现代湿法铣削和材料加工| 2012-11-01 | PCI杂志

材料加工和尺寸减小的世界需要更快、更有效的方法来产生越来越小的尺寸和更窄的颗粒尺寸分布。现在，各种行业的工艺流程通常要求颗粒尺寸的绝对最大值远低于1微米。

制造商面临的挑战是整合一种可重复的生产方法，能够在控制劳动力和能源成本的同时实现这种程度的尺寸缩小。该系统还必须足够坚固，以处理最磨蚀性的原材料。

传统湿法铣削

涂料行业在寻找现代制造技术方面与其他行业没有什么不同。传统的高速溶解机、球磨机、立磨机和标准卧式磨机是50多年来用于磨色素材料的主要方法，至今仍被认为是世界各地的行业标准。

球磨机通常是批量机组，这意味着所有的成分都被送入腔室，磨机在无人值守的情况下运行一定的时间(或转数)。一个典型的球磨机的设计只允许约65%(总容量)的产品填充，这允许研磨介质上升和下降的影响空间。

特别是对于较小的单元，批处理和排出机器所需的劳动和时间会变得有问题和低效。由于这种低效率，一个典型的球磨机将只有75%的时间可用，这没有考虑到定期维护和紧急故障。

立式磨机在世界各地都在使用，但它们往往在介质体积上受到限制，并且与使用更细的研磨介质有关的流态化问题。标准卧式磨机是在20世纪70年代末推出的，现在更常用，因为它消除了许多旧的球磨机和立式磨机技术的低效率。2022世界杯八强水位分析

另一个挑战是对颗粒尺寸的要求越来越细。传统的球磨机和立磨机通常被限制在成品粒径约5微米，只有非常注意介质尺寸才能实现。

对于大多数传统应用，球磨机的研磨介质尺寸范围为6 - 10毫米，立式磨的研磨介质尺寸范围为1.5 - 2.0毫米。典型的球磨机使用高铝或瓷球密度，但磨损相对较高。现代单一尺寸的钇稳定锆、氧化锆或铈介质，由于每次充电成本高，以及频繁的再充电率，不是一种实用的替代品。简单地说，传统的球磨机很难将足够的能量投入到介质装药中，将颗粒减少到现在所需的尺寸和分布。

媒体的选择

在所有的铣削过程中，磨机的最终性能高度依赖于介质的尺寸和分布。表1显示了不同介质尺寸对所需循环次数的影响。

卧式介质磨机

标准卧式介质磨机已经在油墨和涂料行业中使用了30多年。最好的描述为高能连续球磨机，机器的设计经历了不断的变化，因为它的推出，以跟上更细的颗粒尺寸和更窄的颗粒分布的需求。

卧式介质磨有一个封闭的腔室，在一端接收泵送的预混料浆，并从另一端排出研磨后的产品。磨利用机械密封轴是悬臂从一个沉重的轴承壳。该轴可以安装各种各样的搅拌器，包括圆盘，挂钩或圆盘/销组合，这取决于特定的工艺。该腔室通常被磨矿介质充填至净壳体积的60-90%。研磨珠上的搅拌器所传递的高能量产生了摩擦热，摩擦热被在腔室冷却夹套中循环的冷冻水除去。

当铣削轴旋转时，介质由位于轴上的搅拌器流态化。这种磨机的外围搅拌器速度通常为8-17米/秒。有色分散浆料在泵压下通过腔体长度，同时通过介质-颗粒撞击和剪切以及颗粒-颗粒撞击和剪切进行研磨。在腔室的出口端，介质通过筛网(也称为分离器或过滤器)保留在磨机中，筛网的尺寸使浆液颗粒可以通过。需要注意的是，筛网对颗粒大小分布没有影响。

好处

由产品类型、粒度和分布决定，这些磨粉系统对于每个特定的应用都是独一无二的，因此设计和设置对于成功至关重要。设备制造商必须能够提供最新的耐磨材料，搅拌器设计和介质分离作为成功安装的一部分。选择合适的建筑材料是基于车辆系统、产品最终用途和原材料的研磨性等因素。用于铣削易损件的结构材料可能包括各种类型的陶瓷、聚氨酯和聚氨酯涂层、高分子塑料、加工硬化合金和复合材料。

这些磨铣系统具有很高的通用性，通过配备合适的储罐和泵，可以进行单道或多道作业。此外，在一个共同框架上具有双铣削头的双工系统通过同一机器上的第二个腔室将两者的优点结合起来，该腔室可以装入与第一个腔室不同大小的介质。双磨(有时被称为“级联”)提供了一个控制系统的优势，与两个磨机相比，两个磨室的占地面积更小。当指定纳米颗粒时，例如汽车涂料、污渍、陶瓷油墨和印刷油墨中所需的颗粒，磨机通常设置在高流量再循环中。

随着纳米技术和更细粒度分布的出现，新型高能卧式磨粉机是涂料生产商有效生产更细分散体的有效手段，能耗更低，维护成本更低，生产率更高。