Порошкова металургія

Территория рекламы

ВСТУП

З наявних різноманітних способів обробки металів порошкова металургія займає особливе місце, тому що дозволяє отримувати не тільки вироби різних форм і призначень, а й створювати принципово нові матеріали, які іншим шляхом одержати або важко або неможливо. У порошкових матеріалах можна отримати унікальні властивості, а в ряді випадків істотно підвищити економічні показники виробництва.

Умовно всі способи одержання металевих порошків можна розділити на два основні види: фізико-механічний і хіміко-металургійний. При цьому комбінують різні види впливу на матеріал: статичний - стиск, динамічний - удар і зріз - стирання. Перші два види мають місце при отриманні великих часток, другий і третій - при тонкому подрібненні.

При фізико-механічному способі помелу порошків перетворення вихідного матеріалу в порошок відбувається шляхом механічного подрібнення в твердому або рідкому стані без зміни хімічного складу вихідного матеріалу. До фізико-механічних способів відносять дроблення і помел, розпорошення, грануляцію та обробку різанням подрібнюємого матеріалу.

Розмельні пристрої можна розділити як за принципом дії, так і за вимогами, що пред'являються до технологічних властивостей одержуваних порошків. Для грубого роздрібнення використовують щокові, валкові і конусні дробарки і бігуни; при цьому отримують частинки розміром

1...10 мм, які є вихідним матеріалом для тонкого подрібнення. Вихідним матеріалом для тонкого подрібнення може бути і стружка. Остаточний розмел отриманого матеріалу проводиться в кульових обертових, вібраційних або планетарних відцентрових, вихрових і молоткових млинах.

У промисловості широко застосовуються барабанні млини для мокрого і сухого помелу. На подрібнення в таких млинах впливають різні фактори: швидкість обертання млина, розміри тіл, що мелють, ступінь заповнення об'єму млина і т.д. Подрібнення у млинах здійснюється ударами тіл, що мелють, а також стиранням.

Головними недоліками механічного помелу металевих порошків можна назвати налипання на частинки порошку залишків тіл, що мелють, це знижує якість і експлуатаційні властивості порошку.

2.1.1. Общие положения

Механическое измельчение компактных материалов широкораспространено в технике, в том числе и в порошковой металлур-гии. Этим способом можно превратить в порошок практическилюбой из металлов.

Под измельчением понимают уменьшение начатьного размерачастиц материала путем разрушения их под действием внешнихусилий, преодолевающих внутренние силы сцеатения. Это проис-ходит за счет раздавливания, резания, истирания, удара или врезультате комбинаций этих действий и связано с реализациейразличных видов напряженного состояния — сжатия (раздавлива-ние), растяжения (раскалывание, резание), разламывания (изгиб);при ударных нагрузках разрушение лимитируется динамическойпрочностью материала. Измельчение дроблением, размолом илиистиранием, являясь старейшим методом перевода твердых ве-ществ в порошкообразное состояние, может быть или самостоя-тельным способом получения металлических порошков, или до-полнительной операцией при других способах их изготовления.Наиболее целесообразно применять механическое измельчение припроизводстве порошков хрупких металлов и сплавов, таких каккремний, бериллий, хром, марганец, ферросплавы, сплавы алю-миния с магнием и др., а также пластичных материалов, способ-ных к наклепу. Размол вязких пластичных металлов (цинк, медь,алюминий и др.) затруднен, так как они в большей степени рас-плюшивзются, а не разрушаются. Максимальная экономическаяэффективность достигается при использовании в качестве сырьяотходов, образующихся при обработке металлов.

Разрушение твердого тела может быть связано с процессами,происходящими на рахличных масштабных уровнях: субмикрос-копичсском (разрывы межатомных или межмолскулярных связейразличных типов), микроскопическом (развитие микротрешин,разрыв связей между отдельными кристаллами или зернами, а

также разрушение некоторых из них) и макроскопическом (раз-рушение множества кристаллов или зерен). Оно может быть хруп-кое (по плоскостям, перпендикулярным к напраатению действу-ющих напряжений) и пластическое (по плоскостям,расположенным под углом 45* к оси растяжения).

При измельчении комбинируются раздавливание и удар (приполучении крупных частиц), истирание и удар (при гонком из-мельчении). При дроблении твердых тел затрачиваемая энергиярасходуется на упругую и пластическую деформации, на теплоту,а также образование новых поверхностей, которое и яапястся ко-нечной целью. Процесс деформации твердых тел заключается втом, что под действием внешних сил в наиболее слабых местахтела образуются замкнутые или начинающиеся на поверхностимельчайшие трешины. При прекращении внешнего воздействиятрещины под действием молекулярных сил могут смыкаться («са-мозажиачяться*) и тело подвергается лишь упругой деформации.Разрушение наблюдается в том случае, когда трешины настолькоувеличиваются, что пересекают твердое тело по всему сечению водном или нескольких направлениях. В момент разрушения на-пряжения в деформирующемся теле превышают некоторое пре-дельное значение (предел прочности материата), упругая дефор-мация сменяется деформацией разрушения и происходитизмельчение.

Согласно теории дробления, предложенной П.А. Ребиндером,работа, затрачиваемая на измельчение, в обшем случае представ-ляет собой сумму стДЗ + К А V. Слагаемое а-ДЗ представляет собойэнергию, расходуемую на образование новых поверхностей разде-ла при разрушении твердого тела; а — удельная поверхностнаяэнергия, т.е. энергия, приходящаяся на единицу поверхности тела,а дЗ — происходящее при измельчении приращение поверхнос-ти, равное разности между величинами поверхностей тела послеи до разрушения. Слагаемое /С-дКпыражает энергию деформации(К — работа упругой и пластической деформации на единицу объе-ма твердого тела, а Л V — часть объема тела, подвергнутая дефор-мации). При грубом дроблении величина вновь образующейся по-верхности невелика, так как получаемые частицы значительныпо размеру. В связи с этим о ДЗ « К А Vи расход энергии на дроб-ление приблизительно пропорционален объему разрушаемого тела.При тонком измельчении (частицы микронных размеров или мень-ше) вновь образующаяся поверхность очень велика и о-дЗ» К-А V.Поэтому расход энергии на измельчение приблизительно пропор- |дионален вновь образующейся поверхности.

Отметим, >00 полезная работа диспергирования всегда исчеза-юще мала, так как почти вся энергия измельчающего устройствазатрачивается на деформацию разрушаемого тела и на образова-ние теплоты, а коэффициент полезного действия любого из нихочень низок.

Следует иметь в виду, что если напряженное состояние прак-тически не оказывает влияния на показатели прочности пластич-ных материалов, то для хрупких его роль весьма существенна (со-отношение между показателями прочности на растяжение ,на изгиб оии и на сжатие а(я составляет 13:— 10). Интенсивностьразмола материала может быть повышена за счет увеличения час-тоты и мощности соударений мелющих тел (измельчение в виб-ро- и планетарных мельницах), совмещения ударного и истираю-щего воздействий (атгриторы), обеспечения хрупкого разрушения(измельчение при низких температурах), снижения прочности засчет поверхностно-активных веществ и др.

Кинетика диспергирования в некоторых случаях может бытьописана выражением

3=3^(3„3;,) ехр (~к1)Е),

где 3, 30 — соответственно текущая и начальная удельные повер-хности измельчаемого материала; 3„ — удельная поверхность пре-дельно измельченного материала (порошка); к9 — константа ско-рости измельчения; Е — энергия, сообщаемая единице объемаразрушаемого тела (работа разрушения), пропорциональная зат-раченному времени.

Известна также экспериментальная зависимость, характеризу-ющая измельчение:

</е ** -т Л/х* = с'ч/З/З*"",

где е — энергия, сообщаемая единице объема разрушаемого тела;х — средний размер частиц порошка; 3 — удельная поверхностьобрабатываемого материала; с', с', т — эмпирически подбирае-мые постоянные.

После интегрирования при т - I получаем

е = с 1п (3/30),

где 3^ — удельная поверхность разрушаемого твердого тела до из-мельчения.

Поведение материала в условиях тонкого измельчения может быть следствием двух конкурирующих процессов — разрушения(дезинтеграции) и агрегирования (интеграции) частиц: первыйпроцесс происходит в результате пластических сдвигов и главнымобразом за счет развития хрупких трещин, тогда как второй естьпроявление адгезии, механико-химических реакций и так назы-ваемой холодной сварки. Предельный размер частиц, которого мож-но достичь в процессах тонкого измельчения хрупких тел. состав-ляет обычно 0,1 мкм.

Операцию механического измельчения твердых тел часто со-вмещают с одновременным приготоыением смесей порошков.Среди методов измельчения твердых материалов наибольшее рас-пространение получили обработка металлов резанием с образова-нием мелкой стружки иди опилок, измельчение металла в шаро-вых, вихревых, молотковых и других типах мельниц,ультразвуковое диспергирование.

2. 8. Выбор и особенности эксплуатации дробильно-помольных мяптин

Для измельчения материала необходимо подбиратьдробильные машины и мельницы с учетом физическихсвойств материала, начальной крупности кусков и размеровчастил готового продукта, объема производства и еготехнологических особенностей. Для первичного крупного исреднего дробления пород различной прочности, но невязких применяют шековые дробилки с простым и сложнымдвижением шекн и конусные дробилки. Дробилки сосложным движением при одинаковых размерахзагрузочного отверстия компактнее. обеспечиваютбольшую производительность и более однородный продуктизмельчения, но их дробящие плиты быстро изнашиваются,а эксцентриковый вал непосредственно воспринимаетусилие раздавливания. Поэтому для крупного дроблениякрепких пород предпочтительнее применять шековыедробилки с простым движением подвижной шекн. Посравнению с конусными шековые дробилки проше поконструкции, имеют меньшую высоту загрузки, новследствие неуравновешенности и возвратно-поступа-тельного движения рабочих деталей требуют устройствамассивных фундаментов и применения маховиков.

Конусные дробилки кроме крупного и среднегодробления применяют также для мелкого дробленияскальных пород. Такие дробилки обеспечивают высокую

производительность, позволяют производить загрузку иотбор материала с любой стороны, меньше расходуютэнергии на тонну продукции, но имеют более сложнуюконструкцию.

Валковые дробилки используют для мелкогодробления глинистых и средней прочности пород. Длядробления крупных и мерзлых кусков глины наиболеецелесообразно применять зубчатые валковые дробилки,обеспечивающие большую степень измельчения. Гладкиевалки не могут захватить крупные куски и поэтому их. также как и бегуны, применяют для вторичного измельченияматериалов различной прочности. Сочетание раздавливанияс истиранием и многократное воздействие катков бегуновповышает пластичность глинистых материалов приобработке, но бегуны сложнее валковых дробилок ирасходуют больше энергии.

Молотковые дробилки применяют обычно длявторичного дробления пород малой и средней прочности(известняка, мергеля, утля и т. п.). При дроблениивысокопрочных и абразивных материалов молотки иколосники быстро изнашиваются. На цементных заводахкрупные молотковые дробилки измельчают материал послешековых дробилок до крупности 10...25 мм для обеспечениянаиболее эффективной работы шаровых мельниц.

Для помола материалов применяют различныемельнипы. Наиболее широко для сухого и мокрогоизмельчения используют шаровые мельнипы:периодического действия—для мокрого помола сырьевыхсмесей в производстве изделий тонкой керамики: непре-рывного действия с периферийной разгрузкой - д ля гругбогопомола извести и шамота: с разгрузкой через полую цапфу спомощью разгрузочной диафрагмы - при мокром помоле икрупности зерен выше 0.15 мм; трубные многокамерныемельнипы - для тонкого сухого и мокрого помола при

большой производительности. Для помола пород малой исредней прочности с попутной подсушкой наиболееэффективными являются кольцевые мельнипы. Мельнипысверхтонкого помола целесообразно применить принеобходимости получения материала с частицами менее10...15 мхм.

При эксплуатации дробильно-помольных машиннеобходимо тщательно соблюдать условия,обеспечивающие требуемую крупность измельченногоматериала с учетом износа дробящих плит» молотков,колосников. В шековых дробилках ширину разгрузочнойщели можно изменять регулировочными клиньями, в конус-ных - подъемом или опусканием внутреннего илинаружного конуса, в валковых - изменением количествапрокладок между упорами и подвижными подшипникамиили винтовым устройством.

В молотховых дробилках крупность измельченногоматериала регулируют посредством изменения расстояниямежду колосниками и расстояния от них до конповмолотков, а также изменением частоты вращения ротора; вшаровыхмельницах—длительностьюнахождения

материала в барабане (количеством загружаемогоматериала): во всех мельнипах с пневматической разгруз-кой—скоростью воздушного потока в самой мельннпе и всепараторе.

На эффективность работы дробильно-помольныхмашин большое влияние оказывает предварительнаясортировка материала по крупности для удаления кусков,по размеру меньших разгрузочного отверстия, и кусков,превышающих допустимые размеры по условиям загрузки.Слишком крупные куски могут забить загрузочноеотверстие дробилки, а при измельчении материала на вал-ковых дробилках такие куски не затягиваются силамитрения в зазор между валками, препятствуют дроблению

остального материала и ускоряют износ валков.

Для более высокой степени измельченияцелесообразно осуществлять ступенчатое измельчение:крупное дробление в шековой дробилке, среднее и мелкоедробление в молотковой дробилке, тонкий помол в шаровоймельнипе. Необходимо соблюдать равномерность подачи исвоевременный отбор достаточно измельченного материала.

При пуске установки прежде всего включаютустройства, отбирающие материал, затем приводят вдвижение дробилку и лишь после набора рабочим валомнеобходимой частоты вращения (после 1...2 мин) включаютпитатель для подачи материала на измельчение.Останавливают дробилку только после полного удаления изнее всего материала.

При ежесменном техническом обслуживаниидробильно-помольных машин необходимо тщательноследить за исправностью систем смазки (проверка поманометру), не допускать перегрева подшипников иперегрузки электродвигателей (проверка по амперметру).Необходимо строго соблюдать все правила техникибезопасности. предусмотренные специальнымиинструкциями.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Скачать

ВСТУП-порошки.docx

ВСТУП-порошки.docx
Размер: 30.7 Кб

Бесплатно Скачать

Пожаловаться на материал

Умовно всі способи одержання металевих порошків можна розділити на два основні види: фізико-механічний і хіміко-металургійний.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Технологическое водоснабжение спортивно-оздоровительного бассейна

Пояснительная записка Расчет системы технологического водоснабжения бассейна

Вопросы для государственного экзамена по Металлоконструкциям СДМ

Заявление о приеме на работу. Образец

Прошу принять меня на работу на должность

Исследование работы стабилитрона

Лабораторная работа

Реферат на тему:„Методи контрацепції”

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok