Кіріспе

Материалдарды ұнтақтау немесе араластыруға арналған машина – соңғы фрезаның түрі. Шарықты диірмен – минералды өңдеу процестерінде, бояуларда, пиротехникада, керамикада және селективті лазерлік қорытуда қолданылатын материалдарды ұнтақтау немесе араластыру үшін ұнтақтау шарларымен толтырылған диірменнің түрі. Ол соққы және үйкеліс принципі бойынша жұмыс істейді: шарықтар қабықтың жоғарғы бөлігінен құлай келе өлшемді кішірейтеді. Шарықты диірмен – өз осімен айналатын қуыс цилиндрлі қабықтан тұрады. Қабықтың осі көлденең немесе көлденеңге шағын бұрышпен орналасуы мүмкін. Ол шарықтармен жартылай толтырылған. Ұнтақтау ортасы – болаттан (хромды болаттан), тот баспайтын болаттан, керамикадан немесе резеңкеден жасалған шарықтар. Цилиндрлі қабықтың ішкі беті әдетте марганецті болат немесе резеңке қаптама сияқты тозуға төзімді материалмен жабылады. Резеңке қапталған диірмендерде тозу азырақ болады. Диірменнің ұзындығы оның диаметріне шамамен тең. Шарықты диірмен идеясы ежелгі заманнан келеді, бірақ тиімді шарықты диірмен машинасын жасау өнеркәсіптік революция мен бу күшінің пайда болуынан кейін ғана мүмкін болды. 1870 жылы оның қыш ыдыстарын ұнтақтау үшін қолданылғаны хабарланады.

Жұмыс

Тұрақты жұмыс істейтін шарлы диірменде ұңғылатын материал сол жақтан 60° конус арқылы беріледі, ал өнім оң жаққа қарай 30° конус арқылы шығарылады. Диірмен қабығы айналғанда, шарлар қабықтың көтеріліп жатқан бөлігінде жоғары көтеріліп, содан кейін қабықтың жоғарғы жағынан төмен құлайды (немесе тікелей берілетін материалға түседі). Осы процесте шарлар мен ұңғылатын материалдың арасындағы қатты бөлшектер соқтығысу арқылы ұсатылады.

Қолданбалар

Шарықты диірмендер кендер, көмір, пигменттер және қыш ыдыстарға арналған шпат сияқты материалдарды ұнтақтау үшін қолданылады. Ұнтақтау ылғалды немесе құрғақ түрде жүргізілуі мүмкін, бірақ біріншісі төмен жылдамдықпен орындалады. Шарықты диірмендер ғылыми жұмыстарда бөлшектердің мөлшерін азайту, агломерацияны жою, бөлшектердің пішінін өзгерту, механикалық қорыту, араластыру, ұнтақтар жасау және материалдардың қасиеттерін өзгерту үшін жиі қолданылады. 3D принтермен бірнеше жүз долларға жасауға болатын ашық кодты шарықты диірмен әзірленді. Жарылғыш заттарды араластыру - резеңке шарларды қолдануға бір мысал. Көп компонентті жүйелерде шарықты ұнтақтаудың қатты күйдегі химиялық реакциялық қабілеттілікті арттыруда тиімді екені көрсетілген. Бұған қоса, шарықты өңдеудің аморфты материалдарды өндіруде де тиімділігі байқалып тұр.

Сипаттама

Шарықты диірмен – ұнтақтау машинасының бір түрі, цилиндр тәрізді құрылғы, ол кендер, химиялық заттар, керамика шикізаты және бояу сияқты материалдарды ұнтақтау (немесе араластыру) үшін қолданылады. Шарықты диірмендер жартылай толтырылып, ұнтақталуға тиіс материалмен және ұнтақтау ортасымен бірге көлденең осьтің айналасында айналады. Ұнтақтау ортасы ретінде әртүрлі материалдар қолданылады, соның ішінде керамикалық шарлар, кремень тастар және тот баспайтын болат шарлар. Ішкі каскадтық эффект материалды ұсақ ұнтаққа дейін азайтады. Өндірістік шарықты диірмендер үздіксіз жұмыс істей алады, бір жағынан материалмен толығады, екінші жағынан босатылады. Ірі және орташа өлшемді шарықты диірмендер өз осі бойынша механикалық түрде айналады, ал кішігірімдері әдетте екі жетекші білікке орналастырылған цилиндрлі қақпақты контейнерден тұрады (диірмендік қозғалысты беру үшін шкивтер мен белбеулер қолданылады). Тас полировкалау машинасы да осы принцип бойынша жұмыс істейді. Шарықты диірмендер пиротехникада және қара ұнтақ өндірінде де қолданылады, бірақ олардың сезімталдығына байланысты флеш-ұнтақ сияқты кейбір пиротехникалық қоспаларды дайындау үшін қолданылмайды. Жоғары сапалы шарықты диірмендер қымбатқа түсуі мүмкін және қоспа бөлшектерін 5 нм-ге дейін ұнтақтай алады, бұл беттік ауданы мен реакция жылдамдығын едәуір арттырады. Ұнтақтау процесі критикалық жылдамдық принципіне негізделген. Критикалық жылдамдық – бұл бөлшектерді ұнтақтау үшін жауапты болат шарлар цилиндрлі құрылғының бағыты бойынша айнала бастағаннан кейін, одан әрі ұнтақтауды тудырмайтын жылдамдық. Шарықты диірмендер механикалық қосылыстар процесінде кеңінен қолданылады, онда олар ұнтақтардан қоймалар жасау үшін ұнтақтау және суық дәнекерлеу үшін пайдаланылады. Шарықты диірмен ұнтақталған материалдарды ұнтақтау үшін маңызды жабдық болып табылады және цемент, силикаттар, отқа төзімді материалдар, тыңайтқыштар, шыны керамика және т.б. сияқты ұнтақ өнімдерін өндіру желілерінде, сондай-ақ темір және темір емес металдарды байытуда кеңінен қолданылады. Шарықты диірмендер кендерді және басқа материалдарды құрғақ немесе ылғалды түрде ұнтақтай алады. Материалды шығару тәсілдеріне қарай шарықты диірмендердің екі түрі бар: торлы және төбелес типті. Ұнтақтау үшін көптеген түрлі ұнтақтау орталықтары жарамды, әр материалдың өзіне тән қасиеттері мен артықшылықтары бар. Ұнтақтау ортасының негізгі қасиеттері – өлшемі, тығыздығы, қаттылығы және құрамы. Өлшемі: ұнтақтау ортасының бөлшектері неғұрлым кіші болса, соңғы өнімнің бөлшектері де соғұрлым кіші болады. Ұнтақталатын материалдың бөлшектері ұнтақталатын материалдың ең үлкен бөлшектерінен едәуір үлкен болуы керек. Тығыздық: ұнтақтау ортасы ұнтақталатын материалдан тығыз болуы керек. Егер ұнтақтау ортасы ұнтақталатын материалдың үстінде қалқыса, бұл проблема тудырады. Қаттылық: ұнтақтау ортасы материалды ұнтақтауға жеткілікті берік болуы керек, бірақ мүмкіндігінше, диірменді тозуын болдырмау үшін тым қатты болмауы керек. Құрамы: әртүрлі ұнтақтау процестеріне арнайы талаптар қойылады. Бұл талаптардың кейбіреулері дайын өнімде ұнтақтау ортасы болуына, ал басқалары материал ұнтақталған кезде ортаның қалай әрекет ететініне байланысты. Егер дайын өнімнің түсі маңызды болса, ұнтақтау ортасының түсі мен материалы ескерілуі тиіс. Ластану деңгейі төмен болуы керек болса, ұнтақтау ортасы дайын өнімнен оңай ажыратылуы үшін таңдалуы керек (мысалы, тот баспайтын болаттан жасалған ортадан алынған болат шаңын темір емес өнімдерден магниттік жолмен ажыратуға болады). Ажыратудың баламасы – ұнтақталған өніммен бірдей материалдан жасалған ортаны пайдалану. Қабынуға қабілетті өнімдер ұнтақ түрінде жарылғыш болуы мүмкін. Болат орта ұшқын шығарып, осы өнімдердің тұтану көзіне айналуы мүмкін. Сондықтан ылғалды ұнтақтау немесе ұшқын шығармайтын керамикалық немесе қорғасын сияқты орталықтарды таңдау керек. Темір сияқты кейбір орталықтар коррозиялық материалдармен әрекеттесе алады. Осы себепті, ұнтақтау кезінде коррозиялық заттар болған кезде, тот баспайтын болаттан, керамикадан және кременьден жасалған ұнтақтау материалдарын қолдануға болады. Ұнтақтау камерасын инертті қорғау газымен толтыруға болады, ол ұнтақталатын материалмен әрекеттеспейді, бұл диірмен ішіндегі қоршаған ауамен тотығу немесе жарылғыш реакциялардың алдын алады.

Шарлы диірменнің артықшылықтары

Шарықты ұнтақтаудың басқа жүйелерге қарағанда бірнеше артықшылықтары бар: орнату және ұнтақтау денелерінің құны төмен; шарының диаметрін өзгерту арқылы сыйымдылық пен ұнтақтау дәрежесін реттеуге болады; ол үзіліспен және үздіксіз жұмыс режимінде жұмыс істеуге жарамды; ашық және жабық циклды ұнтақтауға қолданылады; ол кез келген қаттылықтағы материалдарды ұнтақтауға мүмкіндік береді.

Түрлері

Жалпы шарлы диірмендерден басқа, планеталық шарлы диірмен деп аталатын тағы бір типті диірмен бар. Планеталық шарлы диірмендер әдеттегі шарлы диірмендерден кішірек және көбінесе зертханаларда үлгі материалдарын өте ұсақ өлшемдерге дейін ұнтақтау үшін қолданылады. Планеталық шарлы диірменге күн дөңгелегі деп аталатын экцентрлі орналасқан кемінде бір ұнтақтау ыдысы кіреді. Күн дөңгелегінің қозғалыс бағыты ұнтақтау ыдыстарының қозғалыс бағытына қарама-қарсы (қатынасы: 1:-2 немесе 1:-1). Ұнтақтау ыдыстарындағы шарлар біріккен айналма қозғалыстарға, яғни Кориолис күштеріне түседі. Шарлар мен ыдыстар арасындағы жылдамдық айырмашылығы үйкеліс және соқтығысу күштерінің өзара әрекеттесуін тудырады, бұл жоғары динамикалық энергияны бөліп шығарады. Осы күштердің бірлескен әрекеті планеталық шарлы диірменнің жоғары және өте тиімді ұсақтау дәрежесін қамтамасыз етеді.