|
摘要：本文介绍了橡胶产品的简单生产过程，并通过实际生产应用对比认为在矿浆冲蚀磨损工况条件下，用橡胶制造的浮选机易损件比铬合金铸铁制造的浮选机易损件具有更优良的抗冲蚀磨损性能及较长的使用寿命。
关键词：橡胶叶轮、浆体、冲蚀磨损性能。
浮选机易损件在实际工况条件下的为浆体冲蚀磨损。赵田臣等曾对纯铝及27SiMn钢、中锰钢、铬合金铸铁进行研究。发现无论延性材料铝，还是较硬的铬合金铸铁，其浆体冲蚀 磨损的规律大致相似，浆体冲蚀磨损以形唇、切削、犁沟和刺入机制为主。浆体冲蚀磨损只发生在材料近表层而不涉及更深处，只是随冲蚀磨痕尺寸变小（短）冲蚀坑增多。
橡胶，因其优良的耐磨、耐油酸腐蚀及浆体冲蚀性能，逐渐用于代替铬合金铸铁生产浮选机易损件。近年来，橡胶制品在国内发展较快且生产厂家众多驶。其中生产品种较多， 生产质量较高的生产厂家为河北廊坊橡胶厂、山东橡胶厂及铜陵公司橡胶厂等，其生产经营品种为8M3、14M3、24M3浮选机备件。
我公司是集采、选、冶及钼产品深加工为一体的大型矿山综合性企业，每年消耗浮选易损件量达502套，价值1927680元，（此为最低估算值）。多年来，我厂为提高浮选机易损件抗冲蚀、耐磨性能做了大量的实际工作，经历了从普通白口铸铁到低、中、高合金铸铁生产发展阶段，虽也取得了一定的成绩，但终因铸铁本身固有的特性所决定，实际应用效果不理想，用橡胶生产浮选机易损件生产项目的引进，使我厂从根本上解决了铸铁浮选机易损件存在的问题。
一．橡胶制品生产工艺：
1）生产场地要求：必须整洁、不得有灰尘、铅粉、铁屑等。
2）橡胶制品组成：由铸铁骨架和外包橡胶组成。
3）各组成部分要求：
A．铸铁骨架：表面不允许有锈蚀、粘砂、气孔和涨箱（内部夹渣不影响使用）、且放入模具前必须清洗（去掉铸件表面的铅粉）、烘干（去掉水分）。
B．橡胶：橡胶的性能由成分来控制。不同使用性能的橡胶件选用不同成分的橡胶。就我公司使用橡胶件而言主要要求耐磨、耐酸腐蚀。
4）模具：要具有一定的拔模斜度及出模装置。模具放置不用时，一定要抹黄油，以防生锈。再次启用时，则需加热使其熔化，再用棉纱擦净，再次生产橡胶件制品，则需抹以一定比例混合的蜡和肥皂的混合液，以免粘模。
5）成型：以14M3浮选机叶轮为例，图1即为用图3的铸铁骨架制充气浮选机叶轮所用的模具，制作该叶轮需用生胶若干斤，分三部分填入模具中。首先，把一定重量的生胶填入下模8个空腔内，再把第二部分生胶填入叶轮盘带叶片一面的空腔内，然后放上铸铁骨架，用图2所示的挤压装置将铸铁骨架压至与下模表面平，再将第三部分生胶放在铸铁骨架上，合上上模，用挤压装置将上下模合紧，开始加热，待一段时间（不同的橡胶制品有不同的要求）后，温度大约至250℃左右，将模具翻个，再加热一段时间，等生胶充分熟化后，启模，便可得到我们所需的橡胶产品。 （图片） （图片）
图1金属模具 图2 加热、挤压装置 （图片）
图3 铸铁骨架 2．产品特点：
1）橡胶制品的价格低、重量轻、节能效果好；
2）橡胶制品的耐油、耐酸腐蚀，使用寿命长，几乎是铸铁产品的4倍以上。
二．铬合金的铸铁产品与橡胶产品工业对比试验结果：
我公司卅亩地及百花选矿厂于九七年五月卸机。历时两年多（其间安装铸铁产品的浮选机，已拆装4次以上），使用效果见图（4、5、6、7）所示。（图片） （图片）
图4 图5 （图片） （图片）
图6 图7 从图可以看出，铬合金的铸铁产品与装机时相比较，其工作面已发生了较大程度的磨损，而橡胶叶轮与装机时相比较仅在工作表面出现不同程度的沟和划痕。这一试验结果充分显示了橡胶制品在浆体冲蚀磨损条件下，具有特别优良的抗冲蚀磨损性能和耐油、耐酸腐蚀性能。
三．结果分析：
1．浆体冲蚀机理：浆体冲蚀磨损以形唇、切削、梨沟和刺入机制为主；
2．桨体冲蚀的E—a曲线（图8）：桨体冲蚀磨损与固体冲蚀磨损规律存在着很大差异。
（1）当冲角0°〈a〈30°时，参与冲蚀磨损的磨料增加，使冲蚀上升。
（2）当30〈a〈 60°时，虽然参与冲蚀的磨料增加，使冲蚀增加，但同时也存在着固体冲蚀20°〈a〈60°时，冲蚀率急剧下降的效应，仅在a=30°左右时出现极值。（图片） （3）当60°〈a〈90°时，有效参与冲蚀的磨料急剧增加，并且冲蚀能力渐渐增强，所以使这一冲蚀率增大的效应比固体冲蚀时冲蚀率稍有下降的效益，从而使冲蚀率回升，当a=90°时，有效冲蚀磨料数目及磨料冲蚀能力最大，所以又出现一个极值。
3．浆体冲蚀的加工硬化：浆体冲蚀时的动态特性虽没有固体冲蚀时冲蚀那么强烈，但仍可使材料发生加工硬化。其次表面可分三个区：软化区、硬化区和基体。30°冲蚀比90°冲时的加工硬化更强烈，这是因为30°冲蚀时磨料具有更高的剪切能力，使材料产生较大的剪切变形，从而产生加工硬化。
4．材料性能的影响：在固体冲蚀磨损中，材料的塑生起着重要作用，而在浆体冲蚀磨损中与材料的硬度 关系很大，这是因为固体冲蚀时磨削是通过反复塑性变形的积累后脱落的，而在浆体冲蚀时凸出的变形材料很快被浆体冲刷去掉，其磨损量受磨痕尺寸的影响，所以，材料的硬度为重要。
以上各种作用综合作用结果，从而使得铬合金白口铸铁发生（图4、图6）所示的严重磨损情况，而对于橡胶制品而言，由于本身具有的特性，良好的塑性、韧性及高弹性作用，使得浆体对其冲蚀磨损作用大大减弱，故而在浆体冲蚀磨损条件下，磨损程度较小，具有较高的抗冲蚀磨损性能。
四．效益分析：
表所列举项目数据皆为工业性试验统计数据。
| - | 使用年限（月） | 磨耗（cm/161） | 单价（元/套） | 年使用量（套/年） | | 铸铁产品 | 5-6 | | 3840 | 大于502 | | 橡胶产品 | 24以上 | | 4500 | 小于是126 |
从表可以看出，我公司卅亩及百花岭选矿厂浮选机易损件若使用铬合金白口铸铁产品，年需投入费用至少为：502×3840=1927680元，若使用橡胶制品，年需投入费用最多仅为：126×4500=567000，用橡胶产品代替铸产品年可节省费用为：1927680－5676000=1360680元。
五．结论：
1．以优质橡胶、骨架，通过加热挤压成型的橡胶叶轮具有操作工艺简单、生产周期短及制作成本低等特点；
2．在浆体冲蚀磨损工况条件下，橡胶叶轮比铬合金白口铸铁更具有优良的抗腐蚀、耐磨损性能及较长的使用寿命；
3．橡胶生产工艺用于浮选机系列产品及各种浆体冲蚀磨损工况条件易损件的生产，无疑将获得巨大的社会经济效益及广阔的应用前景。
参考文献：1．《浆体冲蚀磨损试验》中国矿业学院北京研究生部赵田臣等。
2．《金属磨损和金属耐磨材料手册》张清主编。
2/20/2005
|
