Металловедение твёрдых сплавов (стр. 9 из 33)

2. Как это явление сказывается на работе технологических установок?

2. От каких свойств порошка зависит это явление?

1.8.6. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ.

В протоколе записываются: описание порощка (шихты), материал порошка, фракционный состав,

характеристика формы частиц (гранул) по паспортным данным и даётся таблица измерений, шапка которой приведена ниже.

Номер измерения

Диаметр дюзы, мм

Отметка о наличии явления

ТЕМА №2 ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ

Измельчение различных порошков металлов и тугоплавких соединений, смешивание их в необходимых пропорциях в соответствии с составом порошковой композиции, замешивание с пластификатором, сушка, рассев смеси и её грануляция являются теми операциями, на которых закладываются основные технологические свойства шихты, определяющие её поведение при прессовании и спекании, а также основными переделами, при которых устанавливаются физико-механические свойства будущего спечённого материала. Особенность операций по приготовлению шихты заключается в том, что любые отклонения от установленной технологии при операциях приготовления шихты являются необратимыми и приводят к неисправимому браку и это требует особой тщательности при проведении операций дозирования порошков, подбора гранулометрического состава смесей, смешивания, сушки и грануляции.

Механическое измельчение материалов широко распространено в технологии изготовления изделий из порошков.

Применяются различные способы механического измельчения, но в их основе лежит разрушение под действием внешних усилий, преодолевающих внутренние силы сцепления.

Способами механического разрушения можно превратить в порошок, а вернее - в частицы требуемого размера, любой из известных материалов.

Основными технико-экономическими показателями работы машин для измельчения материалов являются:

- степень измельчения;

- удельный расход энергии;

- эксплуатационные расходы на единицу массы порошка.

Эти показатели меняются в зависимости от способа измельчения, типа машины и измельчаемого материала.

Степенью измельчения называется отношение размера поперечника куска материала до измельчения к размеру поперечника куска (частиц) после измельчения:

D

i = ─── ;

d

где i - степень измельчения;

D - средний размер поперечника куска материала до измельчения;

d - средний размер поперечника куска материала после измельчения.

В существующих машинах измельчение материалов производится, в осноном, путем обработки материалов резанием с получением мелких стружек или опилок на токарных, фрезерных или шлифовальных станках, либо путем дробления в дробилках: щековых (челюстных), конусных, вальцевых, молотковых, дезинтеграторах и т.п. и истирания в мельницах: барабанных шаровых, центробежных, вибрационных, аттриторах и т.п.

Во многих машинах различные способы измельчения материала: раздавливание, раскалывание, истирание, удар, резание комбинируются для повышения эффективности процесса.

Процесс измельчения является весьма сложной операцией и зависит от многих факторов, основными из которых являются свойства измельчаемого материала: однородность, плотность, вязкость, твердость, прочность, форма кусков, степень влажности и другие сойства, трудно подда-

ющиеся учету.

Именно поэтому важное значение приобретает определение основных параметров процесса измельчения путем проведения технологического эксперимента и установления основных нормируемых параметров того оборудования, которое установлено, или планируется к установке, в цехе.

Основным процессом, протекающим при измельчении, является деформация исходного куска (твердого тела) под действием подведенной механической энергии. Подведенная энергия затрачивается в основном на упругую и пластическую деформацию, на теплоту и образование новых поверхностей.

Процесс разрушения твердых тел заключается в том, что под действием внешних сил, напряжения, возникающие в твердом теле, оказываются достаточными для разрыва связей между атомами (Р = 0,1Е). Это значение напряжения называют теоретической прочностью. После достижения этой величины напряженное тело должно взрывообразно рассыпаться на отдельные атомы или атомные слои, перпендикулярные оси деформации. Реально механическое разрушение происходит гораздо спокойнее: тело распадается на небольшое количество частей при напряжении, в большинстве случаев много меньшем теоретической прочности. Это происходит потому, что в наиболее слабых местах тела возникают микротрещины. Если действие внешних сил прекращается, то трещины под действием молекулярных сил смыкаются и тело восстанавливает первоначальную форму, подвергаясь лишь упругой деформации. Если же действие внеших сил продолжается и оно велико, то микротрещины перерастают в макротрещины, которые растут по всему сечению в одном (при резании) или нескольких направлениях (при раздавливании) и если напряжения в разрушаемом теле превысят предел прочности материала то наступает деформация разрушения и тело разваливается.

По теории измельчения, предложенной академиком АН СССР П.А.Ребиндером, работа, затрачиваемая на измельчение, в общем случае является суммой двух энергий: энергии, расходуемой на образование новых поверхностей раздела и энергии деформации данного объема тела.

По "поверхностной" части теории, работа, затрачиваемая на измельчение тела, прямо пропорциональна вновь образующимся поверхностям.

Предположим, что для разделения кубика (см. рисунок 25) с ребром а по одной плоскости требуется работа А. Тогда для дробления его по всем трем плоскостям потребуется работа, равная 3А, но при этом получится 2³ = 8 кубиков.

Аналогично, если мы разделим кубик на еще более мелкие части со сторонами в 1/3, 1/4, 1/5, ..., 1/n, ..., 1/m, то получим 2³, 3³, 4³, 5³, ..., n³ ...,m³ кубиков, а плоскостей раздела будет 6, 9, 12, ..., 3(n-1), ..., 3(m-1). Работа, затрачиваемая на измельчение составит 6А, 9А, 12А, ..., 3А(n-1), ..., 3A(m-1).

Рис.25. Схема измельчения кубика материала.

Таким образом, для дробления материала в форме куба на кубики со стороной 1/n требуется работа А_n = 3А(n-1), а для разделения на кубики со стороной 1/m - работа A_m = 3A(m-1).

Отношение этих работ

A_n 3A(n-1) (n-1)

─── = ─────── = ───── , при достаточно больших

A_m 3A(m-1) (m-1)

величинах n и m единицей можно пренебречь и тогда

A_n n

─── = ─── = i

A_m m

Таким образом, при больших степенях измельчения работа дробления прямо пропорциональна степени измельчения. Иначе - чтобы размолоть тело на мелкие частицы, требуется затратить большое количество энергии, возрастающее в обратной пропорциональной зависимости, как это показано на рисунке 26.