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金合混合指數(shù)的建立與應(yīng)用

一、金合混合指數(shù)的定義

1、概述
金合混合指數(shù)是建立在運(yùn)動(dòng)粉體液態(tài)化混合模型基礎(chǔ)上，研究發(fā)展而來(lái)。
運(yùn)動(dòng)粉體液態(tài)化混合模型是描述各種粉體在動(dòng)態(tài)混合中它們的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。“上浮”、“下沉”分離化運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)越強(qiáng)均勻混合就越困難。
金合混合指數(shù)就是用數(shù)學(xué)方法量化描述了這種運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的強(qiáng)弱，成為指導(dǎo)混合工作的依據(jù)。因此掌握金合混合指數(shù)的計(jì)算和使用方法，就能輕松掌控粉體混合的順利進(jìn)行。
2、粉體特性值的設(shè)定
設(shè)每種粉體都可以用其比重乘以其平均粒徑做為其特性值。
表示為：B×D
其中： B=粉體的比重
D=粉體的平均粒徑
3、待混粉體特性平均值的設(shè)定
設(shè)該批待混合粉體的特性平均值為H，另設(shè)Ki為第i種粉體在該批待混合粉體中的占比（百分比），其中占比越大的粉體，對(duì)該批待混合粉體的特性平均值影響越大。
根據(jù)上述指導(dǎo)思想特性平均值可用以下方程式表示：
        H = B1×D1×K1+…+Bi×Di×Ki+…+Bn×Dn×Kn
        歸納為：

        其中：Bi=第i種粉體的比重；
              Di=第i種粉體的粒徑；
              Ki=第i種粉體所占的百分比。
              i=1~n
也就是說(shuō)這批待混合粉體的特性平均值等于將每一種粉體的比重乘以該粉體的平均粒徑再乘以它在該批待混合粉體中的占比的積加在一起求和。
4、金合混合指數(shù)的定義
定義：指定粉體的金合混合指數(shù)就是該粉體的特性值與該批待混合粉體特性平均值之比。
因此有以下公式表示：

其中：H = B1×D1×K1+…+Bi×Di×Ki+…+Bn×Dn×Kn
公式中： B1、D1、K1 表示第1種粉體的比重、平均粒徑、百分比；
Bi、Di、Ki 表示第i種粉體的比重、平均粒徑、百分比；
n 表示參與混合的粉體種數(shù)；
H 表示該批待混合粉體的特性平均值；
Ji 表示第i種粉體的金合混合指數(shù)；
當(dāng)i=1~n時(shí)就可以分別計(jì)算每種粉體的金合混合指數(shù)J1~Jn。
5、舉例計(jì)算金合混合指數(shù)
例如現(xiàn)有三種待混合粉體，第一步測(cè)出每種粉體可量化的物理指標(biāo)：比重、平均粒徑和在該批待混合粉體中的占比如下：
第一種粉體 B1=1.1   D1=0.01mm    K1=30%
第二種粉體 B2=0.9 D2=0.015mm K2=60%
第三種粉體B3=2.1   D3=0.03mm    K3=10%
第二步計(jì)算出特性平均值：
H =1.1×0.01×30%+0.9×0.015×60%+2.1×0.03×10%
              =0.0033+0.0081+0.0063
              =0.0177
第三步再計(jì)算出三種粉體的金合混合指數(shù)：
            J1=1.1×0.01÷0.0177≈0.62
            J2=0.9×0.015÷0.0177≈0.76
            J3=2.1×0.03÷0.0177≈3.56

二、解讀與應(yīng)用

1、金合混合的解讀
1）對(duì)指定的一批待混合粉體中每種粉體都有相應(yīng)的金合混合指數(shù)
當(dāng)待混合粉體確定下來(lái)之后，就可以通過(guò)上述的公式計(jì)算出每個(gè)粉體相應(yīng)的金合混合指數(shù)。金合混合指數(shù)越大說(shuō)明粉體的顆粒大或比重大，金合混合指數(shù)越小說(shuō)明粉體的顆粒小或比重輕。
2）一種粉體的金合混合指數(shù)值與自身特性有關(guān)還與其他一起待混合的粉體特性有關(guān)
若改變某個(gè)粉體的指標(biāo)會(huì)影響其余每一個(gè)粉體的金合混合指數(shù)，減少或增加粉體也會(huì)改變其余每一個(gè)粉體的金合混合指數(shù)。
2、金合混合指數(shù)的實(shí)用意義
1）金合混合指數(shù)值大小的意義
①金合混合指數(shù)值等于1，說(shuō)明該粉體的比重、平均粒徑與整體待混合粉體的均值基本一致，表示該粉體容易參與混合；
②金合指數(shù)值小于1，說(shuō)明該粉體與整體待混合粉體均值相比，比較輕或比較細(xì)，如果其值在0.3以下時(shí)，參與混合就比較難以混合均勻了。
③金合指數(shù)值大于1，說(shuō)明該粉體與整體待混合粉體均值相比，比較重或粒徑比較大，其值如果在3.0以上時(shí)，參與混合就比較難以混合均勻了。通常我們可以用細(xì)化該粉體的平均粒徑的方法，減少其金合混合指數(shù)值，從而使混合均勻變的容易。
2）用金合混合指數(shù)的大小比值定量分析混合工藝的難易程度
在待混合各種粉體中利用前述公式計(jì)算出每一種粉體的金合混合指數(shù)。
①選出其中最大金合混合指數(shù)和最小金合混合指數(shù)，并計(jì)算出其比值Z：

其中JMAX 為整批粉體中最大的金合混合指數(shù)值，JMIN 為最小的金合混合指數(shù)值。
②. 用差異化比值z(mì)來(lái)判斷混合工藝的難易程度：
通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：比值z(mì)大于3，說(shuō)明兩種粉體的特性值差別較大，混合均勻的難度開(kāi)始增加；如果比值z(mì)大于6，說(shuō)明兩種粉體的特性值差別特別大，混合均勻是一件不易實(shí)現(xiàn)的困難工作。
3）金合混合指數(shù)的意義
金合混合指數(shù)之間的差異大小是指數(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，差異越小說(shuō)明各粉體之間的物理指標(biāo)接近，屬于同質(zhì)化混合，粉體混合容易達(dá)到均勻目標(biāo)。反之，金合混合指數(shù)差異越大說(shuō)明存在著粉體差異化混合，粉體之間出現(xiàn)了輕、重粉等混合工藝難題，混合困難。因此，我們可以用金合混合指數(shù)來(lái)指導(dǎo)粉體混合工藝的順利進(jìn)行。
金合混合指數(shù)是我們公司設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)通過(guò)多年的粉體混合經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)總結(jié)和自主研究推出的理論。
金合混合指數(shù)的引入就是要對(duì)混合工藝的難易程度進(jìn)行量化描述，這對(duì)粉體混合工作提供了很有效的、易于掌握的科學(xué)指導(dǎo)方法，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外工業(yè)界粉體混合工藝?yán)碚撋系囊豁?xiàng)空白。
3、金合混合指數(shù)的應(yīng)用
金合混合指數(shù)指導(dǎo)混合工作具有很好的實(shí)際意義。
當(dāng)金合混合指數(shù)的差異化比值z(mì)在3以?xún)?nèi)說(shuō)明混合任務(wù)就易于完成，可采用普通混合設(shè)備實(shí)施混合。
當(dāng)金合混合指數(shù)差異化比值z(mì)大于3甚至達(dá)到10以上時(shí)則混合難度逐步加強(qiáng)甚至難以達(dá)到混合均勻的目的。針對(duì)這種情況可采用以下方法：
1）將粉體中較大、較重的顆粒磨細(xì)從而降低了指數(shù)的差異化比值z(mì)，達(dá)到了易于混合均勻的目的。
2）采用有強(qiáng)制混合功能的混合機(jī)來(lái)解決問(wèn)題，如雙運(yùn)動(dòng)®混合機(jī)。雙運(yùn)動(dòng)®混合機(jī)的料桶翻滾和裹挾能力能抑制粉體的“上浮”和“下沉”趨勢(shì)，從而達(dá)到了強(qiáng)制混合均勻的目的。
4、應(yīng)用舉例
1）處理前計(jì)算出：
還以前述的三種粉末為例，并已經(jīng)計(jì)算出相應(yīng)的金合混合指數(shù)：
第一種粉末 B1=1.1   D1=0.01mm      J1≈0.62
第二種粉末 B2=0.9 D2=0.015mm     J2≈0.76
第三種粉末 B3=2.1   D3=0.03mm      J3≈3.56
特性平均值：     H =0.0177
選出金合混合指數(shù)的最大值和最小值，算出它們的金合混合指數(shù)的大小比值：
有：   J_MAX=J₃ ≈3.56   J_MIN=J₁≈0.62
所以比值為： Z=J₃/J₁≈5.74
2）分析：因?yàn)榈谌N粉末與第一種粉末的金合混合指數(shù)差別過(guò)大，比值超過(guò)了5以上，混合困難。分析其中原因可知，第三種粉末與整體待混合粉末的特性均值差別比較大，是混合困難的主要原因。建議對(duì)第三種粉末細(xì)化處理。因?yàn)榈谝环N、第二種粉末的金合混合指數(shù)比較接近，而第三種粉末的金合混合指數(shù)比它們大出許多，同時(shí)第一種、第二種粉末屬于小粉、輕粉不能粗化，所以我們只有通過(guò)磨細(xì)第三種粉末，使其金合混合指數(shù)相互接近，從而達(dá)到方便混合均勻的目的！
3）將第三種粉末磨細(xì)后：
得出第三種粉末的特性值改變：
a1        B1=1.1       D1=0.01mm      K1=30%
b1        B2=0.9       D2=0.015mm     K2=60%
c1        B3=1.2       D3=0.016mm     K3=10%
重新計(jì)算特性平均值：
        H = 1.1×0.01×30%+0.9×0.015×60%+1.2×0.016×10%
           ≈0.0033+0.0081+0.0019
           ≈0.013
重新計(jì)算每種粉末的金合混合指數(shù)：
        J1=1.1×0.01÷0.013≈0.85
        J2=0.9×0.015÷0.013≈1.04
        J3=1.2×0.016÷0.013≈1.48
選出最大金合混合指數(shù)和最小金合指數(shù)，算出比值Z：Z=JMAX/JMIN=J3/J1≈1.74
通過(guò)處理可以看出三種粉末的金合混合指數(shù)差別已經(jīng)很小，比值Z小于2，這說(shuō)明第三種粉末與其他兩種粉末特性比較接近了，在這樣的條件下，就很容易達(dá)到混合均勻的目標(biāo)。這樣就很好地利用了金合混合指數(shù)指導(dǎo)混合工藝的順利進(jìn)行！
5、小結(jié)
總結(jié)得出金合混合指數(shù)有三大優(yōu)點(diǎn)：
1）量化各種粉體混合任務(wù)的難易程度。
2）在各種參與混合的粉體中精準(zhǔn)指出不易混合均勻的個(gè)體，方便做出針對(duì)性工作指導(dǎo)混合工作的順利進(jìn)行。
3）通過(guò)金合混合指數(shù)的簡(jiǎn)單檢測(cè)、計(jì)算就可指導(dǎo)混合工藝的實(shí)施，節(jié)省了大量的人力、物力和時(shí)間的損耗。