核心而言，轧机利用旋转圆筒或“辊”的力来加工材料。其基本工作原理是将物质通过这些辊之间的间隙，以改变其物理性质，但具体机制完全取决于轧机的设计及其预期用途。这可以是从施加巨大的压缩力来压平金属，到产生高剪切力来混合糊状物。
“轧机”一词含义广泛，涵盖了几种不同的技术。其工作原理并非单一；它由主要目标决定，该目标可以是：通过压缩成形固体，通过剪切混合糊状物，或通过研磨研磨粉末。
压缩原理：成形固体金属
这是最经典、最常见的轧机类型，广泛应用于冶金领域。其功能是减小金属工件的厚度或赋予其特定形状。
工作原理
两个或更多重型辊子相对安装，以相同速度向相反方向旋转。将加热以提高可塑性的金属锭或板材送入它们之间的间隙。
此间隙有意设置得比进入金属的厚度小。辊子施加的巨大压缩力挤压材料，减小其厚度并使其伸长。辊子与金属表面之间的摩擦力将工件向前拉动。
主要目标
目标是塑性变形。此过程用于制造从扁平钢板和铝箔到工字钢和钢轨等结构形状的各种产品。
剪切原理：混合粘性材料
另一类机器，通常称为三辊研磨机，使用不同的原理来完成完全不同的任务：混合和分散浓稠液体或糊状物。
工作原理
这些研磨机由三个平行辊组成，它们彼此之间距离非常近。关键在于，每个辊子的旋转速度都比前一个逐渐加快。
材料（如印刷油墨、巧克力或药膏）被送入前两个较慢的辊子之间的间隙。当它转移到速度更快的辊子之间的间隙时，表面速度的差异会产生强烈的剪切力。这种力将颗粒团块撕裂，使其均匀分散在糊状物中。
主要目标
目标是均质化和分散。这种研磨机不会减小固体的厚度；它会细化粘性混合物的质地，确保产品光滑、一致。
研磨原理：研磨粉末
第三类，称为罐式或球磨机，利用辊子作为辅助作用来实现精细研磨。
工作原理
在此设置中，待研磨的材料与陶瓷或钢球等坚硬的研磨介质一起放入密封的圆筒或罐中。然后将此罐放置在两个旋转它的辊子上。
外部辊子不直接加工材料。它们唯一的工作是旋转罐子。在内部，翻滚、级联的运动将研磨球抬起，然后它们落下并压碎材料。这种压碎和摩擦的过程称为研磨。
主要目标
目标是粉碎，或减小尺寸。这种方法用于将粗糙的固体变成非常细的粉末，通常细至几微米。
理解权衡
没有单一的轧机原理是普遍适用的。每种原理都针对特定任务而设计，并具有固有的局限性。
压缩轧机（金属轧制）
这些机器体积庞大，需要巨大的能量，并且专为重型成形而建造。它们仅适用于可塑性材料（如金属），这些材料可以在不破碎的情况下变形。
剪切研磨机（三辊）
这些对于糊状物和浓稠液体非常有效，但对于加工干固体或成形金属则完全无用。要实现非常精细的分散，可能需要多次通过研磨机，这可能很耗时。
研磨机（球/罐）
虽然非常适合从各种脆性材料中制造细粉，但此过程可能很慢。随着研磨介质本身随时间磨损，也存在轻微污染的风险。
将轧机与材料目标匹配
要选择正确的工艺，您必须首先定义您的目标。
- 如果您的主要重点是成形和减小固体金属的厚度：您需要一台基于压缩的、带有相对辊子的轧机。
- 如果您的主要重点是混合并创建光滑、均匀的糊状物：您需要一台基于剪切的、具有差速辊子的三辊研磨机。
- 如果您的主要重点是将固体材料研磨成细粉：您需要一台基于研磨的、使用研磨介质的球磨机或罐磨机。
了解需要哪种力——压缩、剪切或研磨——是掌握材料加工挑战的关键。
总结表：
| 原理 | 主要作用力 | 主要应用 | 关键特性 |
|---|---|---|---|
| 压缩 | 相对辊子之间的挤压力 | 成形和减薄固体金属（例如，板材、型钢） | 韧性材料的塑性变形 |
| 剪切 | 不同速度辊子产生的高摩擦力 | 混合和分散粘性糊状物（例如，油墨、巧克力） | 均质化和质地细化 |
| 研磨 | 使用研磨介质进行压碎和摩擦 | 将脆性固体研磨成细粉 | 颗粒尺寸减小（粉碎） |
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