中密度纖維板是20世紀(jì)林產(chǎn)工業(yè)的重大發(fā)明之一,其優(yōu)異的性能具有其他板種不可替代的地位,它的發(fā)展速度在本世紀(jì)上葉,仍將名列前茅。
纖維是中密度纖維板的質(zhì)量基礎(chǔ),熱磨工序是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中十分重要的工序,而影響熱磨機(jī)性能和潛力發(fā)揮的關(guān)鍵又在磨片,可以說(shuō)磨片是熱磨機(jī)最積極、最活躍的因素。
磨片是直接分離纖維的部件,在分離纖維的同時(shí),自身也導(dǎo)致磨損,且耗損很大。在整個(gè)熱磨機(jī)的使用周期中,更換磨片的費(fèi)用甚至超過(guò)了熱磨機(jī)的購(gòu)置費(fèi)用,因此了解磨片的磨損機(jī)理,對(duì)設(shè)計(jì)、制造和正確選用磨片都是非常重要的。
磨片磨損既有一般金屬磨損的共性又有其特殊性,主要是更復(fù)雜、難以觀察和預(yù)測(cè),也難以模擬和再現(xiàn)。
磨片磨損不僅與纖維原料特性有關(guān),與纖維的夾雜物特性和數(shù)量有關(guān),而且還與熱磨工序參數(shù)和熱磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度等諸多因素有關(guān)。
纖維分離是在一個(gè)高溫、高壓、高速和完全封閉的系統(tǒng)中完成的,欲觀察纖維分離和磨片的磨損十分困難。瑞典SUNDS公司曾試用一臺(tái)透明磨室體磨機(jī),以觀察解纖過(guò)程,但效果并不理想。
由于熱磨工藝參數(shù)較多,熱磨工況復(fù)雜多變,曾有人設(shè)計(jì)磨片磨損試驗(yàn)機(jī),以研究磨片磨損情況,因變數(shù)較多,模擬磨片工況與復(fù)雜變化的實(shí)際情況相去甚遠(yuǎn),因而對(duì)磨片磨損的研究分析幫助有限。
影響磨片磨損因素眾多,又難于觀察和試驗(yàn),給磨片的磨損研究帶來(lái)很多困難。因此要在磨片與耐磨性之間建立一種精準(zhǔn)的簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)關(guān)系至今還未獲成功。
目前對(duì)磨片磨損的研究定性多,定量少。磨片磨損應(yīng)以g/m2·日來(lái)表示,但可操作性差,所以目前以觀察纖維質(zhì)量的變化或熱磨機(jī)主電機(jī)電流的升高,來(lái)間接確定磨片的磨損情況,顯然這種判定方法是粗糙的,但卻是實(shí)用的。
1 磨片磨損類型及磨損機(jī)理
磨片與纖維原料,就力學(xué)性能而言,兩者有天壤之別,然而高強(qiáng)度和高硬度的磨片,在研磨松軟的纖維時(shí),自身耗損也很快。這是因?yàn)槟テ鎸?duì)的不僅是纖維原料,還有許多夾雜物,從而出現(xiàn)多種磨損型式,使磨片磨損加劇。
造成磨片磨損的物質(zhì)稱為磨料,根據(jù)磨料與磨片硬度之比,可分為低磨損—磨料硬度低于磨片硬度,過(guò)度磨損—磨料硬度與磨片硬度相近,高磨損—磨料硬度高于磨片硬度。
根據(jù)磨片磨損機(jī)理,又可分為摩擦磨損,疲勞磨損,磨粒磨損和腐蝕磨損等。
1.1摩擦磨損
摩擦磨損屬于低磨損。遠(yuǎn)比磨片硬度低的纖維原料,在一定壓力下與磨片表面產(chǎn)生擠壓和滑動(dòng),受力最大的是微觀不平表面的波峰部分,并首先產(chǎn)生塑性變形。在遠(yuǎn)未達(dá)到靜載破壞應(yīng)力時(shí),磨片表面剪切混合層便萌生裂紋并造成位錯(cuò),使磨片表層材料產(chǎn)生碎屑而剝落。摩擦磨損是磨料對(duì)金屬重復(fù)作用的結(jié)果,其特征是剝落的碎屑為極為光滑的片狀物,磨片表面十分光潔。纖維原料凈化較好時(shí),它是磨片磨損的主要形式。
1.2疲勞磨損
疲勞磨損屬于高磨損或過(guò)渡磨損。進(jìn)入磨片間的纖維原料,往往帶有不少雜質(zhì),多數(shù)是顆粒狀的砂粒和碎石,其成份多為AI203, SiO2, SiC,還有磨片磨損脫落的碎片等。
這些顆粒狀的砂粒、碎石,與漿料一道形成高速運(yùn)動(dòng)的磨料流,以一定的動(dòng)能沖擊磨片表面或在磨片表面產(chǎn)生滾動(dòng)。這種多次沖擊和滾動(dòng),在金屬表面產(chǎn)生較高的接觸應(yīng)力并使磨片材料多次產(chǎn)生塑性變形。在變形局部區(qū)域內(nèi),由于金屬疲勞而產(chǎn)生裂紋,裂紋在比靜載屈服應(yīng)力低得多的交變應(yīng)力作用下,不斷擴(kuò)展與交割,引起金屬表面開(kāi)裂形成碎屑而脫落。疲勞磨損是磨料對(duì)磨片反復(fù)作用的結(jié)果,時(shí)間因素較大。疲勞磨損的特征是磨片表面出現(xiàn)許多極細(xì)小的斑點(diǎn)。
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圖1表示由磨料沖擊引起的疲勞磨損。當(dāng)磨料垂直沖擊磨片表面時(shí),金屬材料形成一個(gè)應(yīng)力場(chǎng),磨料壓入的下部為壓應(yīng)力(一),此力由相鄰區(qū)域的拉應(yīng)力(+)來(lái)平衡。在磨料的反復(fù)沖擊下,這些金屬表面的突出點(diǎn),在不斷撞擊下逐漸形成裂紋并擴(kuò)展,最終導(dǎo)致金屬表面層分離為碎屑。由于沖擊伴隨著其他類型的磨損,金屬表面沖擊產(chǎn)生的凹坑和凸痕很難觀察到。
圖2表示由于磨料在磨片表面滾動(dòng)產(chǎn)生的疲勞磨損。當(dāng)磨料在一定壓力下,在金屬表面產(chǎn)生滾動(dòng)時(shí),在金屬表面和次表面產(chǎn)生大小相等、方向相反且保持平行的應(yīng)力,在磨料反復(fù)滾動(dòng)的作用下,由于顯
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