粉末制粒工艺在金刚石工具制造中的应用研究.doc
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1、粉末制粒工艺在金刚石工具制造中的应用研究A STUDY ON TECHNOLOGY OF GRANULATION IN MANUFACTURING OF DIAMOND TOOLS 孟凡爱1 刘英凯1 王建强2(1河北省金刚石工具工程技术研究中心 石家庄 050035)(2石家庄铁道学院 石家庄 050043)Meng Fanai1 Liu Yingkai1 Wang Jianqiang2(1Diamond Tools Engineering and Technology Research Center of Hebei Province,Shijiazhuang 050035,China)(
2、2Shijiazhuang Railway Institute,Shijiazhuang 050043,China)摘 要: 本文根据GA180型制粒机的特点,探讨了制粒工艺参数之间以及不同金属粉末松裝密度与粘结剂加入量之间的关系,并对常用的三种粘结剂进行了优选。结果表明:当混料时间为10分钟,输送带速2m/min,转盘转速120rpm,刮料杆转速13rpm时,制粒机所制得的颗粒效果最好;相同的工艺条件下,粘结剂GB600的加入量最少,而制粒合格率高达97.9%,颗粒强度表征值比率达到91%;不同金属粉末的松裝密度与粘结剂的最佳加入量呈近似线性关系,且当其斜率约为1.22时,效果最佳。关键词:
3、制粒;颗粒强度;工艺优化;松裝密度;粘结剂加入量Abstract:Based on the characteristics of GA180 granulator, studied in this paper are the relations between the addition of binders and the apparent density of metal powders. Meanwhile, the optimizing tests are conducted on three kinds of binder. The results show that when the
4、 mixing time is 10min, the speed of the conveyor belt is 2m/min, the velocity of rotor plate is 120rpm and the velocity of passing vane is 13rpm, the effect of granulating is the best. Under the same technological conditions, the addition amount of GB600 is the least, but the rate of granulates up t
5、o standards reaches 97.9%, the rate of characterizing value for particle strength reaches 91%. The relationship between the addition amounts of the binders and apparent density of different metal powders is linear, and when the slope is 1.22, the granulating effect is the best.Keywords:granulation;
6、the strength of particles, process optimization; apparent density; addition amount of binders0 前言近年,我国金刚石工具行业取得了长足的发展,粉末制粒工艺已经被普遍的应用于工业生产之中1,2。随着制粒工艺的不断完善,容积式自动冷压机也开始大量应用,生产效率得到了大幅的提升3。粉末在制粒之后流动性得到了提高,金刚石的分布更加均匀,从而提高了冷压制品的尺寸和质量精度,改善了刀头的性能4。1 实验设备、仪器 制粒设备是德国Dr. Fritsch公司生产的GA180型10kW制粒机。该机由GM130混料器、螺
7、旋输送器、筛网搓碎器、偏心摆滚动盘以及电热烘干装置组成,生产效率为2 10kg/h。采用该设备制粒时,其工艺为:干混加粘结剂搅拌刮板搓筛滚动制粒 5。工艺的特点是,将挤压搓筛与滚动制粒合成一体,在粘结剂的作用下,金属粉末与金刚石包裹而成为颗粒。通过筛网尺寸与搓筛刮板速度可以控制颗粒大小,并通过偏心滚动使颗粒成形。在实验中颗粒强度测试6 采用“滚筒转动法”,滚筒规格为150mm200mm,转速为80转/分。制粒颗粒的形貌采用KYKY-2800B型扫描电镜和德国Diainspect OSM系统进行分析。2、实验方法 采用正交实验法,用正交表安排实验。1) 首先确定颗粒强度表征值(筛上物比率)和成品
8、率为试验指标。2) 根据GA180制粒机工艺特点,确定因素水平,见表1。3) 选取按L9(34)正交表7安排正交试验,见表2。 表1 因素水平表Table.1 Factors and levels因素水平混料时间(min)A输送带速(m/min)B转盘转速 (rpm)C刮料转速 (rpm) D1235 (A1)10 (A2)15 (A3)2 (B1)2.6 (B2)3.2 (B3)90 (C1)120 (C2)150 (C3)9 (D1)11 (D2)13 (D3) 4) 颗粒强度测试:选取粗于80目的颗粒物料300g放入滚筒中,滚动10分钟,然后将物料取出,在80目震动筛上筛分2分钟,然后称
9、取筛上物料的重量,计算占初始物料重量的百分率,并用此比率来表征颗粒强度的大小。3、实验结果及分析3.1 制粒形貌图1为制粒颗粒放大十倍的SEM照片,可以看到颗粒形状为等积形。图2为单颗粒放大三十倍的形貌照片,其中金刚石被金属粉末包裹良好。所制颗粒经过80目筛子后,成品率在低95%以上,其颗粒强度表征值不低于90%,颗粒有较好的强度便于储藏运输,这样制得的颗粒流动性好,压制出的刀头质量稳定性好。图1 GA180制粒颗粒形貌Fig.1 SEM photo of granulaed metal powders图2 单颗粒形貌照片Fig.2 The photo of particles of gran
10、ulaed metal powder3.2 正交试验结果实验结果见表2。 表2正交实验表与正交结果表Table.2 Results of orthogonal-design experiment for granulating试验号混料时间(min)输送带速度转盘转速刮料杆转速成品率(%)筛上物比率(%)123456789A1A1A1A2A2A2A3A3A3B1B2B3B1B2B3B1B2B3C1C2C3C2C3C1C3C1C2D1D2D3D3D1D2D2D3D19594.2694.049894.7195.795.5979685.886.1889.0890.6888.9385.3686.168
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