动静磨盘主要承担对物料的破碎功能,承受物料的反冲击力,易磨损和损坏,因此对硬度、耐磨性和抗冲击性要求较高;同时因工作环境温度较高,连续工作时温升常达到 150 ℃ 以上甚至更高,因而还要有良好的导热性。因此对磨盘的制造工艺有较高的要求,尤其是合金磨头磨块镶嵌的牢固与否,能否承受冲击动载荷,是否适合高温工作环境,以及其耐磨性等都将是决定磨盘质量和使用寿命的主要因素,也是影响盘式破碎机使用性能的主要因素之一。
原理和结构
圆盘破碎机主要由机体、底座、主轴、活动磨盘、固定磨盘、端盖及料斗等构成,如图1所示。
电动机启动后,经三角带将动力传给带轮,带动主轴旋转,并使活动磨盘、固定磨盘相对运动产生挤压磋磨作用,从而使进入磨盘中间的物料被粉碎。出料粒度可通过大小手轮、主轴等调整磨盘间隙来控制。机体、端盖和上盖组成一个工作室,物料在工作室内被粉碎。物料从端盖上方的加料口中加入,进入两磨盘中间,由于挤压磋磨作用被粉碎,粉碎后的试样从两磨盘中间的间隙内流出,落到下面的料斗中。该机性能稳定,噪声低,清扫方便。
根据不同的物料加工要求,其应用也有所不同,有压轧、剪断、冲击、研磨 4 种破碎过程。压轧适用于硬质、大块料的破碎;剪断适用于韧性物料的细碎;冲击适用于脆性物料的中碎、细磨和超细磨;研磨适用于小块及细颗粒的细磨和超细磨。
分析与选材
磨盘基体材料选择
综合考虑耐磨性、硬度、抗冲击性及导热性等要求,磨盘基体材料为45钢,也可以采用高锰钢。合金磨头和磨块采用
钨钴硬质合金,这种由碳化钨和金属钴组成的硬质合金,根据含钴量不同分为高钴 (20%~30%)、中钴 (10%~15%) 和低钴 (3%~8%) 3类,具有较高的抗弯强度、抗压强度、冲击韧性、弹性模量和较小的
热膨胀系数,通常抗弯强度和断裂韧性随钴含量的增加而提高,而硬度下降;因此,结合实际工作要求,选用 YG8 (WCo8) 硬质合金,经使用后证明完全可以满足使用要求。
磨盘基体的制造
磨盘基体的制造比较简单,按照图2所示加工即可;
合金磨头和磨块采用线切割的加工方式,如图3所示。
合金磨头镶嵌孔要间隔排列,以增强破碎效果;外圈槽底和端面成一定角度,以减少合金块磨削量和台阶积料;合金块磨平带的磨削要在镶嵌完成后整体进行磨平。
图4所示为加工完成后的磨盘,该磨盘优点是耐磨、耐高温、使用寿命较长,约为老式磨盘寿命的4~6倍;缺点是制造工艺较复杂,成本较高。
合金磨头磨块和钢基体连接方式
1、焊接连接方式
硬质合金磨头和磨块与钢基体的连接工艺是磨盘制造的重中之重。硬质合金常采用焊接方式和其他钢基体连接在一起,但硬质合金中含有较高含量的碳化物和合金元素,虽然可以进行焊接加工,但焊接时容易出现淬硬组织和裂纹;另外,硬质合金磨头和基体采用套接的方式,如果采用焊接方式,硬质合金的
线膨胀系数 (4.1~7.0×10-6/ ℃) 与普通钢的线膨胀系数 (12×10-6/ ℃) 相差很大,硬质合金只有钢的 1/ 3~1/ 2,加热时硬质合金和钢都自由膨胀,但冷却时钢的收缩量比硬质合金大得多,此时焊缝处于受压力状态,而在硬质合金表面上则承受拉应力,如果残余应力大于硬质合金的抗拉强度时,硬质合金的表面也可能产生裂纹;因此,必须采取有效的工艺措施,才能获得满意的焊接接头。钎焊是将硬质合金和基体金属连接在一起的有效焊接方法,但是盘式破碎机中的合金磨头要承受冲击动载荷;因此,采用焊接方式不太适用硬质合金磨头和钢基体的连接。
2、无机胶粘接连接方式
硬质合金和钢基体还有另外一种连接方式,尤其是在套接的情况下,能获得较高的连接强度和令人满意的效果,那就是无机胶粘接方式。无机胶采用1000度CPS氧化铜无机胶水。该无机胶粘结剂可以解决一般胶粘剂无法解决的高温作业环境下的粘接问题,通常用于高温炉内衬、耐高温测试探头、加温燃烧器的粘接和修补;也可用于各种高温工作环境下的铸造、金属、长杆等的缺陷、砂眼、裂缝的粘接及修补;同时还适合金属材料的轴套粘接,硬质合金的车刀、铣刀及齿轮刀具的粘接等。磷酸-氧化铜无机胶的熔点约在 920 ℃ 左右,用它粘接的零件,长期在 500 ℃ 下工作,或者短时间在 600 ℃ 甚至 700 ℃ 下工作都毫无问题。对比分析后得出,采用氧化铜无机胶粘接方式,适用于合金磨头磨块与钢基体的连接,比传统的焊接连接方式有很大的优势,更适合于合金磨头和钢基体套接的情况。
3、胶接工艺技术要求
(1) 用无机胶进行胶接装配,其配合面之间的间隙最好在 0.1~0.2 mm 之间,特别是在动载荷下工作时,间隙更不宜过大。
(2) 在用无机胶进行粘接时,被胶接金属表面的粗糙程度对胶接强度影响很大。粗加工金属表面 (粗糙度 12.5 以上) 的胶接强度最高,对于一些粗糙度较低的金属表面,一定要先进行打磨、喷砂,以提高其
表面粗糙度。
(3) 喷砂清洗。用水力喷砂机对磨盘进行喷洒清洗,可以改变加工面的粗糙度,去除氧化层,再用专用清洗剂或脱脂棉蘸丙酮清洗打磨过的表面以除去残存油污,也可放入
超声波清洗机中进行清洗,最后需去水烘干处理。
(4) 胶的配制一般在玻璃板上进行,有时为了延缓凝固速度,可采用干净的铜板。
(5) 配胶量不能太多,一般来说,一次配胶量不宜超过20g,大约调2~3min后,就会变成均匀的糊状,这时挑起一点胶可拉出丝来,说明胶已调好。如果氧化铜受潮就会结块,这时只需在200℃的恒温箱中烘一二个小时就可使用,不会影响胶接性能。
(6) 氧化铜和磷酸的配比,实际经验是,在1mL的液体组分中加入3.5~4.5g固体粉末比较合适,具体还应根据不同情况灵活掌握。
(7) 涂胶。 用刮板或胶刀将混合好的修补剂涂于待修表面,可先涂少许,再用刮板或胶刀反复按压。
(8) 固化。室温固化强度较低,如不具备加热条件,室温固化最少5~7d后投入使用。应尽量严格按照固化条件进行,先在室温放置 2~4h,然后缓慢加热到 60~80 ℃保温2h,再缓慢加热到150℃保温2h,再缓慢冷却至室温。如条件允许,尽量在室温放置较长的时间再进行加热,这样有利于减少气孔的产生。切忌直接加热或加热速度过快,冷却速度也不能过快,最好采用炉冷。
(9) 磨平修整。外圈合金模块固化好以后,需上磨床进行磨平加工,磨平带宽度约为模块整体宽度的1/5~ 1/3,以保证动静磨盘之间能紧密配合,使出料粒度达到使用要求。在合金磨头胶接时应注意,磨头顶部坡面应按照一定角度顺时针排列,同时保证动静磨盘磨头坡角方向一致。
通过合理的选材,采用正确的连接方式,可以完全解决合金磨盘实际工作中遇到的问题。实际用证明,硬质合金磨头和钢基体之间采用套接的连接方式,采用氧化铜无机胶进行粘接,其连接强度完全达到了设计要求,能很好地适应盘式破碎机高温及冲击动载荷的工作环境。按照上述工艺制造的磨盘,质量稳定,性能可靠,耐磨性好,完全满足各厂矿企业实验室用盘式破碎机对中等硬度各类岩矿样品的破碎要求,对于生产类似产品的企业也具有一定的实际指导意义。