一 原料及热压工艺

以绿碳化硅砂为填充剂, 用调配好的环氧胶作粘剂, 二者掺和成湿润的砂团, 然后装入模具内, 加温加压成型, 脱模出的产品, 称绿碳化硅砂配件。

(一) 热压工艺

如图 1

(二) 填充剂和胶粘剂

选矿设备配件, 要求耐磨性能好, 以用量较多的4PNJ胶泵叶轮为例, 来说明填充剂和胶粘剂的选择原则。

(三) 浓度、粒径大小与磨损关系

一段棒磨机返砂浓度比二段球磨机给矿大, 粗粒级矿量较多, 配件消耗大, 但粒径到0.5毫米, 磨损变化较小。

(四) 用料配方

见表 6及表 7

(五) 计算举例

压制4DNJ胶泵左护套, 已知用料总量为8千克, 外形为园拱形, 故胶料比取1:6, 各项材料需用量为:

1.胶料总份量为1+6=7份

2.绿碳化硅用量6×(8+7)=6.9公斤。按表 6级配, 各种粒径重量分别为:

20目 6.9×(10%=0.69公斤

36目 6.9×30%=2.07公斤

46目 6.9×30%=2.07公斤

60目 6.9×20%=1.38公斤

80目 6.9×10%=0.69公斤

3.需用环氧胶粘剂总量和各化学物量:

1×(8÷7)=1.1428公斤

按表 7胶粘剂配比、总份量为:

1+0.1+0.2+0.1+0.15=1.55份

环氧树脂用量

1×(1.1428÷1.55)=0.737公斤

活性稀释剂用量:

0.1×0.737=0.0737公斤

聚酸胺树脂用量

0.2×0.737=0.1474公斤

三乙烯四胺用量

0.1×0.737=0.0737公斤

丁腈橡胶用量

0.15×0.737=0.11055公斤

(六) 生产过程注意事项

1.配料前严格检查所有原料质量, 不合格的坚决不用。

2.称量要准确, 搅拌要均匀。

3.烘干等技术处理要严格掌握。

二 填充剂性能

绿碳化硅砂是以硅石、石油、焦炭和盐为原料, 在电阻炉中经高温冶炼而成。其硬度高于黑碳化硅, 仅次于碳化硼、碳硅硼和人造金刚石, 适用于加工硬度高脆性大的材料, 相当莫氏硬度8-9级。其化学成份, SiC不少于99%, 游离碳(C)不超过0.2%, Fe₂O₃不多于0.2%。充填剂有如下主要特点:

1.中性或弱碱性, 不含结晶水的环氧树脂, 固化剂是惰性。

2.对液体和气体无吸附性, 使用前加温除水份, 以利胶结。

3.粒度小些, 在树脂中沉降性要小, 与树脂柔和性好, 不含泥砂和杂物。

4.填充剂用量应保证每个填充物被浸润。

5.根据用途选择充填剂。

三 环氧树脂优点和性能 (一) 环氛胶结剂有如下优点

1.有较强的粘结力, 其剪切强度比一般的铆焊等方式联接要大, (约大40~46%)

2.胶接接头的应力较均匀地分布在全部胶接面上, 无变形及局部隆起等现象。在反复载荷下, 铆钉经飞3×10⁵次循环即破坏, 而粘结可经受4×10⁶次循环。

3.胶接可用较薄材料, 取消紧固件, 减轻自重25%, 有利提高运载能力和速度。

4.具有良好的密封性, 绝缘和耐腐蚀等优点。

5.陶瓷, 玻璃等脆性材料电焊等难以联接, 胶接工艺简便易行。

6.对修复破损零件, 异形, 复杂件和大面积接合, 胶接工艺简单, 工效高, 周期短。

(二) 胶结基本原理

胶粘液对被粘表面彻底浸润, 被粘的物体应紧密接触。为提高胶粘剂对被粘物体的浸润能力, 被粘物体表面必须先去掉污染物, 恢复其表面张力。

四 所用的化学物质性能和作用 (一) 环氧树脂

凡含环氧基因的高分子聚合物, 称环氧树脂。其特点是:

1.加工性能好, 粘结强度高;

2.收缩性好, 稳定性高;

3.电绝缘性能及抗渗性、耐冻融性好。

(二) 固化剂

用固化剂使线型的环氧树脂分子交联成立体网状结构的巨大分子, 成为不溶的固化物。这种在化学活性剂作用下能使环氧树脂转变为不溶热固性物质的过程称为固化过程。固化过程使用的化学活性剂叫固化剂。

(三) 稀释剂

为使胶粘液便于浸润胶接表面提高其浸透和浸润能力, 有利操作, 必须加入适量稀释剂。它是短链分子, 能阻碍树脂的形成速度, 提高韧性且能延长环氧胶粘剂的使用寿命。

(四) 增韧剂

为增加胶粘物(胶层)的韧性, 提高抗冲击, 抗磨及抗剥离强度, 在设计胶粘剂时应考虑加入一定量的增韧剂。

(五) 改性剂

为弥补环氧树脂性能不足, 环氧胶粘剂中加适量改性剂来提高胶粘强度, 抗剥离, 抗冲击性能。带有活性瑞基的丁腈橡胶, 两瑞有活性基团可作为交联点, 又是链增长的基点, 可作催化剂, 环氧胶粘剂固化后成为具有较强内聚力的固态弹性体。

五 经济效益

用热压工艺制作出的耐磨配件寿命长, 经济效益好, 使用范围愈来愈广。如4PNJ胶泵叶轮, 绿碳化硅砂叶轮与原橡胶叶轮比较, 提高使用寿命81%, 成本降低18%, ϕ600×1800磁选机筒体, 原先用橡胶板为保护层, 2-3个月要更换一次, 既费时费工, 又影响生产, 改用绿碳化硅砂为保护层后, 使用了两年, 仅磨损0.2毫米。

修补性能好是该工艺的另一突出特点, 零件磨损到一定程度, 可重新按生产工艺压制成型, 使用寿命与新制品相同, 用料及成本较新做一个低得多, 对异形零件均可修补。

绿碳化硅砂与热压工艺, 在矿山特别是选厂有较高实用价值。是降低配件消耗, 减少维检工作量, 增加经济效益的有效措施。

配件消耗成本的对照一览表 8是指新制品与原配件一次性比较, 而该工艺修补经济效益较高, 尚未将修补后配件与原配件消耗费用进行对比。