Механического изнашивания

Наибольшее практическое применение имеют способы механического измельчения исходного сырья (стружки, обрезков, скрапа и т. д.). Измельчение проводят в механических мельницах. Размолом получают порошки из легированных сплавов строго заданного химического состава и из хрупких материалов, таких, как кремний, бериллий и др.

При применении механических способов исходный продукт измельчается без изменения химического состава. К недостаткам механического измельчения следует отнести высокую стоимость

Растворимость флюорита в воде при 20°С составляет 16 мг/л. Концентрация ионов фтора и кальция в жидкой части пульпы после механического измельчения флюорита соответствует этой величине. В случае электроимпульсного измельчения концентрация ионов фтора в растворе достигает 57 мг/л, а ионов кальция - 25 мг/л. Это может быть связано с термической диссоциацией флюорита в канале разряда и усилением массообменных процессов под действием ударной волны и пульсации парогазовой полости.

Поскольку физико-химические процессы, развивающиеся при электроимпульсном измельчении, вызывают изменения свойств пульпы и поверхности минералов, требуется оптимизация процесса флотации и подбор соответствующих флотореагентов и их количества. Для флотации продукта, полученного после электроимпульсного измельчения, необходимо увеличить количество реагента-регулятора среды и реагента-собирателя /120/. На рис.5.20 указаны величины расхода этих реагентов для продуктов механического и электроимпульсного измельчения. Следует отметить, что режим флотации и количество реагентов, используемых для флотации руды после механического измельчения, является оптимальным, т.е. увеличение расхода реагентов не приводит к увеличению извлечения минералов.

При механическом измельчении заметна тенденция к снижению содержания флюорита и повышению содержания слюд против исходного от класса -0.074 мм к классу +2.0 мм. При электроимпульсном измельчении подобная тенденция проявляется слабее и только в случае более тонкого помола руды (выход класса -0.04 мм 81%). После механического измельчения руды флюорит с достаточной степенью раскрыт только в классах -0.04 мм (95-98)%. При электроимпульсном способе раскрытие флюорита происходит более, чем на 80%, уже в классе -0.074+0.04 мм, что позволяет существенно загрублять помол.

Из данных следует, что при флотации руды, измельченной электроимпульсным способом, содержание никеля в концентратах повышается, но суммарное извлечение никеля в концентрат в среднем на 12% ниже, чем после механического измельчения. Первый результат, учитывая вышеприведенные данные по раскрытию зерен минералов, был закономерно ожидаем. Неудовлетворительные результаты по общему извлечению требовали объяснения и дополнительных исследований соразмерности технологического эффекта с возможным изменением флотационных свойств сульфидных минералов под действием сопровождающих электроимпульсную обработку факторов. Роль фактора электроипульсной дезинтеграции оценена по влиянию на показатели флотация средней пробы медно-никелевой руды, измельченной механическим способом, последующей электроразрядной обработки суспензии. Последняя осуществлена в двух вариантах: обработка суспензии после измельчения с последующей дозировкой реагентов и обработка суспензий с реагентами.

Результаты флотации сульфидных минералов из суспензий, полученных путем механического измельчения медно-никелевой руды, с последующей электроразрядной обработкой представлены в табл.5.11 и 5.12. Данные свидетельствуют о том, что даже незначительная (25 импульсов) электроразрядная обработка суспензий приводит к существенному снижению извлечения никеля в 1-й концентрат и к еще большему снижению извлечения при обработке суспензии совместно с реагентами. В последнем случае, очевидно, имеет место еще и десорбция пузырьков воздуха с минеральных частиц. С повышением степени воздействия (числа разрядов) извлечение в 1-й концентрат уменьшается.

Совокупность приведенных данных о положительном влиянии предварительной электроразрядной обработки на качество последующего механического измельчения руды подтверждена результатами лабораторных исследований на обогатимость.

Тальк молотый (ГОСТ 879—52) — продукт механического измельчения горной породы «талькит» или механического обогащения горной породы (самый мягкий минерал), жирный на ощупь, плотность 2,7—2,8 г/см3; температура плавления свыше 1200° С. Тальк молотый изготовляют марок А, Б и В и медицинский, которые подразделяют на сорта. Применяют в литейном производстве, для полирования металлов, при цементации стали и т. п.

Мука древесная — продукт сухого механического измельчения отходов лесопиления и деревообработки из древесины хвойных или лиственных пород или их смеси. По физико-химическим свойствам подразделяют (ГОСТ 16361—70) на два сорта (I и II) и по гранулометрическому составу па семь марок: 400, 250, 180, 140, 100, СК и РМ. Древесная мука используется в качестве наполнителя, фильтрующего материала, поглотителя и применяется в производстве пластмасс, двуокиси титана, линолеума, промышленных взрывчатых веществ, обмазки электродов и для других целей.

Тальк молотый — продукт механического измельчения горной породы «талькит» или механического обогащения горной породы (самый мягкий минерал), жирный на ощупь; плотность 2,7—2,8 г/см3; температура плавления свыше 1200° С. Тальк молотый (ГОСТ 21234—75) выпускают трех марок: ТМК-28, ТМК-27 и ТМК-24 (буква Т означает тальк, М — молотый, К — керамический; цифры означают минимальное содержание в продукте окиси магния, %). Основное назначение — керамическая промышленность; применяют в литейном производстве, при цементации стали, полировании, для резины и пластмасс (ГОСТ 19729—74).

Разновидностью коррозионно-механического изнашивания является изнашивание при фреттинг-коррозии (to fret — разъедать) — разрушение постоянно контактирующих поверхностей в условиях тангенциальных микросмещений без удаления продуктов износа. Проявляется на посадочных поверхностях колец подшипников качения, зубчатых колес, шлицевых соединений.

В зависимости от происходящих процессов изнашивание можно подразделить на три вида: механическое, коррозионно-механическое и электроэрозионное. При дальнейшем изучении предмета мы будем иметь дело с некоторыми видами механического изнашивания, а именно:

Б е л ы и чугун обладает высокой поверхностной прочностью, хрупкостью, плохо обрабатывается на станках. Применяется для изготовления некоторых деталей, работающих в условиях интенсивного механического изнашивания и в агрессивных средах.

Бронза — сплав меди с оловом, свинцом, железом или алюминием. Применяется как антифрикционный материал, хорошо работающий в условиях механического изнашивания, например для изготовления вкладышей подшипников и венцов червячных колес.

Окислительным изнашиванием называют процесс разрушения поверхностных структур, образующихся на металлических поверхностях при трении в присутствии атмосферного кислорода. В отличие от других видов коррозионно-механического изнашивания оно происходит при отсутствии агрессивной среды и характеризуется малой шероховатостью изнашиваемых поверхностей, на которых образуются пленки окислов. Эти пленки разрушаются при длительном трении и образуются вновь, а продукты износа состоят из окислов.

механического изнашивания. В зависимости от условий взаимного перемещения сопряженных деталей различают два вида коррозионно-меха-нического изнашивания. Изнашивание в условиях значительного относительного смещения деталей, т.е. в условиях скольжения, называют коррозионно-механическим. Изнашивание в условиях малых колебательных относительных перемещений называют фреттинг-коррозией.

В агрессивных средах разрушение поверхности твердого тела происходит под влиянием двух одновременно протекающих процессов — коррозии (в результате химического и электрохимического взаимодействия материала со средой) и механического изнашивания. Химическое взаимодействие реализуется при контакте материалов с сухими газами или неэлектропроводными агрессивными жидкостями; электрохимическая коррозия — при контакте металлов с электролитами (водные растворы кислот, щелочей, солей и т.д.). При этом наблюдаются два процесса - анодный (непосредственный переход атомов металла в раствор в виде ионов) и катодный (ассимиляция избыточных электронов атомами или ионами раствора). В результате в зоне трения возникает электрический ток.

Рассмотрим механизм коррозионно-механического изнашивания деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания. Поршневые кольца и гильзы цилиндров двигателей, изготовленные из литейных чугунов, при наличии электролита составляют друг с другом гальванические пары. Пары образуются и между структурными составляющими чугуна — перлитом, графитом, фосфидной эвтектикой, а внутри перлита - между ферритом и цементитом. Кроме того, вследствие неравномерности температуры в областях с более высокой температурой возникают анодные участки. Сжигание в цилиндрах дизелей топлива с повышенным содержанием серы увеличивает интенсивность изнашивания поршневых колец и гильз в 3-Л раза за счет следующих процессов. Сера сгорает, образуя окислы SO2, при этом только 1% ее идет на образование SO.i путем каталитического окисления SO2. Cep-

Рассмотренный пример позволяет лучше понять следующие общие закономерности процесса коррозионно-механического изнашивания. Агрессивные среды, разрыхляя поверхности трения, усиливают процесс изнашивания; температура в зоне трения значительно активизирует процесс коррозии и тем самым интенсифицирует процесс изнашивания. Увеличение контактного давления и скорости скольжения повышает температуру на поверхности трения и интенсивность изнашивания. С увеличением нагрузки возрастает напряжение в областях фактического контакта, что может привести к пластическому взаимодействию выступов шероховатых поверхностей и даже к схватыванию или микрорезанию. Для снижения возможности развития таких явлений необходимо разрабатывать узлы трения с минимальными нагрузками в паре и применять материалы с высокой твердостью.

Для предотвращения чрезмерного абразивного (механического) изнашивания ограничивают удельную мощность, расходуемую на преодоление сопротивления в зоне контакта: » = <*»/«>« «М, (16.5)

Коррозионно-механическое изнашивание наблюдается в машинах и аппаратах, в которых трущиеся детали вступают в химическое взаимодействие со средой. Поверхность трения деталей разрушается под действием двух одновременно протекающих процессов: коррозии и механического изнашивания.