기본적으로 압연기는 회전하는 실린더, 즉 "롤"의 힘을 사용하여 재료를 가공합니다. 기본적인 작동 원리는 이러한 롤 사이의 틈새로 물질을 통과시켜 물리적 특성을 변경하는 것이지만, 특정 메커니즘은 밀의 설계와 의도된 목적에 전적으로 달려 있습니다. 이는 금속을 평평하게 만들기 위해 엄청난 압축력을 가하는 것부터 페이스트를 혼합하기 위해 높은 전단력을 생성하는 것까지 다양합니다.
"압연기"라는 용어는 광범위하며 여러 가지 독특한 기술을 포괄합니다. 작동 원리는 단일하지 않습니다. 이는 압축을 통해 고체를 성형하거나, 전단을 통해 페이스트를 혼합하거나, 마모를 통해 분말을 분쇄하는 것과 같은 주요 목표에 의해 정의됩니다.
압축 원리: 고체 금속 성형
이것은 야금에서 광범위하게 사용되는 가장 고전적이고 일반적인 유형의 압연기입니다. 그 기능은 금속 가공물의 두께를 줄이거나 특정 모양을 부여하는 것입니다.
작동 방식
두 개 이상의 무거운 롤이 서로 마주 보게 장착되어 같은 속도로 반대 방향으로 회전합니다. 더 가단성이 있도록 가열된 금속 잉곳 또는 슬래브가 롤 사이의 틈새로 공급됩니다.
이 틈새는 의도적으로 들어오는 금속의 두께보다 작게 설정됩니다. 롤이 가하는 엄청난 압축력은 재료를 압착하여 두께를 줄이고 늘립니다. 롤과 금속 표면 사이의 마찰은 가공물을 앞으로 당깁니다.
주요 목표
목표는 소성 변형입니다. 이 공정은 평평한 강판과 알루미늄 호일에서부터 I-빔 및 레일과 같은 구조용 형상에 이르기까지 모든 것을 제조하는 데 사용됩니다.
전단 원리: 점성 재료 혼합
종종 3롤 밀이라고 불리는 다른 종류의 기계는 완전히 다른 작업을 위해 다른 원리를 사용합니다. 즉, 걸쭉한 액체나 페이스트를 혼합하고 분산시키는 것입니다.
작동 방식
이 밀은 서로 매우 가깝게 배치된 세 개의 평행한 롤로 구성됩니다. 결정적으로, 각 롤은 이전 롤보다 점진적으로 더 빠른 속도로 회전합니다.
재료(인쇄 잉크, 초콜릿 또는 연고와 같은)는 처음 두 개의 느리게 움직이는 롤 사이의 틈새로 공급됩니다. 더 빠르게 움직이는 롤 사이의 틈새로 이동함에 따라 표면 속도의 차이가 강렬한 전단력을 생성합니다. 이 힘은 입자 덩어리를 찢어 페이스트 전체에 균일하게 분산시킵니다.
주요 목표
목표는 균질화 및 분산입니다. 이 밀은 고체의 두께를 줄이지 않습니다. 점성 혼합물의 질감을 정제하여 부드럽고 일관된 제품을 보장합니다.
마모 원리: 분말 분쇄
항아리 또는 볼 압연기라고 알려진 세 번째 범주는 미세 분쇄를 달성하기 위해 보조적인 역할로 롤러를 사용합니다.
작동 방식
이 설정에서 분쇄할 재료는 밀폐된 실린더 또는 항아리 안에 세라믹 또는 강철 볼과 같은 단단한 분쇄 매체와 함께 배치됩니다. 그런 다음 이 항아리는 두 개의 롤러 위에 놓여 회전합니다.
외부 롤러는 재료를 직접 처리하지 않습니다. 그들의 유일한 임무는 항아리를 회전시키는 것입니다. 내부에서는 텀블링, 캐스케이딩 움직임이 분쇄 볼을 들어 올리고, 볼은 떨어져 재료를 분쇄합니다. 이러한 분쇄 및 마찰 과정을 마모라고 합니다.
주요 목표
목표는 분쇄 또는 크기 감소입니다. 이 방법은 거친 고체를 매우 미세한 분말(종종 몇 미크론 크기)로 만드는 데 사용됩니다.
장단점 이해
단일 압연기 원리가 보편적으로 적용되는 것은 아닙니다. 각 원리는 특정 작업을 위해 설계되었으며 본질적인 한계를 가지고 있습니다.
압축 밀 (금속 압연)
이 기계는 거대하고 엄청난 양의 에너지를 필요로 하며 중장비 성형을 위해 제작되었습니다. 연성 재료(금속과 같은)에만 적합하며, 깨지지 않고 변형될 수 있어야 합니다.
전단 밀 (3롤)
이것들은 페이스트와 걸쭉한 액체에 매우 효과적이지만, 건조한 고체를 처리하거나 금속을 성형하는 데는 전혀 쓸모가 없습니다. 매우 미세한 분산을 달성하려면 재료를 밀에 여러 번 통과시켜야 할 수 있으며, 이는 시간이 많이 소요될 수 있습니다.
마모 밀 (볼/항아리)
다양한 취성 재료로부터 미세 분말을 만드는 데 탁월하지만, 이 과정은 느릴 수 있습니다. 또한 분쇄 매체 자체가 시간이 지남에 따라 마모되면서 약간의 오염 위험도 있습니다.
밀을 재료 목표에 맞추기
올바른 프로세스를 선택하려면 먼저 목표를 정의해야 합니다.
- 고체 금속의 모양을 만들고 두께를 줄이는 것이 주요 초점이라면: 반대 방향으로 회전하는 롤을 가진 압축 기반 압연기가 필요합니다.
- 부드럽고 균질한 페이스트를 혼합하고 만드는 것이 주요 초점이라면: 차등 롤 속도를 가진 전단 기반 3롤 밀이 필요합니다.
- 고체 재료를 미세 분말로 분쇄하는 것이 주요 초점이라면: 분쇄 매체를 사용하는 마모 기반 볼 또는 항아리 밀이 필요합니다.
압축, 전단 또는 마모 중 어떤 힘이 필요한지 이해하는 것이 재료 가공 문제를 해결하는 핵심입니다.
요약 표:
| 원리 | 주요 힘 | 주요 적용 | 핵심 특징 |
|---|---|---|---|
| 압축 | 반대 방향으로 회전하는 롤 사이의 압착력 | 고체 금속의 성형 및 얇게 만들기 (예: 시트, 빔) | 연성 재료의 소성 변형 |
| 전단 | 다른 속도로 회전하는 롤에서 발생하는 높은 마찰 | 점성 페이스트의 혼합 및 분산 (예: 잉크, 초콜릿) | 균질화 및 질감 정제 |
| 마모 | 분쇄 매체를 사용한 분쇄 및 마찰 | 취성 고체를 미세 분말로 분쇄 | 입자 크기 감소 (분쇄) |
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