Практическая работа

Скачинская О. О.

216-251

Практическая работа N2

Ответы на вопросы для самоконтроля

1. Краткое описание методики определения технологических свойств порошков.

2. Назовите основные технологические свойства порошковых материалов.

3. Что такое насыпная плотность?

4. Как влияет размер и форма частиц на насыпную плотность?

5. Как влияет вибрация на плотность порошка?

6. Что такое текучесть порошка, как она зависит от формы и размеров частиц?

1 Краткое описание методики определения технологических свойств порошков.

Металлические порошки принято характеризовать химическими, физическими и технологическими свойствами.

К технологическим свойствам порошковых материалов следует отнести насыпную плотность, текучесть, плотность утряски, уплотняемость, прессуемость, которые могут изменяться в широких пределах для порошков данного состава в зависимости от формы и размеров частиц, влажности, удельной поверхности и т.д. Знание технологических характеристик позволяет оценить поведение исследуемых порошков при их компактировании, скорость заполнения порошком пресс форм, величину необходимого при прессовании давления и т.д.

Насыпная плотность – масса единицы объёма свободно насыпанного порошка. Насыпную плотность определяют по ГОСТ 19440–74:

– ёмкость с известным объёмом заполняют порошком через во-

ронку с отверстием 5 мм;

– избыток порошка в мерке снимают стеклянной пластикой:

– взвешиванием определяют массу порошка;

– рассчитывают насыпную плотность

γнас = (G1 – G2) / Vm, г/см3,        

где G1 – масса мерной ёмкости, г; G2 – масса мерной ёмкости с порош-

ком, г; Vm – объём мерной ёмкости.

Испытание проводят три раза и определяют среднее значение.

Величина, обратная насыпной плотности, называется насыпным объёмом Vнас:

Vнас=1/ γнас, см3/г. 

Эта величина помогает оценить способность порошка к наполнению полости матрицы пресс-формы.

Насыпная плотность является объёмной характеристикой, т.е. характеризуется фактическим заполнением объёма. Она зависит от формы и размеров частиц порошка. Чем крупнее частицы порошка и правильнее их форма, тем больше значение насыпной плотности. Наличие выступов и неровностей на поверхности частиц затрудняет их взаимное перемещение и поэтому порошки с негладкой поверхностью обладают меньшей насыпной плотностью. Влияет на насыпную плотность наличие тонких фракций в порошке. Чем их больше, тем меньше зна- чение насыпной плотности.

Утряска  –  способность  порошков  при  встряхивании  занимать

объём меньше первоначального. При приложении механических виброколебаний к сосуду, заполненному порошком, частицы порошка, перераспределяясь друг относительно друга, расположатся существенно более компактно. Сокращение объёма, занимаемого порошком, происходит без деформации его частиц. Определение плотности  утряски регламентируется ГОСТ 25279–82:

–  навеску порошка 50 г помещают в стеклянный мерный цилиндр ёмкостью 25…50 см3;

–  утряску ведут вручную легким постукиванием цилиндра о стол или с помощью вибратора до установления постоянного объёма;

– расчёт плотности утряски ведут по формуле

γутр = G/Vутр, г/см3,            (2.3)

где Vутр – объём порошка после утряски, см3; G – масса порошка, г.

Плотность утряски зависит от тех же свойств порошка, что и на-

сыпная плотность, но при этом γутр на 20…50% больше γнас.

Текучесть  – способность порошка перемещаться под действием силы тяжести. Она зависит от трения и сцепления частиц между собой и других факторов. Текучесть по ГОСТ 20899–75 выражается числом секунд, за которое 50 г порошка (Gt) вытекает через калиброванное отверстие конусной воронки диаметром r = 2,5 мм.

Пробу засыпают в воронку, у которой выходное отверстие закры- то. Затем открывают отверстие и одновременно включают секундо- мер до окончания истечения порошка. Испытание следует проводить

3 – 5 раз. Расчёт ведут по формуле

k = r2,58 / Gt, (2.4)

где   – время истечения порошка, с.

Для металлических порошков k = 1,2…6,4. Чем больше k, тем меньше подвижность порошков. В заводской практике для контроля текучести обычно используют время истечения порошка из воронки  , так как эта характеристика тесно связана с поведением порошковой шихты при её засыпке в пресс-форму или другое формообразующее устройство.

2. Основные технологические свойства порошковых материалов.

Металлические порошки принято характеризовать химическими, физическими и технологическими свойствами.

К технологическим свойствам порошковых материалов следует отнести насыпную плотность, текучесть, плотность утряски, уплотняемость, прессуемость, которые могут изменяться в широких пределах для порошков данного состава в зависимости от формы и размеров частиц, влажности, удельной поверхности и т.д. Знание технологических характеристик позволяет оценить поведение исследуемых порошков при их компактировании, скорость заполнения порошком пресс форм, величину необходимого при прессовании давления и т.д.

3. Что такое насыпная плотность?

Насыпная плотность – масса единицы объёма свободно насыпанного порошка. Насыпную плотность определяют по ГОСТ 19440–74.

4. Как влияет размер и форма частиц на насыпную плотность?

От формы и размера частиц зависит межчастичная пористость, с увеличением которой насыпная плотность порошка или гранул уменьшается, а коэффициент уплотнения увеличивается. Если материал состоит из сферических частиц разного диаметра, то плотность упаковки теоретически может быть доведена до 95 % и более.

5. Как влияет вибрация на плотность порошка?

Применение вибрации при засыпке и утряске порошка в пресс-форме или в процессе уплотнения позволяет значительно уменьшить давление прессования и повысить равноплотность получаемых прессовок сложной формы. При вибропресовании порошок приобретает свойства, подобные свойствам жидкости. Он как бы начинает «течь», увеличивая свою плотность. Положительное воздействие вибрации на процесс уплотнения порошка связано с преобразованием исходной структуры (в частности, разрушением арок) и улучшением взаимоподвижности частиц, в результате чего достигается высокая плотность их укладки (90 % и выше от теоретически возможной).

Наиболее эффективно вибрация проявляется при уплотнении порошков, представляющих собой набор фракций частиц различного размера. Если рассматривать многофракционную смесь из крупных, средних и мелких частиц, то для получения наиболее плотной укладки размер частиц каждой последующей фракции должен быть в 5–10 раз меньше размера частиц предыдущей фракции.

6. Что такое текучесть порошка? Как она зависит от формы и размеров частиц?

Текучесть  – способность порошка перемещаться под действием силы тяжести. Она зависит от трения и сцепления частиц между собой и других факторов. Текучесть по ГОСТ 20899–75 выражается числом секунд, за которое 50 г порошка (Gt) вытекает через калиброванное отверстие конусной воронки диаметром r = 2,5 мм.