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球磨机钢球磨损失效的几种机制

磨机钢球的磨损失效可以概括为下面几种机制:

1、切削和凿削磨损

钢球在球磨机的运动上升阶段,与物料间产生相对滑动,或者是滑动兼滚动。被磨物料煤的硬度较低,但仍然可以造成擦伤式磨料磨损,特别是煤中含有18%左右的灰分,灰分中含有SiO2、Al203等硬的组成物,对表面可起切削作用,形成切屑,在表面留下沟槽,造成切削磨损。由于煤中硬组份比例较低,因此沟槽只在磨面局部地区不均匀分布。   硬组分磨粒硬度、尺寸不同,因而所形成的沟槽深浅不一,宽窄有异。此外由于钢球运动形式复杂,切削路径也不同,在相对滑动中发生长程切削,形成较长的磨沟。当有滑动兼滚动时,出现短程切削,形成较短沟槽。当钢球下落,发生冲击时,局部凿削,形成孤立的凿削坑。因而最后形成微观磨面上的纵横交错、杂乱分布的切削沟槽和孤立的凿削坑,对局部软区则会形成严重的切削磨削。 

2、变形磨损

球磨机钢球与物料相对滑动和冲击接触时,除去直接切削和凿削外,当冲击功很大时还有犁沟变形和凿削变形伴随发生,这种变形是指表面的局部塑性流动,金属将被推挤至沟槽和凿削凹坑外侧,在物料重复作用、金属反复变形下,因为应变疲劳产生裂纹,裂纹扩展、连接,形成犁屑薄片,自表面脱落。硬度较高的材料形成变形磨损作用较小;硬度较低,塑性较大的材料变形磨损的比例较大。        

3、疲劳磨损

在球磨机工作期间,钢球始终受到冲击和碰撞,钢球表面必然存在疲劳过程,根据疲劳剥落的尺寸大小可区分为宏观疲劳剥落和微观疲劳剥落两种。在铸球中(低碳白口和中锰球铁)两类疲劳都发生,在锻钢球中,如果钢材质量不好,也可能出现宏观疲劳,但主要出现表面的微观疲劳剥落。疲劳过程包含疲劳裂纹的形成和扩展两个过程,而疲劳裂纹的形成取决于应力状态和材料情况。铸球中冶金质量不好,存在铸造缺陷(气孔、缩孔、夹杂等),缺陷处应力集中容易形成裂纹,在较短的疲劳周次下可扩展到边缘,形成宏观大块剥落,一导致表面失圆。这种宏观疲芳剥落是铸造钢球中特有的危害性最大的一种磨损方式。   

4、脆性剥落

铸铁钢球中处于表面的脆性第二相(渗碳体,石墨)在磨损中发生开裂、断裂和剥落,形成较小的剥落坑。脆性剥落可促进微观疲劳浅层剥落的发生。以上几种机理并非同时对钢球失效起主要作用,对不同材料、不同工况条件起主要作用的磨损机理是不同的,或者起作用的程度不同,钢球磨损机理的变化,大约有以下四种情况。卜球磨机大小不同:根据现场使用的情况来看,低碳白口铸铁在大型机中有较高的破碎率,亚表层裂纹形成更为严重。说明大磨机中钢球承受冲击作用较大,疲劳剥落和脆性剥落成为主要机理,切削和变形失效机理起次要作用。而在较小磨机中,二类机理发生的比例有所变化,钢球的磨损失效以切削和变形机理为主要形式。


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