На какие параметры следует обратить внимание при выборе шлифовальных шаров?

ⅠОпределение размера: "Спецификация мельницы + потребность в измельчении материала" как ядро

1. Диаметр шарика (D80): "Градированная адаптация" к материалу и типу фрезы

• Первичная шлифовка (размер частиц сырья ≥ 50 мм): шары большого диаметра (60-100 мм) для обеспечения достаточной силы удара, подходящие для полуавтогенных мельниц или грубых мельниц для шлифования шаров;
• Вторичная шлифовка (размер частиц сырья 10-50 мм): шарики среднего диаметра (40-60 мм) для сбалансированного удара и шлифовки, применимые к общим шаровым мельницам для средней твердости материалов;
• Прямая шлифовка (размер частиц сырья ≤10 мм): шары небольшого диаметра (20-40 мм) для увеличения площади контакта с материалами, подходящие для мелкошлифовальных станков или систем классификатора-мельницы;
• Специальная адаптация: для мельниц малого диаметра (Φ≤2,4 м) максимальный диаметр шарика не должен превышать 60 мм (избегать чрезмерного воздействия на линию мельницы); для мельниц большого диаметра (Φ≥4,8 м),Максимальный диаметр шарика может быть увеличен до 100 мм (соответствовать увеличенному спросу на удар больших мельниц);
• Ссылка на расчет: рекомендуемый диаметр шарика D80 = (6-8) ×√(максимальный размер частиц материала, мм) (для материалов средней твердости),регулировать на ± 10% в зависимости от твердости материала (жесткие материалы принимают верхний предел), более мягкие материалы принимают нижний предел).

2Соотношение размеров шаров: "синергетическое измельчение" для оптимизации заполнения полости

• Общая шлифовка (распределение размеров частиц материала 5-50 мм): соотношение больших шаров (60-80 мм) : средних шаров (40-60 мм) : маленьких шаров (20-40 мм) = 3:4:3, обеспечивая как воздействие на крупные частицы, так и измельчение мелких частиц;
• Грубое шлифование с преобладанием удара (максимальный размер частиц ≥ 80 мм): увеличить долю больших шаров, соотношение = 5:3:2, повышают способность дробить крупные частицы;
• Прямая шлифовка, в которой преобладает шлифовка (максимальный размер частиц ≤10 мм): увеличить долю мелких шаров, соотношение = 1:3:6, улучшить эффективность контакта поверхности с мелкими частицами;
• Принцип: совокупный объем всех шаров должен заполнить 28-35% эффективного объема мельницы (скорость заполнения), а соотношение размера шаров должно избегать "размера разрыва" (например,без прямого скачка с 80 мм до 40 мм без шаров размером 60 мм) для обеспечения равномерного заполнения.

3Масса одного шара (м): совпадение "молниеносной мощности" и "сопротивления износу"

• Маломощный завод (≤1000 кВт): Выберите более легкие шарики (m=0,5-2kg, соответствующий диаметр 40-60 мм), чтобы избежать перегрузки системы привода;
• Молнии высокой мощности (>2000 кВт): используйте более тяжелые шарики (m=2-5kg, соответствующий диаметр 60-80 мм), чтобы соответствовать требованиям высокого удара;
• Принцип баланса износа: вес одного шарика должен быть таким, чтобы скорость износа была равномерной (без чрезмерного износа маленьких шариков или недостаточного использования больших шариков).шарики из чугуна с высоким содержанием хрома (плотность ~70,8 г/см3) с диаметром 60 мм имеют вес ~ 1,1 кг, что подходит для большинства среднемощных мельниц.

Ⅱ. Выбор допуска: Обеспечение "равномерности шлифования" и "стабильности службы"

1Толерантность диаметра: Контроль "последовательности размера"

• Для шаров диаметром ≤ 40 мм: допустимость ±0,5 мм (ISO 3290 класс G3), убедитесь, что маленькие шары имеют равномерный контакт с мелкими частицами;
• Для шаров диаметром 40-80 мм: допустимость ±1,0 мм (ISO 3290 класс G4), сложность обработки баланса и последовательность размеров;
• Для шаров диаметром > 80 мм: допускается допустимое отклонение ±1,5 мм (класс G5 по ISO 3290) без ущерба эффекту удара;
• Ключевое требование: максимальная разница в диаметре между шариками в одной и той же мельнице не должна превышать 2 мм, чтобы избежать неравномерной силы удара, приводящей к локальному износу облицовки.

2. Толерантность к округлости: уменьшить "неравновесные вибрации"

• Ошибка округлости ≤0,3 мм (для диаметра ≤60 мм) или ≤0,5 мм (для диаметра >60 мм), измеренная с помощью кругломера;
• Значение: некруглые шары вызывают вибрацию мельницы при высокоскоростном вращении (скорость мельницы 18-24 р/мин), увеличивая расход энергии на 5-10% и ускоряя износ облицовки.

3. грубость поверхности: улучшить "стойкость к износу" и "совместимость материала"

• Грубость поверхности Ra ≤1,6μm (полированная поверхность), избегайте острых краев или отрывов;
• Эффект: уменьшает сцепление порошка материала с поверхностью шарика (предотвращает "связывание шарика") и избегает царапин на облицовке, вызванных грубыми поверхностями шарика.

Ⅲ. Ключевые параметры: Помимо размера и допустимых толерантности, определяется "эффективность шлифования" и "жизнь"

1Параметры характеристик материала: адаптируются к "механизму износа"

• Твердость: для абразивного износа (мягкий материал, высокая скорость заполнения), HRC≥60 (например, высокохромированное чугунное железо, Cr≥12%); для ударного износа (жесткий материал, большой размер частиц), HRC=50-55 (например,марганцевая сталь Mn13) для сбалансирования твердости и прочности;
• Прочность при ударе (αkv): ≥12J/cm2 (с высоким содержанием хрома) или ≥90J/cm2 (с высоким содержанием хрома) (сталь из марганца), избегать ломкости при столкновении на высокой скорости (скорость столкновения до 5-8 м/с);
• Сопротивление износу: объемная скорость износа ≤ 0,08cm3/(kg·m) (испытание ASTM G65), обеспечивает срок службы ≥6000 часов (рабочее состояние материала средней твердости);
• Плотность: ≥7,6 g/cm3 (металлические шарики) или ≥3,6 g/cm3 (керамические шарики), более высокая плотность улучшает кинетическую энергию удара (кинетическая энергия E=1⁄2mv2).

2Параметры адаптации к рабочим условиям: совпадение "параметров работы мельницы"

• Приспособление скорости заполнения: при скорости заполнения 32-35% (высокая заполняемость) выбирают шарики с более высокой твердостью (HRC+5) для устойчивости к увеличенному трению; при скорости заполнения 28-30% (низкая заполняемость),использовать шарики с лучшей прочностью, чтобы избежать чрезмерного удара;
• Приспособление среды шлифования: влажное шлифование (среда с шламом) → выбор материалов, устойчивых к коррозии (например, шлифовальные шарики из нержавеющей стали для кислотной шламы) или добавление коррозионно-устойчивого покрытия;сухое измельчение (порошковая среда) → подчеркнуть износостойкость (из литого железа с высоким содержанием хрома);
• Приспособление к температуре: высокотемпературная шлифовка (температура материала ≥150°C) → выбор теплоустойчивых материалов (например, шарики из никель-хромного сплава), чтобы избежать снижения твердости при высоких температурах.

3Параметры охраны окружающей среды: Удовлетворение требований "чистого производства"

• Содержание тяжелых металлов: для измельчения пищевых, фармацевтических или электронных материалов, свинец (Pb) ≤0,005%, кадмий (Cd) ≤0,001%, избегание загрязнения материалов;
• Нетоксичность: для чистого шлифования предпочтительнее использовать керамические шлифовальные шарики (например, алюминиевый Al2O3 ≥ 95%), поскольку они не высвобождают ионы металлов;
• Перерабатываемость: скорость переработки металлических шлифовальных шаров должна быть ≥ 90% (после износа), что снижает загрязнение окружающей среды.