【文章內容簡介】 都很細小，其粒徑約在 ～ 2μ m，由于原料原始粒子在加工和貯運過程中，經(jīng)常相互黏結成聚集體 (二次粒子 )，其粒徑可能增大到 100μ m 以上，因此在涂料制造中需要將聚集體解除聚集，并穩(wěn)定均勻地分散于涂料中。 在涂料的生產(chǎn)過程中，所選用的研磨分散設備對顏料在涂料中的分散狀態(tài)，最佳顏料性能 (著色力、遮蓋力、耐候性等 )，以及由此 而導致的涂料和涂膜的性能，起著非常重要的作用。因此，在涂料生產(chǎn)中如何提高分散效果，研制和采用高效分散設備，以及選用優(yōu)質原料和最佳配方成為涂料生產(chǎn)中的重要課題之一。 涂料生產(chǎn)過程中通常采用以下四個步驟 : (1)分散 :該道工序以混合為主，并起一定的分散作用 。目前使用最多的預分散設備是高速分散機 。該道工序是精研磨的預備工序 。 (2)研磨分散設備 :涂料生產(chǎn)的主要設備。目前有多種類型，常見的立式砂磨機、臥式砂磨機、三輥研磨機等。本文所述的籃式研磨機即為涂料生產(chǎn)中的研磨分散設備 。 (3)調漆 。 (4)過濾包裝 。目前正被廣泛的使用，相信每個人的生活都離不開它，由于時代的進步，研磨機也正在不斷的發(fā)展和更新。眾多的砂磨機出現(xiàn)在我們的生產(chǎn)生活之中。而且，這些不同種類的砂磨機具有不同的特性和優(yōu)勢，它們能夠與我們的生產(chǎn)生活進行非常好的配合，而籃式研磨機就是一種應用很廣泛的研磨機。更值得一說的是對于涂料的生產(chǎn)來說，籃式研磨機更具有優(yōu)勢的設備機器。以下，是籃式研磨機在涂料生產(chǎn)中的運用情況。 涂料的生產(chǎn)過程： 涂料生產(chǎn)就是把顏料的固體粒子混入涂料的液體中，然后讓整個的涂料物料形成了一種非常均勻的而且很微小很細的懸浮分散體。由于原料 的一些原始粒子在加工還有貯藏運送的一系列過程中。有時會相互的粘成一種聚集體，這就讓其粒子的直徑可能增大到 100 微米以上，所以在涂料制造中就需要將這些聚一起的物料能夠得到均勻的分散，而且穩(wěn)定地分散于涂料中。所以，在涂料生產(chǎn)中應用合適的研磨機進行分散是非常重要的。 籃式研磨機在生產(chǎn)涂料的過程中如何進行有效力的分散。首先，籃式研磨機的機頭上固定著一個籃子。這個籃子就是它名字的來歷，就是專門用來裝研磨介質的。開始工作后，這個研磨籃就會浸沒在涂料的物料之中，由于研磨籃里面的攪拌棒在進行著高速的運動，這樣就會產(chǎn)生強大吸 力，以至于將涂料漿料吸進裝有這個研磨介質的籃子中。在研磨籃里進行的有效力的分散和研磨。最后，涂料的物料就會在離心力的作用下甩出籃子，這樣就形成高效率的涂料物料的循環(huán)研磨。 另外，籃式研磨機與傳統(tǒng)的臥式砂磨機、立式砂磨機相比，它是不需要泵和一定的管 中國地質大學 09 屆畢業(yè)設計 2 路系統(tǒng)。而且，研磨籃是可以升降，這樣一來，在工作的時候清洗和檢修就方便多了。 基于以上因素，籃式研磨機問世以來，憑借方便、高效的特點，在涂料生產(chǎn)中得到了日益廣泛的應用。 中國地質大學 09 屆畢業(yè)設計 3 第一部分 研磨機的發(fā)展史 籃式研磨機的產(chǎn)生 和現(xiàn)狀 與在涂料行業(yè)已經(jīng)應用了數(shù)十年的臥式砂磨機、立式砂磨機相比，籃式研磨機是近年來才被使用的新設備。籃式研磨機的機頭上固定著一個籃子，籃子中裝填研磨介質。工作時，研磨籃浸沒在漿料中。研磨籃內的攪拌棒高速運動，產(chǎn)生強大吸力，將漿料吸入裝有研磨介質的籃子內進行分散、研磨。并在離心力的作用下將籃內的物料甩出籃子，形成高效率的循環(huán)研磨。與傳統(tǒng)的臥式砂磨機、立式砂磨機相比，籃式研磨機不需要泵和管路系統(tǒng)，研磨籃可以升降，清洗和檢修方便，便于換色，殘留少，研磨的效率高，細度細?；@式研磨機的產(chǎn)生是對于 臥式砂磨機、立式砂磨機等傳統(tǒng)研磨設備局限性的補充。目前在德國、美國、新加坡等國均有專業(yè)從事籃式研磨機制造開發(fā)的專業(yè)工廠，國內也有企業(yè)在積極從事籃式研磨機的制造和研究工作。 選題意義和目的 隨著機械行業(yè)的發(fā)展，越來越多的采用不銹鋼、耐熱鋼、鈦合金，以及高分子材料等各種加工困難的材料來制造零件。這對機械零件的加工精度和表面質量提出了更高的要求。淹沒技術作為機械加工技術中的重要技術之一，在機械加工中應用越來越廣泛。 我們通常所說的研磨技術其工作原理就是 利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過研 磨工 具與工件 在一定壓力下的相對運動對 加工物料 進行的精整加工 ，在加工時將被磨 物料 放于研磨 籃中 ，研磨 籃降下時，開始 轉動，工件與 研磨籃內 氧化鋯珠 作相對運轉磨擦，來達到研磨目的。 通常來講，本項目將設計籃式分散研磨機構，它不僅解決了 傳統(tǒng)研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和 加工質量 不穩(wěn)定等缺點，提高了研磨技術水平，保證研磨加工精度和加工質量 ，而且 還降低加工成本，提高加工效率，使研磨技術進一步實用化 。 從 20世紀 50 年代砂磨機在美國問世以來，臥式砂磨機、立式砂磨機以及更早問世的三輥研磨機在涂料行業(yè)中 得到了廣泛的應用，這些傳統(tǒng)設備各有其不同的功用，以滿足涂料生產(chǎn)中的不同需要。但是，也有各自不同的局限性。如分散機 :對于生產(chǎn)中高檔涂料，只能用于預分散，而無法達到中高檔涂料所需的漿料 粉碎 效果 。砂磨機 :可連續(xù)生產(chǎn)，但不適于加工像 炭黑 、鐵藍 等難分散的顏料 。漿料黏度高時加工困難 。換色時清洗困難、殘留 中國地質大學 09 屆畢業(yè)設計 4 多更是砂磨機的局限 。三輥研磨機 :適用于加工高黏度的漿料和難于分散的顏料。但敞開式的操作，使工作環(huán)境惡劣，操作安全性差且分散的物料損失大，結構復雜，調試困難，生產(chǎn)效率低。 基 于以上因素，籃式研磨機問世以來，憑借方便、高效的特點，在涂料生產(chǎn)中得到了日益廣泛的應用。 目前，籃式研磨機在涂料、 油墨 等多品種、多顏色的研磨領域被越來越廣泛地應用。 有 觀點 認為， 因為 籃式研磨機可用拉缸進行配料和研磨分散，沒有輸送泵和管路，清洗方便，所以特別適用于小批量、多品種的生產(chǎn)。這是對籃式研磨機使用范圍的一種誤解。美國 PCI 雜志 (Paint Coatings Industry)2021 年第 9 期發(fā)表的《 浸入式研磨機 ——— 簡便、高效》 (作者為美國 HOCKM2EYER 公司 )文中論述道 :“ 他們認為浸入式研磨機 (籃式研磨機 )適合于小批量、低黏度和易于研磨的產(chǎn)品。 我認為，他們并沒 有理解浸入式研磨技術，或者在誤導。因其工作效率與眾不同，浸入式籃式研磨機可稱得上是 理想的研磨機設計 ” 。從籃式研磨機的使用實踐來看，只要設計合理，強有力的循環(huán)使籃式研磨機對高黏度、大批量的物料也很適合，研磨的細度和效率也很理想。德國 VMA公司已經(jīng)將籃式研磨機應用于 3t 反應釜的分散研磨 (2021 年 )。國內企業(yè)也成功將籃式研磨機應用于 10000t/a 涂料自動化生產(chǎn)線中 3t反應釜的分散研磨，并在實踐中使用良好。而如果 3t 反應釜采用傳統(tǒng)的臥式砂磨機進行分散研磨，則需要 75kW 高速分散機及 80～ 90L 臥式砂磨機，需 將用高速分散機分散過的漿料經(jīng)過臥式砂磨機密閉的研磨腔 (80L 以上的臥式砂磨機體積已經(jīng)很大 )進行循環(huán)研磨，其效率遠比籃式砂磨機要低得多，細度和粒徑分布也不如釜內的籃式研磨機研磨效果。 研磨機的發(fā)展情況及應用范圍 發(fā)展情況 目前世界上已有許多國家的分散研磨設備廠家在進行籃式研磨機制造和銷售?；@式研磨機的結構也因廠家的不同有所區(qū)別。 分為兩大類 : (1)作為精研磨設備，在用籃式研磨機研磨前需要由高速分散機進行預分散后再由籃式研磨機進行精研磨。目前該類籃式研磨機占絕大多數(shù)。 (2)作為分散研磨的一體 化設備，無需高速分散機進行預分散，而是將分散與研磨兩道工序由籃式研磨機一臺機器、一道工序實現(xiàn)。這是很有創(chuàng)新意義的籃式研磨機，對于工序的簡化、效率的提高，都具有積極的意義。 中國地質大學 09 屆畢業(yè)設計 5 分散和研磨為一體的籃式研磨機 該籃式研磨機的產(chǎn)生基于一個創(chuàng)新的思路 :如果將籃式研磨機變?yōu)閮煞N機器 :在預分散時可以作為高速分散機單獨使用，精研磨時再由裝有研磨介質的籃子進行研磨，則可以省去高速分散機、泵、管路這些復雜繁瑣的工序及設備和隨之帶來的安裝、維護、清洗費用及工作。僅用一臺籃式研磨機，就可以完成預分散和精研磨。 特別是對于 固含量高、高黏度的物料也能達到很好的研磨效果。這是以往的傳統(tǒng)設備無法比擬的。該機器的研制成功使籃式研磨機的效率和分散研磨性能再次有了新的飛躍。 新型 研磨籃式研磨機簡介 新型先分散后研磨籃式研磨機繼承了籃式研磨機分散研磨兩道工序在一臺機器、一道工序上實現(xiàn)的特點，同時還可以作為分散機單獨使用 (當分散盤在工作位置，研磨籃未下降時 )。對于需要研磨的物料，又可以實現(xiàn)先分散后研磨的功能 (當研磨籃下降到工作位時，可對物料進行高效率的精研磨 )。 應用范圍 15.礦石礦產(chǎn)金屬檢測 表 13 中國地質大學 09 屆畢業(yè)設計 6 研磨是一種重要的精密、超精密加工技術，幾乎適合于各種材料的加工，研磨加工可以得到很高的尺寸精度和形狀精度，甚至可以達到加工精度的極限，早期的一些研磨機研磨裝置簡單，不需要大量復雜的機械并且不苛求設備的精度條件。 作為超精加工的一種方法，研磨機 主要用于研磨 涂料、化學品常用的有 : 圓盤式研磨機 圖 141 轉軸式研磨機 由正、反向旋轉的主軸帶動工件或研具旋轉，結構比較簡單，用于研磨內、外圓柱面。 圖 142 磁力研磨機 磁力研磨機是通過采用磁場力量傳導至不銹鋼磨針使工件作高頻率旋轉運動；可這種研磨機 分 單盤 和雙盤兩種 ，以雙盤研磨機應用最為普通。在雙盤研磨機 ，多個工件 同時放入位于上、下研磨盤之間的保持架內，保持架和工件由偏心或行星機構帶動作平面平行運動。下研磨盤旋轉，與之平行的上研磨盤可以不轉，或與下研磨盤反向旋轉，并可上下移動以壓緊工件（壓力可調）。此外，上研磨盤還可隨搖臂繞立柱轉動一角度，以便裝卸工件。 雙盤研磨機主要用于加工兩平行面、一個平面 (需增加壓緊工件的附件 )、外圓柱面和球面（采用帶 V 形槽的研磨盤）等。加工外圓柱面時 ,因工件既要滑動又要滾動，須合理選擇保持架孔槽型式和排列角度。單盤研磨機只有一個下研磨盤，用于研磨工件的下平面，可使形狀和尺寸各異的工件同盤加工，研磨精度較高。有些研磨機還帶有能在研磨過程中自動校正研磨盤的機構。 中國地質大學 09 屆畢業(yè)設計 7 對精密工件內孔、死角、細小夾縫起到明顯較好的拋光研磨去除毛刺的效果。 專用研磨機 依被研磨件的不同，有中心孔研磨機、鋼球研磨機和齒輪研磨機等。 第二部分 研磨原理分析 粉體加工的方法和細則 圖 151 粉體研 磨磨削粉碎加工方法： 研磨和磨削本質上均屬剪切粉碎，包括研磨介質對物料的粉碎和物料相互之間的摩擦作用。振動磨、攪拌磨以及球磨機的細磨倉等都是以此為主要原理的。與施加強大粉碎力的擠壓和沖擊粉碎不同，研磨和磨削是靠研磨介質對物料顆粒表面的不斷磨蝕而實現(xiàn)粉碎的。因此，研磨介質的物理性質、尺寸、形狀及其填充率對粉磨效率具有重要影響。 在粗顆粒時研磨效率無論干磨還是濕磨都很高。在小于 2um 時，研磨效率也都很低。由于存在逆研磨，濕磨因為有分散介質的存在，因而介質的吸附作用可以有效的防止，從而減小小顆粒間的范德華力的作 用。 由于設計研磨籃尺寸為 ，所以，查閱資料知道，研磨珠的尺寸為 ~ 中國地質大學 09 屆畢業(yè)設計 8 已知介質尺寸： ~ 圖 152 由圖和研磨籃尺寸為 ：研磨珠的數(shù)量約為 2 610 。 研磨機工作原理 工作原理為 ： 自吸葉輪高速吸料 → 研磨籃內極細的研磨 → 分散盤高速旋轉產(chǎn)生分散、混合、循環(huán)效應 → 由此形成吸料、研磨、出料的高效率循環(huán)，解決了物料翻動的難題，避免循環(huán)死角，短時間內可得到出色的研磨效果。 適用于 小批量生產(chǎn)（換色容易），預分散和研磨可在一個漆漿罐內完成。主軸可以調速，運轉平穩(wěn)，噪音小，附屬設備少，清洗方便，更換研磨介質容易 。 該機器是一種簡單的濕法研磨機，已經(jīng)廣泛的應用到了涂料、油墨、染料等行業(yè)中，它也可以實現(xiàn)對物料進行超細化的研磨。 在工作時該機器是通過自吸的葉輪進行高速的運轉吸料，當物料進入到了研磨籃內時就進一步的進行極細化的研磨，這一過程中分散盤也快速的運轉，這事就產(chǎn)生了一定的分散、混合的循環(huán)效應來。該機器在這個運行當中就不斷的進行吸料、研磨和出料的高速度、高效率的循環(huán)過程。而在這一過程中該機 器解決了物料翻動的許多難題，籃式研磨機在運行時避免了出現(xiàn)死角的問題，并且還能在很短的時間內就可以達到非常出色的研磨效果。 中國地質大學 09 屆畢業(yè)設計 9 圖 16 研磨籃分析 研磨籃外觀圖，以及研磨珠研磨時的效果圖 圖 17 研磨效果圖 物料由研磨籃上端的旋轉葉輪帶入研磨籃內，經(jīng)籃內高速運轉的 氧化鋯珠磨削，變成細小的微粒，之后從下端的葉輪帶出，完成一次研磨過程。研