中密度纤维板是20世纪林产工业的重大发明之一,其优异的性能具有其他板种不可替代的地位,它的发展速度在本世纪上叶,仍将名列前茅。
纤维是中密度纤维板的质量基础,热磨工序是整个生产过程中十分重要的工序,而影响热磨机性能和潜力发挥的关键又在磨片,可以说磨片是热磨机最积极、最活跃的因素。
磨片是直接分离纤维的部件,在分离纤维的同时,自身也导致磨损,且耗损很大。在整个热磨机的使用周期中,更换磨片的费用甚至超过了热磨机的购置费用,因此了解磨片的磨损机理,对设计、制造和正确选用磨片都是非常重要的。
磨片磨损既有一般金属磨损的共性又有其特殊性,主要是更复杂、难以观察和预测,也难以模拟和再现。
磨片磨损不仅与纤维原料特性有关,与纤维的夹杂物特性和数量有关,而且还与热磨工序参数和热磨机的运转精度等诸多因素有关。
纤维分离是在一个高温、高压、高速和完全封闭的系统中完成的,欲观察纤维分离和磨片的磨损十分困难。瑞典SUNDS公司曾试用一台透明磨室体磨机,以观察解纤过程,但效果并不理想。
由于热磨工艺参数较多,热磨工况复杂多变,曾有人设计磨片磨损试验机,以研究磨片磨损情况,因变数较多,模拟磨片工况与复杂变化的实际情况相去甚远,因而对磨片磨损的研究分析帮助有限。
影响磨片磨损因素众多,又难于观察和试验,给磨片的磨损研究带来很多困难。因此要在磨片与耐磨性之间建立一种精准的简单对应关系至今还未获成功。
目前对磨片磨损的研究定性多,定量少。磨片磨损应以g/m2·日来表示,但可操作性差,所以目前以观察纤维质量的变化或热磨机主电机电流的升高,来间接确定磨片的磨损情况,显然这种判定方法是粗糙的,但却是实用的。
1 磨片磨损类型及磨损机理
磨片与纤维原料,就力学性能而言,两者有天壤之别,然而高强度和高硬度的磨片,在研磨松软的纤维时,自身耗损也很快。这是因为磨片面对的不仅是纤维原料,还有许多夹杂物,从而出现多种磨损型式,使磨片磨损加剧。
造成磨片磨损的物质称为磨料,根据磨料与磨片硬度之比,可分为低磨损—磨料硬度低于磨片硬度,过度磨损—磨料硬度与磨片硬度相近,高磨损—磨料硬度高于磨片硬度。
根据磨片磨损机理,又可分为摩擦磨损,疲劳磨损,磨粒磨损和腐蚀磨损等。
1.1摩擦磨损
摩擦磨损属于低磨损。远比磨片硬度低的纤维原料,在一定压力下与磨片表面产生挤压和滑动,受力最大的是微观不平表面的波峰部分,并首先产生塑性变形。在远未达到静载破坏应力时,磨片表面剪切混合层便萌生裂纹并造成位错,使磨片表层材料产生碎屑而剥落。摩擦磨损是磨料对金属重复作用的结果,其特征是剥落的碎屑为极为光滑的片状物,磨片表面十分光洁。纤维原料净化较好时,它是磨片磨损的主要形式。
1.2疲劳磨损
疲劳磨损属于高磨损或过渡磨损。进入磨片间的纤维原料,往往带有不少杂质,多数是颗粒状的砂粒和碎石,其成份多为AI203, SiO2, SiC,还有磨片磨损脱落的碎片等。
这些颗粒状的砂粒、碎石,与浆料一道形成高速运动的磨料流,以一定的动能冲击磨片表面或在磨片表面产生滚动。这种多次冲击和滚动,在金属表面产生较高的接触应力并使磨片材料多次产生塑性变形。在变形局部区域内,由于金属疲劳而产生裂纹,裂纹在比静载屈服应力低得多的交变应力作用下,不断扩展与交割,引起金属表面开裂形成碎屑而脱落。疲劳磨损是磨料对磨片反复作用的结果,时间因素较大。疲劳磨损的特征是磨片表面出现许多极细小的斑点。
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图1表示由磨料冲击引起的疲劳磨损。当磨料垂直冲击磨片表面时,金属材料形成一个应力场,磨料压入的下部为压应力(一),此力由相邻区域的拉应力(+)来平衡。在磨料的反复冲击下,这些金属表面的突出点,在不断撞击下逐渐形成裂纹并扩展,最终导致金属表面层分离为碎屑。由于冲击伴随着其他类型的磨损,金属表面冲击产生的凹坑和凸痕很难观察到。
图2表示由于磨料在磨片表面滚动产生的疲劳磨损。当磨料在一定压力下,在金属表面产生滚动时,在金属表面和次表面产生大小相等、方向相反且保持平行的应力,在磨料反复滚动的作用下,由于显
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