石材立式磨機設計
石材立式磨機設計,石材立式磨機設計,石材,立式,設計
表現在金剛石合成物
和碳化物工具之間的磨耗和切割
一系列巖石的磨耗和切割測試被極其穩(wěn)定的金剛石合成物(TSDC)和碳化鎢(WC)工具所承擔。磨耗試驗作為一個特定的目的被開展,磨耗測試在一個裝備了切割工具的,轉動的氧化鋁砂輪上進行。巖石切割試驗在一臺修改過的線性整平機上進行。 在這些測試期間,作用在刀具上的推力和切割力被測量了。兩種材料的磨耗系數用于評估磨耗表現,而切割表現由工具的磨損和有效切割距離的增量來估計。
結果顯示WC切口元素的磨耗系數明顯高于顯示TSDC元素的磨耗系數。 TSDC采擷切口表現好比是WC采擷。 在同樣切口條件下,表現在WC采擷上推力明顯著高于表現在TSDC采擷上的。 實驗性結果表明TSDC可以被申請作為為切開堅硬和磨蝕巖石的一個有效工具。 本文由X. S. Li, J. N. Boland and H. Guo.提供。
圖1
巖石切割工具已經傳統地以碳化鎢(wc)為依據。Wc作為開挖隧道機和剪床鼓的切割工具,已經被使用了幾十年。他們已經證明了在絕大多數煤和軟巖石中的有效性和充分性,但是在堅硬巖石和強腐蝕性巖石中存在著不成功性和不合適性。
要切開堅硬的和腐蝕的巖石,其中的一種方法就是用金剛石合成物代替WC。金剛石合成材料的主要改進,表現在黏合劑成分上的變化,由金屬鈷到陶瓷Sic, 而Sic是由易反應的(原子的)結合在焊接期間生產出來的,或是作為焊接操作的一個原始成分。這種金剛石合成物被認知為極其穩(wěn)定的金剛石合成物(TSDC) [2, 3]. 其中的一個工作宗旨是估計TSDC切口元素的磨耗特征。各種各樣的參量也許被用于表現材料的磨耗行為,但是磨耗系數是一個最常見的參量。磨耗系數在Archard磨耗式[4]中被給出:
(1) Qtotal是代表磨耗測試中的磨損量,P代表裝載,S代表切口長度,H代表穿戴材料的表面硬度。無維常數K代表磨耗系數。當解釋實驗性的結果時,接口處材料的硬度或許不是很確定。一個更有用的參量是比率K/H或者k -,這被通認為尺寸磨耗系數[5](mm3/Nm)。Qtotal、P和s的為已知值,K的值等于:
(2) 另一個工作宗旨是評估和比較WC和TSDC切割元素在塊狀砂巖(UCS 120 MPa)上的切割表現,集中在CSIRO的巖石切割船具上。
圖2
實驗性細節(jié)
磨耗試驗在一套為特定目的建造的磨耗試驗船具(圖1)上執(zhí)行了。樣品被緊固在刀具柄內,并且橫跨轉動砂輪的表面,哺養(yǎng)了在切割的邊框形式深度。行動在元素上推力和切削力(參見圖2)由壓電池測量。來自壓電池的信號以可調整的獲取,通過了全國儀器的信號波形加工系統(NI-SCXI),記錄在私人電腦上,運行在鎳元素的實驗觀察下。
一個玻璃化的保稅的鋁土砂輪(UCS 120 MPa, cerchar磨蝕性索引3.54,多孔性42%,氧化鋁粒度400μm)被選擇為磨耗測試的標準制造量。輪子的最初維度是350毫米(外在直徑) x 50毫米(內部直徑) x 50.8毫米(寬度)。TSDC元素(?16x20,密度3.4158 g/cc)和巖石品級碳化鎢(WC)切割元素(?12x22.5,密度14.7070 g/cc)被用于測試中。
試驗條件是: 輪子旋轉的速度:479.5 RPM,切割的深度:0.25毫米,供給率:1.22 mm/rev,測試的環(huán)境:干燥。每一個元素需要以0.0001g的準確性在磨耗實驗前后被斟酌,通過使用平衡(METTLER AE200)。通過元素在測試前后的重量,以及它的密度,可以計算出元素的磨損量。對TSDC元素的磨耗試驗進行了100切割。(一次輪子的穿過對應一次切割)然而,WC的磨耗率太高,以至于測試在達到100切割前就被終止了。
圖3
巖石切割測試:
巖石切割測試在一個修改過的整平機上執(zhí)行,整平機的操作由計算機控制。線性切割速度(或巖石供給率)是在0.1m/s和2.5m/s之間的可調性軟件。切割沖程能達到3m.測試在砂巖上進行。塊的維度是1800x450x450mm.TSDC和WC切割元素被注入標準尺寸的巖石采擷體。切削刀鼓被安放在整平機的十字頭上,被一臺50千瓦水力的電動機所驅動。(圖3)刀鼓寬度為100mm,外徑精選360mm。刀鼓上面有13個采擷。力矩由安放在水力電動機上的力臂測量。推力由應變儀測量。刀鼓的旋轉速度:400rpm,供給量;30mm/s,深度:40mm。
圖4 圖5
結果和討論:
磨耗測試:
圖4顯示了切割剛玉砂輪時TSDC和WC磨耗系數。正如期望的那樣,WC的磨耗系數大于TSDC的磨耗系數。顯然在TSDC曲線和WC之間的缺口與切距迅速增加。在早期,WC的磨耗系數大約是TSDC的14倍。僅在1500米,WC的磨耗系數超過400倍的TSDC的磨耗系數。WC的磨耗實驗不得不在這個時期結束。有兩個重要的因素可以解釋這種行為。第一,如圖5所示。TSDC的推力隨著切距的增加而稍微增加,而WC的推力在大約16次切割后迅速減小。第二,行為的差別可能與兩種材料硬度的溫度靈敏度有關。切口的升溫已經由尺寸的分析得到[6,7]。以多種工作材料的試驗數據為依據,在切口處的平均升溫被給出:
(1) 這里u是操作的具體能量,Nm/mm3。V:切割速度,m/s。f:每次的供給量(m)。c:工作材料的體積的比熱,J/mm3 °C,在這個例子中,砂輪; 千噸: 輪子的熱擴散率, m2/s。在TSDC和WC工具分析中,切割速度,供給量,和車輪體積的比熱被恒定保持。因此,切口處的平均溫度的差別最有可能來源于切割的具體
能量的差別。
。
圖6
TSDC和WC的具體能量如圖6所示。似乎在初始階段,WC的具體能量微高于TSDC,而隨后在切割時期,WC的具體能量足夠高于TSDC。從方程式3看出,預計WC接口處上升的溫度將遠遠高于TSDC,因此硬度的顯著下降將由WC切割因素的接觸層預計出來。[8]方程式1和2預計切割速率隨著硬度的下降而增加,因此與TSDC相比較,這種影響將相當有助于WC磨耗系數的增高。
圖7
圖8
圖9
圖10
圖7顯示新的WC和TSDC元素,和磨耗測試后,磨損平臺在它們身上的發(fā)展??梢郧宄乜匆?,雖然TSDC已經切割的距離比WC大得多,但是它的磨損平臺發(fā)展比WC小得多。磨損平臺區(qū)域和WC推力,TSDC的切距分別顯示在圖8和圖9.在比較圖8和圖9時,應該注意到磨損平臺的趨勢和推力非常相似。當切口變大時,TSDC的磨損稍微增加,推力也隨之稍微增加。相反,WC的磨損迅速增加,推力也隨之迅速增加。這表明推力的增量取決于磨損的增量。圖10顯示了推力忽然磨損的關系,體現了這些參量之間較強的作用。
圖11
巖石切割測試:
巖石切割測試后,WC和TSDC的采擷被檢測,TSDC的采擷沒有明顯的磨損。相反,WC的采擷技巧已經降低,大量磨損已經增加(圖11)。圖12顯示了切割期間TSDC和WC采擷的力矩價值,通過測試可以看出,TSDC采擷的平均力矩只顯示了一點變化,而WC采擷的力矩在切割期間大約增加50%。圖13顯示了巖石切割期間TSDC和WC采擷的推力。在測試中,TSDC采擷的推力只是稍微地增加,而WC采擷的推力在切割過程中迅速地增加。
圖12 圖13
通過比較圖12(b)和圖13(b),顯而易見,切割過程中,推力的增加頻率遠遠超過力矩的增大頻率。此種現象可能可能存在兩個原因。首先,對于工具磨損來說,切割力比推力較不敏感[9-11].換句話說,特定的工具磨損,切割力的增量小于推力的增量。力矩是由鼓的切割力和半徑得出來的(采擷技巧)。其次,切割力由兩部分組成:一部分負責芯片形成,一部分克服摩擦。前一部分與切割條件有關系,就像切割的深度。而后一部分與工具磨損有關系。在兩個相反機制中,工具的磨損影響著切割力。一方面,當工具磨損增大,切割的深度反而減小,切割力減小。另一方面,當工具的磨損增大,摩擦力隨之增大,切割力增大。因此,當工具磨損增大,切割力是否增大或減小取決于哪種機制占優(yōu)勢。
總結
1在早期,WC的磨耗系數大約是TSDC的14倍。僅在1500米,WC的磨耗系數超過400倍的TSDC的磨耗系數。這是因為切割過程中WC切割元素的推力和溫度迅速增加。
2 推力和磨損面積的關系很密切。早期,磨損面積小,推力也相應??;當磨損面積增大,推力增加。可以觀察到,不同的工具材料,不同的磨損面積增大程度,推力的增量也不同。
3 TSDC采擷的巖石切割優(yōu)于WC采擷的巖石切割。同樣的切割條件下,WC采擷顯示了大量的工具磨損,TSDC采擷沒有明顯的顯示。作用在切削刀鼓上的推力,WC采擷足夠高于TSDC采擷。
4 刀具磨損以兩種相反的機制影響著切割力。當工具磨損增加,切割深度降低,導致切割力下降。然而,由于工具磨損,摩擦力增大,切割力也相應的增大。因此,切割力增大或者減小取決于哪種機制占優(yōu)勢。
作者:
X. S. Li, J. N. Boland and H. Guo.工作于CSIRO勘探開采。郵編883,肯摩爾昆士蘭4069,澳大利亞。
作者要感謝Peter Clark在設計,制造磨損試驗臺和實驗技術提供發(fā)面做出的努力。也感謝Craig Harbers和Michael Cunnington在貫徹和落實切割試驗中提供的幫助。
此篇文章是2007年4月19日,意大利羅馬舉行的第二屆國際工業(yè)金剛石會議中提交的論文,在鉆石有限公司的友善許可下被打印出來。
參考:
[1] 司法機構政務長和J.A.Martin和R.J.Fowell, 集中研究工具的磨損和巖石的切割.
[2] J.N.Boland和X.S.Li,H.等人研究磨損,金剛石化合物的切割.
[3] P. Larsson, N. Axen, T. Ekstrom, 等人研究一種新的金剛石磨損.
[4] I.M.Hutchings, 研究工程材料的摩擦和磨損.
[5] 司法機構政務長J. A. Williams, 磨損模型的分析,計算和繪圖。采用介質力學的方法.
[6] N. Cook, 研究工具的磨損和工具的壽命.
[7] L. J. Yang,測定碳化鎢的磨損系數.
[8] G. S. Upadhyaya, 研究硬質合金鎢.
[9] X. S. Li和I. M. Low, 研究切割工具的切割力,關鍵的工程材料.
收藏
編號:21141828
類型:共享資源
大小:1.82MB
格式:ZIP
上傳時間:2021-04-24
40
積分
- 關 鍵 詞:
-
石材立式磨機設計
石材
立式
設計
- 資源描述:
-
石材立式磨機設計,石材立式磨機設計,石材,立式,設計
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。