基本介紹
- 中文名：物料粉粹變形形式
- 外文名：Material powder deformation form
- 作用力：拉、壓和剪下
- 彎曲折斷：粉碎度較低
- 壓碎：受到壓應力
- 剪下破壞：韌性物料
固體物料的粉碎,物料粉碎的變形形式,彎曲折斷,壓碎,剪下破壞,物料的粉碎過程,
固體物料的粉碎
是用物理的方法克服物料內部的結合力使物料破碎達到一定粒度的過程。根據原料和成品顆粒的大小或粒度,粉碎可分為粗粉碎、細粉碎、微粉碎(超細粉碎)和超微粉碎4種類型。
物料粉碎的變形形式
用於物料粉碎的作用力主要有拉(折、彎)、壓(擠)和剪下(磨、撕)3種基本形式。衝擊力只是就作用力的作用時間(瞬間)而言的。因此,可以有衝擊彎曲、衝擊擠壓等。根據施力種類與方式的不同,物料粉碎的基本形式包括彎曲折斷、壓碎、剪下等形式。由於結構及操作上的問題,難於實現拉伸破壞。
彎曲折斷
被粉碎的物料相當於承受集中載荷的兩支點或多支點梁,當物料內的彎曲應力達到物料的強度極限時被折斷。這種方式一般用來粉碎長或薄的較大塊的脆性物料,例如油餅、玉米穗等的破碎,一般粉碎度較低。
壓碎
物料置於兩個粉碎面之間,施加壓力後物料因壓應力達到其抗壓強度極限而被粉碎。這種粉碎方式僅適用於脆性物料,如對輥粉碎機、顎式粉碎機等。
剪下破壞
用一個平面和一個帶刀棱的工作表面剪下物料,物料沿剪下力作用線的方向破裂。這是一種能耗較低的粉碎方式,可用以粉碎韌性物料,如對輥磨粉和磨碎過程。在磨碎過程中,物料與物料或物料與機件表面之間在一定的壓力和相對運動條件下,物料表層受剪下力的作用,當剪應力達到物料的剪下強度極限時,物料就經層層剝落而粉碎。
由於不同的物料往往具有不同的粉碎力學特性,因此,不同的物料往往要用不同的粉碎方法。不同的粉碎方法或設備往往兼具兩種或兩種以上的粉碎形式。對於特別堅硬的物料不易剪碎,而用衝擊性的折斷或壓碎比較有效;對於韌性物料不易撞碎或擊碎,而用剪下研磨較合適。因此,對於特定的物料,可以找到一種較為合適的粉碎方法,使粉碎效率最高。
物料的粉碎過程
目前,人們對粉碎機理的認識尚不徹底,通常認為物料受到不同粉碎力作用後,首先要產生相應的變形或應變,並以變形能的形式積蓄於物料內部。當局部積蓄的變形能超過某臨界值時,裂解就發生在脆弱的斷裂線上。從這一角度分析,粉碎至少需要兩方面的能量:一是裂解發生前的變形能,這部分能量與顆粒的體積有關;二是裂解發生後出現新表面所需的表面能,這部分能量與新出現的表面積的大小有關。到達臨界狀態(未裂解)的變形能隨顆粒體積的減小而增大。這是因為顆粒越小,顆粒表面或內部存在缺陷可能性就越小,受力時顆粒內部應力分布比較均勻,這就使得小顆粒所需的臨界應力比大顆粒所需的大,因而消耗的變形能也較大。這就是粉碎操作為什麼隨著粒度減小而變得愈困難的原因。
在粒度相同的情況下,由於物料的力學性質不同所需的臨界變形能也不同。物料受到應力作用時,在彈性極限力以下則發生彈性形變;當作用的力在彈性極限力以上則發生永久變形,直至應力達到屈服應力。在屈服應力以上,物料開始流動,經歷塑變區域直至達到破壞應力而斷裂。對於任何一個顆粒來說,都存在著一個臨界粉碎能量。但粉碎條件純粹是偶然的,許多顆粒受到的衝擊力不足以使其粉碎,而是在一些特別有力的猛然衝擊下才粉碎的。因此,最有效的粉碎機只利用不到1%的能量去粉碎顆粒和產生表面。
大部分粉碎為變形粉碎,即通過施力,使顆粒變形,當變形量超過顆粒所能承受的極限時,顆粒就破碎。在上述常用的粉碎方法中,根據變形區域的大小(與材料特性和所用的粉碎方法、力的大小、作用面積及施力速度等有關),可分為整體變形破碎、局部變形破碎和不變形破碎三種。
整體變形破碎。塑性或韌性材料在受力速度慢、受力面積大時的粉碎,此時,材料變形範圍大,吸收能量多。這是一種效率最低的粉碎,應儘量避免。
不變形或微變形破碎。脆性物料的粉碎,此時,材料幾乎沒有來得及變形或只有很小區域的微量變形就破碎了。
局部變形破碎。力學性質介於上述兩者之間的材料在受力速度較快、受力面積較小時的粉碎。大部分粉碎過程屬於這種粉碎。
值得指出的是,並不是所有的變形都能使顆粒破碎。在粉碎過程中,有相當部分的顆粒受到不充分的力的作用而不能破碎,只能發生可恢復的彈性變形。在此恢復變形的過程中,能量以熱量的形式釋放出來,無為地消耗了能量。例如對於塑性或韌性材料很大部分變形不能起到破碎作用;對於非塑性或非韌性材料也會由於顆粒變形量不夠而不都能導致顆粒的破碎。此外,由於變形需要消耗能量,變形越大,消耗能量越多,因此,理想的情況是只在要破壞的地方產生變形或應變。其實,物料的粉碎可以使用非變形或在很小的範圍內變形或應變的方法來粉碎,以降低能耗。
