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第 6 卷- 2018 年 6 月刊
陶瓷介质的绿色替代物



陶瓷介质


瓷质介质


一套现代化振动精加工系统,使用QF介质去除钢制部件的毛刺


图1


图2


图3

目前可用的“陶瓷介质”或“陶瓷片”在形状、尺寸和磨损率方面各不相同。很难说清它们出现的实际日期,但可以肯定的是,它们的广泛使用始自六十年代初,用于取代天然石头,因为当时需要最精确的几何形状。
换句话说,陶瓷介质在过去半个世纪以来就已经向前迈出了一大步,事实上,如今陶瓷介质已成为振动抛光和滚筒抛光行业最广泛、最受欢迎的精加工介质。

陶瓷介质主要分为两大类别:

陶瓷介质

它们是由陶瓷粘接材料与超细、精细或粗糙尺寸的磨料(如金刚砂)按不同比例混合而成的。磨料百分比低的介质属于低性能切削陶瓷介质,而磨料百分比高的介质则属于高性能切削陶瓷介质。关于所含磨料的尺寸,与粗加工或精加工操作有关。欧洲制造的高性能切削陶瓷介质在24小时内的平均磨损率大约为6-10%。

瓷质介质

瓷质介质的成分是氧化铝(Al2O3),以不同纯度制成所需的介质配方,主要区别如下:
密度级;
抛光能力;
其他精加工性能;
这种介质通常用于抛光,但还用于更多其他应用(或工艺技术)。虽然某些高密度类的介质是棕色和浅棕色,但最常用的品质均为白色。欧洲制造的瓷质介质在24小时内的平均磨损率大约为0.05-0.1%。
为了取得所需的抛光效果,该介质通常在使用之前进行调整处理。
调整处理的目的是消除使用后残留在全新介质表面上的褶皱 - 它们的原表面实际上并不光滑,因为这种效果应通过抛光实现。调整处理过程通常是在滚筒抛光装置中以湿模式处理5-10个昼夜来完成。

继续介绍陶瓷介质

在上述序言之后,需要注意的是,为了更好地理解本文,“陶瓷介质”一词仅指第一个系列,即其中一种具有研磨功能和相应磨损率的陶瓷介质。
实际上,重点是:耐磨陶瓷介质的磨损率。
每天,全世界在振动精加工或滚筒抛光工艺中为进行金属切削而消耗的陶瓷介质所产生的废物(湿泥)量是巨大的。
为了理解减少这一废物量(湿泥)的积极影响,只需将此值与废料处理的“每千克成本”联系在一起即可,在意大利、法国、德国、瑞士等欧洲国家,其平均成本在0.25至0.35欧元/千克之间。
每年使用10吨陶瓷介质的精加工地区可产生约14至16吨的湿泥;因此陶瓷介质的成本每年将增加约4.500,00欧元。

“QF介质”代表着绿色替代物的兴起

QF介质(全称:Quattrofinish介质 - 专利申请中 - I)是以几种可用配方提供的新一代聚合物研磨介质。 
为避免混淆,本文旨在介绍以结尾字母C(如陶瓷)为标识的QF系列,适用于在湿模式使用。
事实上,QF介质的制造程序可产生:
QF - P_ 在湿式精加工工艺中替代塑料介质
QF - C_ 在湿式精加工工艺中替代陶瓷研磨介质
QF – L_ 新的介质系列,用于干式精加工工艺(Vibrodry - 专利申请中 - I)
QF - PV 用于微流体精加工工艺的新型介质系列(基于多任务精加工的极低耗水量精加工工艺,包括热空气最终干燥选项 - 专利申请中 - I)
如果结尾有“_”,则会有一个数字代表研磨程度,而结尾的字母“V”则表示含有非耐磨成分的“矢量技术”(在某种程度上类似于瓷质介质,但用于不同的精加工对象)。
图1、2和3展示了将钢制工件进行最终分离并将其从振动精加工机械(1)送入冲洗/钝化槽的典型阶段,其中传送带使工件经过含热空气(2)的干燥通道,在热空气再循环区段内平移后,释放热空气,使工件最终转移到金属箱(3)中。
QF介质(例如QF20NC3型)所提供的去毛刺作用有助于在网格上进行有效的分离,同时避免介质陷入钢制部件的复杂截面中。
QF20NC3表示:“QF”即Quattrofinish介质,“20”代表尺寸(mm),“N”代表Pirakon(半角锥和半圆锥),“C”代表磨料陶瓷性能,“3”表示“研磨程度3”。
陶瓷片CB15TH和QF20NC3的对比试验已经完成。
在相同的精加工时间内,要产生类似的精加工效果(颜色略有不同,对于QF介质更清晰),模拟角度的平均磨损率为:
CB15TH 8%
QF20NC3 1%
消耗的新介质差异大约是:
CB15TH为16.000千克/年
QF20NC3为2.000千克/年
相应产生的湿泥大约是:
CB15TH为25,000千克/年
QF20NC3为3.200千克/年
仅考虑所生产的湿泥的差异,相对处置费用平均为0.3欧元/千克,这意味着每年:
CB15TH为25.000千克/年 x 0.3 = 7.500,00欧元
QF20NC3为3.200千克/年 x 0.3 = 960,00欧元
当然,尽管每千克QF介质的价格有时高于其中一种陶瓷介质的价格,但2吨废物的年成本与16吨废物的年成本相比,可节省大量成本。
考虑到节约废物处理成本的额外优势,以及运输成本和存储量的减少,QF介质代表着绿色替代物开始改善精加工业的运营。
自2007年以来,以开发出更多类型、配方、形状和尺寸的QF介质为目的的研发活动从未间断,这为2018年的市场带来了一个具有巨大增长潜力的成熟产品。
最后,需要注意的是,QF介质是用可再生能源制造的,对环境影响很小,并且在几乎所有标准要求下都可以回收使用过的介质。



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