磨球失效的主要形式是磨損、破碎和失園。破碎和失圓降低了研磨效率,同時有加快了磨球的磨損。一般情況下,磨損是失效的主要原因。在物料、襯板給予的作用力、磨球之間的相互擠壓下,磨球磨損的主要機(jī)制有四種形式、
1、切削和鑿削磨損
磨球表面作用力可分解為作用力和切向作用力,與磨球相對運(yùn)動的尖銳物料(磨粒),在法向里作用下嵌入表面,切向力則推動磨粒沿表面運(yùn)動。低硬度磨粒使磨球表面產(chǎn)生淺劃痕,高硬度磨粒則造成切削溝。劃痕和切削溝中的金屬發(fā)生塑性變形而堆積在兩側(cè)和前端。高應(yīng)變率使已經(jīng)發(fā)生塑性變形的金屬內(nèi)部位錯塞積、形成胞狀結(jié)構(gòu),性質(zhì)變硬變脆。再經(jīng)過反復(fù)碾壓、產(chǎn)生應(yīng)變疲勞裂紋,擴(kuò)展至表面,導(dǎo)致磨屑脫落。當(dāng)磨粒作用于磨球表面的法向力很大時,發(fā)生鑿削作用,形成鑿削坑,金屬被直接鑿掉或發(fā)生塑性變形,最終因應(yīng)變疲勞而形成磨屑。
2、疲勞磨損
在反復(fù)變化的沖擊應(yīng)力、接觸壓應(yīng)力和切應(yīng)力的作用下,磨球受到反復(fù)撞擊,相互之間擠壓與滑動,在交變的壓力和剪切力作用下,引起交變的赫茲接觸應(yīng)力,在材料的亞表層產(chǎn)生最大交變切應(yīng)力、接觸區(qū)邊緣產(chǎn)生峰值拉應(yīng)力,導(dǎo)致在亞表層的脆性相、夾雜物或孔洞出產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋擴(kuò)展與交織,最終使磨球表皮剝落及磨損。若裂紋產(chǎn)生于較深部位,并沿脆性相和缺陷向內(nèi)擴(kuò)展,使形成較大的縱深裂紋。裂紋會合并延及表面,就會使磨球表面成塊脫落。這時,磨球表面發(fā)生疲勞磨損。
3、脆性剝落
由于材料的韌性不同,磨球表層在不等次數(shù)的沖擊發(fā)生剝落,造成磨損。在鉻鐵磨球中,碳化物是硬脆相。當(dāng)其周圍軟組織被磨掉而失去對它的圍護(hù)作用時,孤立的碳化物被重復(fù)滑過的磨料切割和撞擊而脆斷,致使該硬脆相脫落。
4、腐蝕磨損
在礦山使用的濕式球磨機(jī)中,腐蝕介質(zhì)(屬于電解質(zhì)溶液)和上述磨損工況共同作用于材料表面,使磨球發(fā)生腐蝕磨損,濕式磨礦研磨體得消耗達(dá)到干式的5~7倍以上,腐蝕磨損機(jī)制下材料的耗失速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于腐蝕和磨損單獨(dú)引起的材料耗失速率之和。腐蝕損害了材料表面的力學(xué)性能,使得材料被加速磨損,不斷產(chǎn)生“新”的材料表面,加快了腐蝕的速率。
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