摘要：人造金剛石生產中的粒度分級；質量檢測中粒度檢驗；以及沖擊強度值的最終確定等都離不了篩分與篩機。篩分涉及到篩網、篩機、篩分參數（如投料量、篩時間…）等。要獲得精度高、重復性好、效率高的篩分必須全面考慮上述各因素。　

        本文回顧了篩分技術的由來；分析了目前篩分技術存在的問題；介紹了2004年上海一展覽會上國外篩機的參展情況。特別是對篩分投料量；篩分工藝安排；標準篩分對篩機的要求等提出了一些看法。

         人造金剛石是在高溫高壓下合成出來的。它是一些顆粒尺寸在一毫米到幾十微米范圍中的小晶體。人造金剛石一般是做為磨料，用來進一步制成磨具或切割工具。金剛石磨具或切割工具在非鐵的金屬工件或石材、混凝土等加工領域應用廣泛。由于磨料顆粒尺寸的大小與加工效率、加工精度密切相關，所以人造金剛石生產中很重要　的一道工序就是篩分。通過篩分，將它們分成若干種不同顆粒尺寸范圍的級別，以便于滿足不同工具的需要。　
　
        篩分涉及到篩網、篩機、篩分參數（如投料量、篩分時間）等。我們在搞清楚它們的來龍去脈后，期望能對篩分、篩機有一個正確的認識，并正確地指導篩分參數及篩機的選擇。

１．篩分技術的由來和篩網

　   公元前１５０年在希臘和羅馬，人們就開始使用“篩”的方法來處理日常生活中的難題。在ｌ５　世紀，德國人首先開始用線編織篩網。而在１８６７年，德國教授Ｐ．Ｒ．Ｖｕｎ　Ｒｉｔｔｉｎｇｅｒ建議孔眼的邊長　以√２的比率增減來形成系列。美國泰勒公司（Ｗ．Ｓ．Ｔｙｌｅｒ，Ｉｎｅ．）在１９１０年首　先用“２”的比率建立了標準的篩網系列。由于粒度相臨的兩個篩網其篩網孔眼的邊長　之比是√２，而編織篩網是正方形的孔眼。所以。粒　度相臨的兩個篩網其篩網孔的面積比就是“２”。也就是說，相臨篩網的較大號的網孔面積是較小　號的網孔面積的２倍。美國泰勒公司采用每平方英寸面積上的網孔數量來作為篩網的編號（也稱ｍｅｓｈ或“目”）。如　每平方英寸面積上有２００個網孔，該篩網就稱為是２００ｍｅｓｈ（或２００目）篩網。除去篩網絲，２００目篩網的開孔邊長為０．００２９英寸（０．０７３６６ｍｍ）。泰勒公司就是用２００目的篩網做為基數。更粗或更細的篩網都是在這個基數上，以√２比率為倍數計算得出來的。篩號越大，則篩孔越小。我國篩網的篩號和網孔基本上尺寸與美國和國際標準ＩＳＯ，保持一致。

       人造金剛石行業常用的篩網是２００的試驗篩。試驗篩網的標記由篩框規格、篩網孔的基本尺寸和標準編號等構成。如篩框直徑為￣２００ｍｍ；篩框高度為５０ｍｍ；篩網孔的基本尺寸０．０２５ｍｍ；采用標準為ＧＢ６００３—８５；篩網號６０樣，則標記為＋２００ｘ５０／０．０２５ＧＢ６００３—８５６０樣。

２．粒度

　    我國人造金剛石行業采用的粒度標準分為兩個階段。在１９８５年國家標準ＧＢ６００３—８５《實驗篩》實施之前，采用的是類似美國泰勒公司的篩網　稱謂，如４６樣，５４樣，６０樣等。而１９８５年后，國家　標準ＧＢ６００３—８５就是一個直接采用國際標準化組織的ＩＳＯ標準。這對于我國磨料磨具產品進入國際市場是非常好的一個基礎。國標ＧＢ６００３—８５規定，粒度是由相臨兩個篩網網孔的公稱尺寸確定的。而該粒度則由這兩個篩網號來命名。如通過１６樣篩網而未通過１８樣篩網的顆粒，粒度為“１６／１８”。這樣準確地定義了該粒度的尺寸范圍。

３．篩分的定義

　    把固體顆粒置于具有一定孔徑的篩面上，然后使固體顆粒在篩面上滾動；通過篩孔的成為篩下料；被截留在篩面上的成為篩上料。這種分級方法稱為“篩分”。簡單說就是“用孔徑不同的篩子將不同尺寸　
的顆粒分開”。在篩分過程中，物料通過篩孔的必要條件是顆粒尺寸一定要比篩孔小；同時，顆粒還要有通過篩孔的機會。篩分時有些較大的、通不過的顆粒會占據篩孔位置，使得能通過的顆粒得不到其通　過的空間。所以，顆粒與篩面之間要有一定形式的相對運動。另外，由于一次投料量都比較大，還要有一定的篩分時間。這樣才能使可以通過的顆粒都篩下去。

４．篩網的平面運行和上、下運動

　    為使被篩分顆粒與篩面之問有一定形式的相對運動，我國篩分規范規定采用的“拍擊式振篩機”上篩網的平面運動就是模仿了人類手工篩東西時的平面運動。由于有些顆粒是不規則的，可能漏下去一半，而又不能全部通過；這時它就堵住這個孔眼。如果這類晶形的顆粒過多，它們會占據較多的孔眼。而使本該篩下去的顆粒，不能漏下去。這就需要將這些卡在孔眼里的顆粒取出來。“拍擊”也就是起這個作用。通過重錘的敲擊，使篩網網面產生上、下振動，而將篩網面上的被篩顆粒都彈起來，那些半卡在孔眼中的顆粒得以彈跳出來。一方面讓出孔眼；另一方面也可能轉過身，去試別的孔眼，也許就能漏下去。

５．篩分參數

５．１　投料量

　    在對單一粒度的成品做粒度檢驗時，國家標準做出了嚴格規定：

　
表２粒度檢驗時的篩分投料量

  
        而在生產篩分中，一般用４２００的篩網。投料量也都用１００克的量。２００ｍｍ的篩網的篩孔數是多少呢？對于２００ｍｅｓｈ（目）的篩網，每平方英寸面積上有２００個孔。４２００篩網網面積約為４８．６８平方英寸。則奪２ｏｏ篩網有９７３８個孔，約ｌ萬個。２００／３００粒度檢測時，用料２０—３０克。２００ｍｅｓｈ的人造金剛石每克拉顆粒數約為ｌ４萬。則２０３０克人造金剛石的顆粒數為：ｌ４萬×５×（２０３０）一１４００萬２ｌｏｏ萬篩網孔與被篩顆粒的比為：ｌ：１４００—２１００要使１４００—２１００個金剛石顆粒通過同一個篩孔。是要有一定的篩分時間！

　
表３　粒度檢驗時篩網孔與被篩顆粒數的比

       
       生產篩分的投料量應根據試驗所得的粒度分布來設計、確定篩分的投料量。不同工藝合成出的金剛石各粒度所占的百分比是不同的，也就是粒度峰值不同。如果能根據“粒度峰值”；考慮“篩網孔與被篩顆粒數的比值”來設計分組篩分的篩網組合、投料量和篩分時間，定能取得篩分時問短、篩分精度高的效果。例如，峰值在５０／６０，重量比約占５０％。可先將４５靜以粗的篩出去，量：趕些，時問短些，再從５０／６０／７０／８０／ｌｏｏ…可多放幾個篩網。按粒度檢驗的投料量投料，這樣既能使５０／６０的適度篩分，又可將更細的料篩充分！由ｑ￣２ＯＯｍｍ篩網各號篩網的孔眼數與投料量所含的顆粒數之比來看（見表３），國家標準所規定的投料量是不合理的！如果較細粒度的篩分合適的話，那么較粗粒的篩分就太浪費時間了。所以，還需要我們做細致的工作；進一步提出合理的篩分投料量。

５．２　篩分時間

　   國家標準在“粒度分析”中規定：篩分時間為ｌ５分鐘。而生產中一般采用ｌＯ分鐘到ｌ５分鐘。較細粒度的篩分也有選擇更長的時間。由投料量與篩網孔眼數之比可知，每個孔眼平均要通過上千個顆粒。沒有一定的篩分時間的保證，不可能使應該通過的顆粒都通過。另外，不管粒度組、細，不顧顆粒數量的多少，采用統一的篩分時間不合理。對較粗粒是浪費時間，對較細粒又是篩分不充分。

５．３篩機的轉速和拍擊參數

　    《人造金剛石或立方氮化硼粒度組成檢驗方法》ＧＢ６０４．２—８６中規定，篩機的轉速為每分鐘２９０轉；拍擊次數每分鐘１５６次；拍擊器與軟塞之間降落高度為３８±６ｍｍ。應該說，這三個參數關系到被篩顆粒在篩面上的運動，以及實現堵在網孔中的顆粒能否彈出來的問題。但它規定的很不嚴謹！它只是把所謂的“標準振篩機”的幾個表面化的參數列了出來，而有些本質的問題并沒有限定。

　    振篩機上的篩網其實是在做橢圓運動。這個橢圓軌跡的兩個焦點（也就是兩個回轉軸）之間的距離的大小，對篩分很重要。如果距離為零，那就成了圓周運動，被篩顆粒只受到離心力，根本就不可能實現篩分。拍擊參數也還有一個拍擊器重量的問題沒有限定。在同樣拍擊高度下拍擊，重量不同的拍擊器所產生的力量可大不相同。

５．４拍擊式振篩機存在的問題

　    “拍擊”的目的是要使篩網的顆粒被振起來．避免堵塞篩網。為什么能振起來！也就是在拍擊的強力振擊下，篩網像鼓面一樣產生了上下振動．從而把篩網上的顆粒彈起來。篩網的上下振動，就意味著四周已固定的編織篩網的鋼絲產生了彈性變形；意味著篩孔的變形。篩孔在振動時，時大時小；雖然變形量可能并不大，但對于粒度較細的篩網來說，也是不可忽視的。在實踐中，當篩分結束后，取下篩網，再用手側面拍擊篩網框時，常能篩下來一些。而且只要你用力拍，總能拍下來。這就是因為側面拍擊篩網框，使篩框發生變形，篩網孔也跟著變形而來的后果。應該說，這相對于篩分原理是不規范的，怎么能容忍篩網孔時大時小呢！

       綜上所述，我們的篩分國家標準存在著許多問題。需要我們正視它，并努力去修正它。

６．篩機的發展

６．１拍擊式振篩機

美國Ro-Tap篩機

                            
柳州探礦廠的拍擊式振篩機

        拍擊式振篩機是我國人造金剛石行業的主要篩分設備。幾十年來，絕大多數廠家都采用這種“標準”設備。但它結構上的缺點，如油箱漏油；機械轉動部分的磨損；特別是噪音大和篩分機理的缺陷，已使許多人產生要革它的命的念頭。

６．２拍擊式振篩機的改型

       原理與拍擊式振篩機完全一樣。只是用皮帶傳動、減速等方式取代了原來的蝸輪、蝸桿和油箱。噪音還是很大；機械磨損較嚴重維護工作量較大。　

６．３頂擊式振篩機

                                
美國rryler頂擊式振篩機

        它的結構特點基本上與拍擊式振篩機一樣，只是砍掉了拍擊機構，而改為將卡緊在篩機上的整套篩網都頂起來，再突然放下去。由此，使在篩網上的被篩物產生上下運動。相對與拍擊機構，它在原理上是較為合理。雖然生產廠家不少，但采用者不太多。噪音還是比較大。

６.４平面轉動與電磁振動復合型篩機振篩機采用機械式平面篩分轉動；再用一個電磁鐵吸引篩網托盤做上下運動。它的體積較大，使用效果也不太理想。未能被市場廣泛接受。

６.５旋風式風力篩分機

       這是德國生產的一種篩機。它的篩網做成簡狀；壓縮空氣吹動被篩物料進入篩機。在一個螺旋葉片攪拌器的作用下，壓向篩網；透過篩網的為篩下物，未透過的軸向吹出。這種篩機的生產效率很高，但一次、或一臺機只能篩一個粒度。只有個別廠家采用。

６.６超聲振動篩機

       在篩網的篩框上裝上一個超聲波換能器。利用超聲波的能量使篩網振動起來，并傳給被篩顆粒物。這種篩機在篩分較細的粒度時（如２００以細）生產效率較高，少數廠家已采用。

６.７電磁振篩機

　    深圳市瑞程公司生產的ＥＳ一０３型電磁振篩機采用了特殊的彈性系統，利用電磁驅動方式產生振動。它使得被篩分的物料不僅獲得了垂直運動，而且可以在整個篩網表面上進行旋轉運動。由于電磁振動頻率高（每分鐘３０００次），它使得被篩分物料顆粒能在最短的時間中，呈現在絕大多數的篩網孔上，所以可獲得較快，而且更有效的篩分。特殊設置的間歇振動模式，使得在篩機突然振動時，產生了加速度較高的向上的運動，可將堵在網孔里的顆粒振出來，使篩孔免去被堵塞的可能。

       除了振動頻率大，篩分效率高，并能使篩孔保持清潔等特點外，還具有無機械磨損問題；篩網使用壽命長；噪音很低；重量輕；無需打地腳螺釘，放在臺子上就可以工作等許多優點。正在被越來越多的用戶采用。

７　國外實驗室篩機的狀況

　    2004年９月上旬，上海新國際博覽中心舉辦了Analytiea China 2004分析生化展。主要展出分析、生化技術，實驗室技術設備等、在展會上竟有六家公司展出了他們的篩機。一療面，這顯示了國際實驗室篩機的主流趨勢；另一方面也表現出他們對中國的良好市場期望。

８．結束語

       “篩分”是超硬材料生產中關注度不高的一項技術；但它又是一項必不可少，且存在一些問題基本技術。通過分析我們認識到，目前的篩分投料量不合理；拍擊式振篩機的拍擊噪音；以及拍擊式強行過篩都是應該、也可以改進的。從國際上篩分技術的進展看，電磁振篩機是一種不錯的替代設備。采用電磁振篩機，并充分考慮投料量，將會大大減少篩分作業時的噪音水平，改善工作環境；并可得到篩分精度好，效率高，篩網使用壽命長等效果。