风冷式粉碎机粉碎手机边框板刀具磨损试验研究

添加人：admin 发布时间：2016/1/27 14:20:12 来源：中国破碎机网

　　随着电子废物带来的环境污染问题越来越突出，废印刷电路板的回收利用受到普遍关注。
　　物理机械法是目前印刷电路板资源化的重要基础和方法。它是破碎、粉碎和物理分选的组合，其中粉碎是分选即金属富集的关键步骤。因为印刷电路板的特殊结构和材质，使得破碎过程中机械易损件磨损严重。
　　研究中使用的3种不同刀具材料为不锈钢304 13.00%；通用高速钢材料组成为C< 1.3试验方法及实验安排采用平行试验方法：（1）常温与低温实验比较，同一材料刀具的磨损情况；（2）同样条件下，不同材料刀具的磨损情况。具体见表1.表1试验安排编号温度次数编号温度次数常温其中BCrG分别代表不锈钢、Cr12和高速钢。每次投加量为0.125kg左右，这由粉碎机处理能力和乔切特最小取样量经验公式决定。每次运行时间7min低温试验的温度指预冷罐中温度，粉碎机中仍为常温。因高速钢在3种材料中理论硬度值最高，所以把高速钢常温刀具试验增加为11组，低温试验调整为-20°C的3组，-60°C的3组，-100°的5组，每组投加量不变。预冷罐低温范围的确定与印刷电路板材料性质有关，采用-100°C为最低限。
　　采用Taysurf5P120型表面形貌仪对齿板刃口进行测量，未使用前测量一次，平行试验后测量一次，对比2次测量结果，同时称量齿板前后质量，作为参照。因齿板每个刃口长约630mm形貌测量时，每个刃口分2次测量，每0.005mm测量一个点，然后用Matldb编程连接成一个刃口的表面形貌曲线。
　　2试验结果下面以不锈钢刀具常温试验2个刃口测量图为例说明，标号分别为BCC11和BCC2―中上曲线为粉碎前形貌曲线，下曲线为粉碎后形貌曲线。不锈钢刀具常温试验，18个刃口测量结果类似于粉碎后形貌曲线有“凹”和“平”
　　2种结果。破碎前因加工导致的深裂缝在试验后都消失，比如（a）中第一次测量的裂缝1、裂缝2及裂缝3对应的A、BC区。以前的小裂缝更没有生长。以第一次测量的水平位置为基准，比较第二次测量的最低位置，计算线磨损大约值：h =1.9mm（BCC11），h=l.lmm（BCC21）。用同样方法处理不锈钢其它刃口线磨损量，并把磨损质量记入，结果见表2不锈钢刀具常温试验表面形貌测量结果表2不锈钢304刀具常温试验磨损量编号线磨损量/nm磨损前质量/kg磨损后质量/kg磨损量/kg磨损率合计计筛网损失，BCC刀具实际磨损量00071kg实际粉碎量1.2343kg对刀具，每粉碎1kg物料，磨损0.0015kg对整套刀具，每粉碎1kg物料，磨损0.0058kg 3套刀具表面形貌测量结果不锈钢刀具低温试验的结果也正如常温试验，第二次测量有凹、平之分。但是常温试验第二次测量凹形曲线有9条：BCC1（11、12、13）、BCC4（41、4―43）、BCC5（51、5-53），其它为平形。而不锈钢刀具低温试验第二次测量凹形曲线仅有3条：BLC3（3-3-33）。不锈钢刀具低温试验磨损量采用常温刀具同样的处理方式，得其各刃口线磨损量合计25.8mm，各齿板磨损质量合计00022kg计筛网损失，BLC刀具实际磨损量0.007kg实际粉碎量1.2222kg对刀具，每粉碎1kg物料，磨损0.0018kg对整套刀具，每粉碎1kg物料，磨损0.0057kg高速钢刀具第二次测量的表面形貌曲线没有明显差别很大，表面更加粗糙。原有深裂缝宽度的生长快于深度的生长。同理可得其常温实验各刃口线磨损量合计21.9mm，各齿板磨损质量合计0.0005kg计筛网损失，GCC刀具实际磨损量0.0070kg实际粉碎量1.3488kg对刀具，每粉碎1kg物料，磨损0.00037kg对整套刀具，每粉碎1kg物料，磨损0.0052kg低温买验各刃口线磨损量合计24. 8mm各齿板磨损质量合计0.000 7kg计筛网损失，GLC刀具实际磨损量00069kg实际粉碎量1.3372kg对刀具，每粉碎1kg物料，刀具磨损0.00052kg对整套刀具，每粉碎1kg物料，磨损0.0052kg不锈钢刀具与高速钢刀具磨损明显，Cr12刀具磨损最小，能清楚辨认刃口原有外形，因此未作磨损量测量。但同样低温试验后刃口表面粗糙度增大程度大于常温试验。
　　3试验结果分析比较试验结果，可见低温试验后刀具磨损大于常温试验。有2种可能：（1）线路板随温度降低强度增强；（2）刀具耐磨性能受温度影响而下降。线路板主要由2部分组成：非金属基板和铜箔。非金属基板通常是树脂与玻璃纤维形成的玻璃钢，资料显示大部分玻璃钢在低温环境下强度增强；纯铜为面心立方晶格结构，不存在脆性转变温度，在低温下强度有增强趋势。此外粉碎腔内温度在线记录显示，即使预冷温度为-100°C，粉碎腔内最低温度也在0°C以上，该温度段对材料耐磨性能影响不大，而且不锈钢304是奥氏体钢，受低温影响更不明显，因而第一个原因可能性大，第二个原因可能性小。
　　不锈钢刀具表面形貌图显示原有深裂缝在第二次刃口形貌图中基本都消失，表面粗糙度减小。这说明该粉碎机虽然中间安装高速运转的飞轮，周围安装静止的齿1板即刀具与筛网，结构类似于剪切式粉碎机的动刀与静刀，然而粉碎物料的用力方式不是剪切式粉碎机的冲剪破坏，而理论硬度值最高的高速钢磨损情况严重，于是测量刀具的实际硬度，不锈钢304高速钢和Cr12维氏硬度分别为HV428HV145HV587（MPa）可见试验用高速钢未达到理论硬度值，是3种材料中硬度最低的（应是制作刀具单位出了问题），却是第二抗磨的，这应与高速钢成分有关，它含有钨、钒这样的抗磨元素，所以即使硬度低，也能表现出稍好的抗磨能力。
　　4结论使用不锈钢、高速钢、Cr12不同材料刀具，在不同预冷温度下，利用FL150型粉碎机进行手机边框板粉碎试验，结果表明，经过低温预冷后，线路板强度增大，加大了对刀具的磨损；不锈钢304刀具、高速钢刀具和Cr12刀具的表面形貌曲线表明，粉碎机主要粉碎形式以“磨”为主，而非剪切力；3种材料刀具，不锈钢刀具最不耐磨。因试验用高速钢未达到理论硬度，因而不能充分表现抗磨能力，试验结果虽好于不锈钢，但不如Cr12刀具。材料抗磨能力除了与材料硬度有关外，还与材料本身成分有关，当材料洛氏硬度大于HRC50（维氏硬度512）时，抗磨能力区别不大，因而高速钢与Cr12在粉碎手机边框板耐磨方面的优缺点需进一步研究。