Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лабораторные работы по дисциплине Инструментальные твёрдые сплавы - файл 1.doc


Лабораторные работы по дисциплине Инструментальные твёрдые сплавы
скачать (9466 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc9466kb.30.11.2011 08:24скачать

содержание

1.doc

1   2   3   4   5   6

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

1.1. Определение насыпной плотности.
1.1.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Установка для определения насыпной плотности ……………………………ГОСТ 19440-74

2. Весы ………………………………………………………………………………………

3. Плоскопараллельная плитка-калибр с установочным размером 25 мм*

4. Линейка металлическая 100 мм

5. Шихта (порошок) , г ……………….…………………………………………………………100

* Высота плитки – 23 мм, поскольку выходное отверстие воронки заглублено на 2 мм, чтобы удобнее было закрывать отверстие пальцем (23 + 2 = 25 мм).
^ 1.1.2. ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАСЫПНОЙ ПЛОТНОСТИ
Установка для определения насыпной плотности показана на рисунке 11.






Рис.11. Установка для определения насыпной плотности. 1 – штатив (стойка), 2 – Воронка с калиброванным отверстием диаметром 5 мм, 3 – мерная ёмкость объёмом 25 см3.




Порядок работы по ГОСТ 19440 при измерении насыпной плотности следующий:

Вначале взвешивают пустую сухую мерку (стакан), изготовленую из полированной нержавеющей стали. Мерку подставляют под отверстие в воронке и устанавливают расстояние между нижним краем воронки и верхним обрезом мерки равным 25 мм при помощи контрольной плоскопараллельной плитки. Затем сухим пальцем снизу закрывают отверстие D = 5 мм воронки 2, заполняют её сухим порошком, открывают отверстие и дают порошку истечь в мерную калиброванную емкость 3. Ребром линейки одноразовым движением, не оказывая давления на поверхность порошка и не встряхивая его, снимают "верх". Для удобства переноски мерки с порошком на весы после выравнивания поверхности порошка слегка постукивают по внешней поверхности мерки, чтобы порошок слегка осел и не рассыпался при перемещении. Мерку с порошком взвешивают с точностью до 0,05 г, от веса заполненной порошком мерки вычитают вес мерки, определённый ранее, и чистый вес порошка делят на объем калиброванной емкости 25 см3. Определение выполняют на трёх испытуемых порциях.









А Б В

Рис.12. Порядок определения насыпной плотности.

1 - штатив, 2 - воронка, 3 - стакан емкостью 25 см3, 4 –

мерная плитка. А – Установка воронки на требуемой вы-

соте над меркой, Б – Засыпка порошка в воронку, В – мерка,

заполненная порошком "с верхом".
  1.1.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Насыпную плотность определяют в порядке описанном в п.1.1.2., затем по формуле
  нас  = г/см3 , где

- G1 - масса мерки, г;

- G2 - масса мерки с порошком, г;

- V - объем мерки, см3 (25 см3).

Испытания проводят три раза и берут среднее арифметическое.
^ 1.1.4. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание технологических характеристик порошковых материалов, с указанием значения определения насыпной плотности при изготовлении деталей из порошков и порядок выполнения работы. В отчёте должен содержаться протокол испытаний.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
1.1.5. ЛИТЕРАТУРА.

1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 198-200.

2. Порошки металлические. Метод определения насыпной плотности. ГОСТ 19440.
^ 1.1.6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Для чего определяется насыпная плотность ?

2. Как насыпная плотность влияет на свойства спрессованных заготовок ?

2. Какие свойства спеченных изделий определяет насыпная плотность ?
^ 1.1.7. 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

Масса порошка, г

Насыпная плотность, г/см3

Среднее значение насыпной плотности, г/см3



^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
1.2. Влияние насыпной плотности на степень заполнения прессформы
1.2.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Установка для определения насыпной плотности ……………………………ГОСТ 19440-74

2. Весы ………………………………………………………………………………………

3. Плоскопараллельная плитка-калибр с установочным размером 25 мм*

4. Линейка металлическая 100 мм

5. Три партии порошка хрома различной крупности …………………………………………100
* Высота плитки – 23 мм, поскольку выходное отверстие воронки заглублено на 2 мм, чтобы удобнее было закрывать отверстие пальцем (23 + 2 = 25 мм).
^ 1.2.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
Работу проводят, используя установку для определения насыпной плотности, которая показана показана на рисунке 13.

Полость прессформы моделируют с помощью мерки.

Вначале взвешивают пустую сухую мерку (стакан), изготовленую из полированной нержавеющей стали. Мерку подставляют под отверстие в воронке и устанавливают расстояние между нижним краем воронки и верхним обрезом мерки равным 25 мм при помощи контрольной плоскопараллельной плитки. Затем сухим пальцем снизу закрывают отверстие D = 5 мм воронки 2, заполняют её сухим порошком, открывают отверстие и дают порошку истечь в мерную калиброванную емкость 3. Ребром линейки одноразовым движением, не оказывая давления на поверхность порошка и не встряхивая его, снимают "верх". Для удобства переноски мерки с порошком на весы после выравнивания поверхности порошка слегка постукивают по внешней поверхности мерки, чтобы порошок слегка осел и не рассыпался при перемещении. Мерку с порошком взвешивают с точностью до 0,05 г, от веса заполненной порошком мерки вычитают вес мерки, определённый ранее, и чистый вес порошка делят на объем калиброванной емкости 25 см3. Измерения повторяют три раза, используя порошок хрома различной крупности.

  Определяют насыпную плотность по формуле
  нас  = г/см3 , где

- G1 - масса мерки, г;

- G2 - масса мерки с порошком, г;

- V - объем мерки, см3 (25 см3).









А Б В

Рис.13. Порядок определения зависимости заполнения прессформы от насыпной плотности

1 - штатив, 2 - воронка, 3 - стакан емкостью 25 см3, 4 – мерная плитка.

А – Установка воронки на требуемой высоте над меркой, Б – Засыпка порошка в

воронку, В – мерка, заполненная порошком "с верхом".
и строят график зависимости массы заполненной мерки, которая является в данном случае моделью полости прессформы, от насыпной плотности соответствующего порошка и от его крупности.

^ 1.2.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание технологических характеристик порошковых материалов, с указанием значения определения насыпной плотности при изготовлении деталей из порошков и порядок выполнения работы. В отчёте должен содержаться протокол испытаний.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
1.2.4. ЛИТЕРАТУРА.
1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 198-200.

2. Порошки металлические. Метод определения насыпной плотности. ГОСТ 19440-74.
^ 1.2.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Какова зависимость заполнения прессформы от крупности порошка?

2 Какова зависимость заполнения прессформы от насыпной плотности?

3. Какие свойства спеченных изделий определяет насыпная плотность ?
^ 1.2.6. 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

Масса порошка,

г

Насыпная плотность,

г/см3

Размер частиц порошка,

мкм


Графики, построенные в результате данной работы должны выглядеть примерно так, как показано на рисунке 14.





^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Рис. 14. Примерный вид графиков к работе 1.2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
1.3. Зависимость насыпной плотности от формы частиц.
^ 1.3.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Установка для определения насыпной плотности ……………………………...……ГОСТ 19440

2. Весы ………………………………………………………………………………..……

3. Плоскопараллельная плитка-калибр с установочным размером 25 мм*

4. Линейка металлическая 100 мм

5. Три партии порошков с разнрй формой частиц: округлой, чешуйчатой, произвольной,

но одинакового размера, по 100 г
* Высота плитки – 23 мм, поскольку выходное отверстие воронки заглублено на 2 мм, чтобы удобнее было закрывать отверстие пальцем (23 + 2 = 25 мм).
^ 1.3.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
Работу проводят, используя установку для определения насыпной плотности, которая показана показана на рисунке 15.

Вначале взвешивают пустую сухую мерку (стакан), изготовленую из полированной нержавеющей стали. Мерку подставляют под отверстие в воронке и устанавливают расстояние между нижним краем воронки и верхним обрезом мерки равным 25 мм при помощи контрольной плоскопараллельной плитки. Затем сухим пальцем снизу закрывают отверстие D = 5 мм воронки 2, заполняют её сухим порошком, открывают отверстие и дают порошку истечь в мерную калиброванную емкость 3. Ребром линейки одноразовым движением, не оказывая давления на поверх








А Б В

Рис.15. Порядок определения зависимости заполнения прессформы от насыпной плотности

1 - штатив, 2 - воронка, 3 - стакан емкостью 25 см3, 4 – мерная плитка.

А – Установка воронки на требуемой высоте над меркой, Б – Засыпка порошка в

воронку, В – мерка, заполненная порошком "с верхом".
ность порошка и не встряхивая его, снимают "верх". Для удобства переноски мерки с порошком

на весы после выравнивания поверхности порошка слегка постукивают по внешней поверхности

мерки, чтобы порошок слегка осел и не рассыпался при перемещении. Мерку с порошком взвеши

вают с точностью до 0,05 г, от веса заполненной порошком мерки вычитают вес мерки, опреде-

лённый ранее, и чистый вес порошка делят на объем калиброванной емкости 25 см3. Измерения

повторяют три раза, используя порошки одинаковой фракции, но с различной формой частиц. 

Определяют насыпную плотность по формуле

  нас  = г/см3 , где

- G1 - масса мерки, г;

- G2 - масса мерки с порошком, г;

- V - объем мерки, см3 (25 см3).
И строят гистограмму зависимости насыпной плотности от формы частиц
^ 1.3.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание технологических характеристик порошковых материалов, с указанием значения определения насыпной плотности при изготовлении деталей из порошков и порядок выполнения работы. В отчёте должен содержаться протокол испытаний.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
1.3.4. ЛИТЕРАТУРА.
1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 198-200.

2. Порошки металлические. Метод определения насыпной плотности. ГОСТ 19440-74.
^ 1.3.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Как зависит насыпная плотность от формы частиц одинаковой крупности?

2 Какая форма частиц обеспечивает наиболее полное заполнение посълости прессформы?

3. Какие свойства спеченных изделий определяет насыпная плотность ?
^ 1.3.6. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ.
В протоколе записываются: описание порощка (шихты), материал порошка, фракция, характеристика формы частиц (гранул) по паспортным данным и даётся таблица измерений, шапка которой приведена ниже.

Номер измерения

Масса порошка,

г

Насыпная плотность,

г/см3

Форма частиц порошка



Гистограмма, построенная в результате данной работы должна выглядеть примерно так, как показано на рисунке 16.



Рис.16. Примерный вид гистограммы к работе 1.3



1 – округлые частицы порошка,

2 – частицы чешуйчатой формы;

3 – частицы игольчатой формы.


^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4.

1.4. Определение текучести.

Рис.17. Установка для определения текучести. 1 - стойка, 2 - воронка с калиброванным отверстием 2,5 мм, 3 - чашка, 4 - основание.
^ 1.4.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Установка для определения текучести………….…ГОСТ 19440

2. Весы ………………………………………………………

3. Секундомер

5. Шихта (порошок) , г ……………….…………………………150

^ 1.4.2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ НА УСТАНОВКЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЧЕСТИ
Установка для определения текучести показана на рисунке 18.

Порядок работы по ГОСТ 19440 при измерении текучести следующий:




 
А Б

Рис.18. Порядок определения текучести. А – установка воронки и засыпка порошка в воронку,

Б – истечение порошка. 1 - штатив, 2 - воронка, 3 - приёмный стакан.
Вначале взвешивают пробу порошка массой 50 г с точностью 0,1 г. Затем сухим пальцем снизу закрывают отверстие D = 5 мм воронки 2, заполняют её сухим порошком, открывают отверстие,

включают секундомер и дают порошку истечь в мерную калиброванную емкость 3. В момент прекращения истечения порошка секундомер выключают. Определение выполняют на трёх испытуемых порциях.
^ 1.4.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Испытания проводят три раза и берут среднее арифметическое.
1.4.4. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание технологических характеристик порошковых материалов, с указанием значения определения текучести порошка при изготовлении деталей и порядок выполнения работы. В отчёте должен содержаться протокол испытаний.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
1.4.5. ЛИТЕРАТУРА.
1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 198-200.

2. Порошки металлические. Метод определения текучести. ГОСТ 19440.
^ 1.4.6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Что такое текучесть порошка ?

2. Для чего определяется текучесть?

2. От каких свойств порошка зависит текучесть?
1.4.7. 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

Масса порошка, г

Время истечения порошка, сек

Среднее значение текучести, сек



^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5.

1.5. Влияние размера частиц (текучести) порошка на скорость его транспортировки по коммуникациям пресса-автомата.
1.5.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Вибропитатель с лотком ………………………………………………………………..

2. Весы ………………………………………………………………………………………

3. Секундомер

4. Линейка 300 мм

5. Шихта (порошок) с различной текучестью (не менее трёх партий) …………. по 100 г каждой.

^ 1.5.2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ НА УСТАНОВКЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ПОРОШКА ПО ВИБРОЛОТКУ
Установка для определения скорости движения порошка по вибролотку показана на рисунке 19.

Порядок работы на установке следующий. Вначале взвешивают пробу порошка массой 100 г с точностью 0,1 г. Затем пробу высыпают через воронку 1 в лоток установки 2 и включают одновременно привод вибролотка и секундомер. После прохождения порции порошка по вибролотку секундомер выключают и повторяют опыт с порциями порошков другой фракции.
^ 1.5.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание технологических характеристик порошковых материалов, с указанием значения определения текучести порошка различной крупности по комму-

никациям пресса-автомата и порядок выполнения работы, а также описание различных способов



повышения текучести порошков: придание частицам порошка округлой формы, грануляцию, применение вибраций и встряхиваний и т.д.

с

В отчёте должен содержаться протокол испытаний. Объем отчета 2-4 стр. Отчет подписывается студентом

Рис.19. Установка для определения скорости

транспортировки порошка по вибролотку


1.5.4. ЛИТЕРАТУРА.
тудентом.

1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 198-200.

2. Порошки металлические. Метод определения текучести. ГОСТ 19440.
^ 1.5.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Что такое текучесть порошка ?

2. Для чего определяется текучесть?

2. Какие способы увеличения текучести Вы знаете?


^ 1.5.6. 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

Фракция порошка, мкм

Время прохождения порошка по лотку, сек

Скорость движения порошка, мм/мин




Отчёт должен содержать график зависимости скорости перемещения порошка от размера частиц, примерный вид которого показан рядом. Для построения зависимость скорости транспортировки порошка от текучести используют значения текучести, полученные в предыдущей лабораторной работе.


Рис.20. Примерный вид зависимости скорости подачи по вибролотку от размера частиц


^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6.

1.6. Определение угла естественного откоса.
1.6.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Установка для определения текучести………….. …………………..……………ГОСТ 19440

2. Весы ………………………………………………………………………………………

3. Штангенугломер

5. Шихта (порошок) , г ……………….…………………………………………………………450
^ 1.6.2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ НА УСТАНОВКЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЧЕСТИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ УГЛА ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА.

Установка для определения текучести показана на рисунке 21.

Порядок работы при измерении угла естественного откоса следующий:

Вначале взвешивают пробу порошка массой 150 г с точностью 0,1 г. Затем сухим пальцем снизу закрывают отверстие D = 5 мм воронки 2, заполняют её сухим порошком, открывают отверстие, и дают порошку истечь на плоскую поверхность основания штатива. Затем, стараясь не повредить поверхность насыпавшейся горки порошка, измеряют угол между плоскостью основания и поверхностью порошка. Угол естественного откоса будет равен 180О минус значение измеренного угла. Определение выполняют на трёх испытуемых порциях.




А Б


Рис.21. Установка для определения угла естественного откоса.

1 - штатив, 2 - воронка, 3 - штангенугломер.

А – установка воронки и засыпка порошка в воронку,

В – истечение порошка и измерение дополнительного угла

^ 1.6.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание технологических характеристик порошковых материалов, с указанием значения определения угла естественного откоса, его роли при проектировании бункеров и транспортёров, а также порядок выполнения работы. Следует особо отметить изменение угла естественного откоса от размеров частиц порошка и формы частиц.

В отчёте должен содержаться протокол испытаний.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.

1.6.4. ЛИТЕРАТУРА.
1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 198-200.

2. Порошки металлические. Метод определения текучести. ГОСТ 19440.
^ 1.6.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Что такое угол естественного откоса порошка ?

2. Как этот угол влияет на конструкцию бункеров и транспортёров?

2. От каких свойств порошка зависит угол естественного откоса?
^ 1.6.6. 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

Размер частиц порошка, мкм

Измеренный угол,

град.

Угол естественного откоса, град.



В отчёте должен быть помещён график зависимости угла естественного откоса, от размера частиц (текучести), примерный вид которого показан на рисунке 21.





Рис.22. Примерный вид графика в

отчёте к лабораторной работе № 6


^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7.

1.7. Определение влажности шихты.
1.7.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Печь камерная лабораторная …………………………………………....

2. Весы ………………………………………………………………………………………

3. Шихта (порошок) , г ……………….…………………………………………………………450
^ 1.7.2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ НА УСТАНОВКЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Влажность порошка или шихты определяют, используя лабораторную печь, показанную на рисунке 23.

Порядок работы при измерении влажности шихты (порошка) следующий:

Вначале взвешивают пробу порошка массой 10 г с точностью 0,01 г. Затем пробу помещают в печь и нагревают со скоростью не выше 5О/сек до температуры испарения увлажняющих веществ – воды, растворителей и др. Обычно нагревают до температуры 170+10ОС и выдерживают при этой температуре 20 – 30 мин. После охлаждения образца до комнатной температуры, которое производят вместе с печью, образец взвешивают.

Определяют относительную влажность в процентах, которая равна:

 = , где m1 – масса образца до просушивания;

m2 – масса образца после просушивания.

Определение выполняют на трёх испытуемых порциях.





Рис.23. Лабораторная камерная печь. 1 – кожух печи, 2 – дверца печи со слоем теплоизоляции, 3 - отверстие в дверце для наблюдения ("гляделка"), 4 – камера печи, 5 – тигель с образцом, 6 – теплоизоляция камеры, 7 – приборы контроля и управления.


^ 1.7.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание технологических характеристик порошковых материалов, с указанием значения влажности на технологические свойства шихты: насыпную плотность, текучесть, угол естественного откоса и другие, а также порядок выполнения работы. В отчёте должен содержаться протокол испытаний.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.

1.7.4. ЛИТЕРАТУРА.
1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 198-200.
^ 1.7.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Откуда возникает влажность шихты или порошки, подготовленных к прессованию?

2. Как влажность шихты влияет на её основные технологические свойства?

2. Как можно уменьшить влажность порошков, какие при этом следует выполнять защитные меры?
^ 1.7.6. 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

Масса порошка в исходном состоянии, г

Масса порошка после просушивания, г

Изменение массы порошка, г

Относительная влажность, %



^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8.
1.8. Определение склонности шихты порошка к зависанию и сводообразованию.
1.8.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Установка для определения склонности шихты к зависанию

5. Шихта (порошок) , г ……………….…………………………………………………………450
^ 1.8.2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ НА УСТАНОВКЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКЛОННОСТИ ШИХТЫ К ЗАВИСАНИЮ И СВОДООБРАЗОВАНИЮ.
Установка для определения склонности шихты (порошка) к зависанию и сводообразованию показана на рисунке 24.

Порядок работы на установке следующий:

В воронку вставляют калиброванную дюзу (фильеру) диаметром 5 мм. Затем сухим пальцем снизу закрывают отверстие, заполняют воронку сухим порошком, открывают отверстие, и дают порошку истечь в приёмную ёмкость. Затем дюзу с диаметром отверстия 5 мм заменяют на дюзу с отверстием диаметром 4 мм и опыт повторяют. Постепенно заменяя дюзы, определяют момент прекращения истечения порошка через отверстие – дюза с таким отверстием и будет той, при которой начинается зависание шихты и сводообразование.

Определение выполняют на трёх испытуемых порциях.
^ 1.8.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание технологических характеристик порошковых материалов, с указанием значения определения склонности порошков к сводообразованию и зависанию, значение этого параметра при проектировании бункеров, требопроводов и прессформ. Следует особо отметить влияние размеров частиц и их формы на склонность порошков к зависанию и сводообразованию

В отчёте должен содержаться протокол испытаний.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.





А Б


Рис.24. Установка для склонности шихты к сводообразованию и зависанию.

1 - штатив, 2 - воронка, 3 - приёмная ёмкость, 4 – сменные сопла (дюзы), 5 – свод при зависании порошка. А – установка воронки и засыпка порошка в воронку, В – истечение порошка.


1.8.4. ЛИТЕРАТУРА.
1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 198-200.
^ 1.8.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Что такое зависание и сводообразование?

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 Аn = 3А(n-1), а для разделения на кубики со стороной 1/m - работа Am = 3A(m-1).

Отношение этих работ
  An 3A(n-1) (n-1)

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

Am 3A(m-1) (m-1)
  величинах n и m единицей можно пренебречь и тогда
  An n

─── = ─── = i

Am 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.



Рис.26. Зависимость работы измельчения от степени измельчения.

Из этого же соотношения можно сделать еще одно важное заключение - увеличение времени размола (измельчения) для данной конструкции устройства не позволяет измельчить материал менее определенного предела.

А это означает одно - определенный выбор типа измельчающего устройства в зависимости от технологических задач.

Для иллюстрации можно привести такие данные. Дробилки, независимо от типа, позволяют получить частицы размером не менее 500 мкм, шаровые мельницы - не менее 5 мкм, центробежные мельницы - не менее 0,5 мкм, аттриторы - 0,5 мкм, мельницы-ступки - не менее 0,1 мкм. Это ограничивает технолога, выбирающего оборудование.

По "объемной" части теории, работа, затрачиваемая на измельчение тела, прямо пропорциональна пределу прочности при сжатии размалываемых частиц. Когда напряжение достигает предела прочности при сжатии, материал разрушается.

Если принять допущение, что разрушаемый материал подчиняется закону Гука, то есть линейному закону деформации
Pl

  = ──── , где

FE
   - деформация материала;

P - сжимающая сила;

L - длина куска;

F - площадь его поперечного сечения;

E - модуль упругости материала.

Отсюда следует вывод, что энергия, требуемая для измельчения материала, то есть для изменения его формы и размеров, изменяется пропорционально объемам или весам этих тел.

Практика показала, что "объемная" часть теории оправдывается при грубом помоле тел, а "поверхностная" - при тонком.

Весьма важным в практике дробления является принцип не дробить ничего лишнего, так как пребывание в машине уже измельченного материала приводит только к излишнему расхо-ду мощности на дробление.

Замешенная смесь без предварительной подготовки может прессоваться на гидравлических прессах. Для прессования на прессах-автоматах приготовленная смесь обладает недостаточной текучестью, насыпной плотностью, а мелкие частицы (1 - 3 мкм), соизмеримые с величиной зазоров между пуансонами и матрицей в прессформе, способны заклинить пуансон в матрице и вызвать его поломку, попадая в этот зазор. Смесь, составленная из компонентов с различной плотностью или размерами частиц способна расслаиваться при транспортировке и хранении.

Для того, чтобы избежать заклинивания пуансонов, расслоения смеси и повысить технологические смвойства шихты. её гранулируют.

Гранулированием называют переработку первичных частиц порошка во вто­ричные зерна — гранулы. Гранулам стараются придать шарообразную форму. Отдельные частицы порошка связывают вместе с помощью пластификатора.

Из многочисленных известных спо­собов гранулирования в порошковой металлургии применяют, в частности, ис­пользуя надлежащие присадки-пластификаторы, механическое и термическое гранулирование и комбинацию этих способов. Очень тонкие порошки (в основном с частицами <5 мкм) можно гранулировать, применяя сушку рас­пылением. При гранулировании с присадками их часто добав­ляют в составе раствора, равномерно распре­деляющегося по поверхности частиц порошка.

При механическом гранулировании порошок уплотняют в виде заготовки-шашки, которую затем измельчают, протирая через сито. Давление прессования выбирают таким, чтобы не затруднялось измельчение, а полученные гранулы обладали хорошей текучестью.

В порошковой металлургии особое применение нашло термическое гранулирование. Порошок или смесь порошков в свободно насыпанном виде или после предварительного прессования подвергают первичному спеканию. Правильный выбор температуры такого спекания обеспечивает получение агло­мерата, подвергаемого затем измельчению. Гранулы состоят из спекшихся ча­стиц исходного порошка; агломерат просеивают до желательного гранулометрического состава, обеспечивая хорошую текучесть. В пластичных ме­таллах (меди, серебре) вследствие высоких местных уплотнений возможны газовые включения, обусловливающие при спекании гранулята вспучивание, тре­щины или нежелательные изменения формы заготовки. У материалов такого рода плотность гранулята не должна превышать плотности прессованной за­готовки.

Способы гранулирования можно комбинировать. При механическом грану­лировании можно применять присадки, а перед термическим — прессовать по­рошок. Термическое гранулирование применяют также, если при получении или подготовке порошков используют восстановительный или неполный отжиг. Такое гранулирование проводят при температурах начала спекания частиц порошка. Следующие за этим грубое и тонкое измельчения агломерата проводят так, чтобы при просеивании получить продукт с хорошей текучестью.

Все шире применяют новый метод гранулирования — сушку распылением (например, при получении твердых сплавов). Порошок в виде пульпы распыляют через форсунки или разбрызгиванием с поверхности быстровращающегося диска. Капли, падая в сушильной камере, принимают шаровую форму и высушиваются .Распыленный материал сушат вводимым в камеру горячим потоком азота или аргона и собирают в виде гранул в нижней части скруб­бера. Сушку распылением часто проводят в замкнутом цикле: горячий газ ох­лаждают, удаляя из него испарением жидкость, очищенный газ через нагре­ватель возвращают снова в скруббер.

Из механических способов гранулирования наиболее распространены: гранулирование окаткой во вращающемся барабане-смесителе или на поддоне с возвратно-поступательными движениями (качаниями).

Гранулирование во вращающемся сме­сителе. Замешенную смесь помещают в смеситель (ко­нусный или сигарообразный) и обрабатывают в нем в те­чение некоторого времени. При вращении смесь скаты­вается в гранулы шарообразной формы диаметром 0,5— 3 мм. Гранулы рассевают по фракциям на вибрационном сите с набором различных сеток. Для прессования отби­рают фракцию, состоящую из гранул размером от 0,1 до 0,5 мм. Более крупную фракцию гранул протирают че­рез сито и добавляют к последующей партии смеси, по­ступающей на грануляцию. Более мелкие гранулы, пред­ставляющие собой очень твердые комочки смеси, выво­дят из процесса в отходы.

Недостатки указанного способа грануляции: значи­тельное количество отходов, большая твердость гранул, для прессования которых требуются большие давления, привели к замене его другими методами.

Последовательный рассев замешенной смеси на вибрационном сите через сетки с различной частотой отверстий. В этом слу­чае смесь под действием вибрации скатывается в комоч­ки различной величины, которые обладают достаточно хорошей текучестью для заполнения гнезда прессформы.

Комочки смеси очень мягкие и хорошо уплотняются при прессовании, в связи с чем брак по "непропрессовке", а также крупные поры в изделиях, спрессованных из таких гранул, почти исключаются.

Указанный способ гранулирования не сопровождает­ся образованием отходов в связи с тем, что та часть смеси, которая не используется как гранулы, присоеди­няется к следующей партии, поступающей на грануля­цию.

Данный способ грануляции имеет разновидности, при которых замешенную смесь перед гранулированием либо увлажняют бензином, либо предварительно брикетируют, а затем снова растирают. Брикетирование способст­вует некоторому упрочнению гранул, но не столь боль­шому, чтобы вызвать «непропрессовку».

Все известные способы гранулирования позволяют получать гранулы, обес­печивающие изготовление качественных изделий при ус­ловии прессования на прессах-автоматах.
^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9 .

2.1. Зависимость степени измельчения от времени помола


2.1.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Активатор (барабанная мельница)

2. Весы аналитические

3. Виброгрохот

4. Часы

5. Сито для отделения размольных тел

6. Измельчаемый материал * ................. 1 кг
* Руководитель работ может выбрать различные материалы для измельчения: товарная смесь твердых сплавов ВК или ТК, оксидную керамику для магнитов, периклаз и т.д.




Рис.27. Лабораторная шаровая мельни-

ца-активатор тип Т-445. 1 – привод, 2 –

барабан, 3 – размольные тела.

^ 2.1.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
Партию порошка массой 800 - 1000 грамм рассеивают на виброгрохоте, отделяя фракцию 50 мкм. Отсеянную фракцию в дальнейшей работе не используют.

Оставшийся порошок взвешивают на весах и загружают в барабан активатора Т445, который в данном случае работает как шаровая мельница, загружают туда же размольные тела до уровня 1/3 по объему. Барабан закрывают, устанавливают на привод, включают его и производят размол в течение двадцати минут.

Открывают барабан мельницы и выгружают порошок и размольные тела в крупное сито для отделения размольных тел.

Отсеивают фракцию 50 мкм и взвешивают отсеянный порошок, определяя Р.

Затем отсеянную фракцию, весь оставшийся порошок и размольные тела вновь загружают в барабан и процесс размол - отсев - взвешивание повторяют 5 раз.
^ 2.1.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
По окончании работы оформляют протокол измерений и определяют зависимость выхода мелкой фракции от времени помола

Рi

 = ──

Тi

 

Отчет должен содержать краткое описание физических основ процесса помола в шаровой мельнице, рисунок (схему) активатора Т445 с обозначением его основных узлов, порядок выполнения работы, протокол измерений с результатами расчетов и график полученной зависимости.

Объем отчета 3-4 страницы.

Отчет подписывается студентом.
2.1.4. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия., М., Металлургия, 1980г., с. 22-32.
^ 2.1.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Каковы преимущества и недостатки дробления материалов в барабанных шаровых мельницах ?

2. От чего зависит производительность размола в шаровой мельнице ?

3. Какие наименьшие частицы могут быть получены этим способом ?

4. Что такое критическая скорость вращения барабана шаровой мельницы ?
^ 2.1.6. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ.
Таблица измерений


№№

Время размола, мин

Масса порошка фракции 50 мкм, г

Отношение выхода от времени размола, г,мин


График зависимости выхода мелкой фракции от времени размола.




Рис.28. Примерный вид графика к

отчёту в лабораторной работе №9


^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10.
2.2. Изучение грануляции шихты окаткой.

Перед началом работы просеивают шихту через сито 060 и затем производят её грануляцию.

Грануляцию производят способом окатки на плоском поддоне из нержавеющей стали.

Принцип грануляции окаткой заключается в том, что частицы шихты заставляют перекатываться по поверхности плоского листа из нержавеющей стали. При этом частицы, как снежинки в снежном коме, слипаются друг с другом и перекатываются, образуя шарик из шихты. Размеры этого шарика зависят от амплитуды колебаний, времени грануляции, влажности шихты, типа пластификатора и других условий проведения процесса.

Увеличение амплитуды колебаний, их частоты и удлинение времени грануляции вызывают увеличение размеров гранул, которые иногда называют окатышами.

К увеличению размеров гранул приводит и увлажнение шихты.

В условиях производства грануляцию методом окатки чаще производят во вращающихся барабанах вроде тех, которые применяются в шаровых мельницах, но без загрузки шарами, либо в специальных наклонных барабанах, в которые шихта подается с одной стороны, а гранулят высыпается с другой. Встречаются и грануляторы с наклонным столом, по которому частицы порошка катятся вниз, комкуясь, окатываясь и образуя гранулы.

Для окатки порцию шихты масой около 1000 г насыпают в поддон, берут его двумя руками и энергично качают в горизонтальной плоскости с амплитудой качаний 200-250 мм и частотой 2-3 колебания в секунду в течение 15-20 сек. После этого шихту просеивают на ситах, отделяя частицы фракций -150+100, -200+150, -250+200, -300+250. Грануляцию и отсев шихты производят столько, чтобы набрать по 120-150 г шихты каждой фракции.

После получения трех-четырех фракций производят определение текучести гранулята.



Установка для определения текучести гранулята, аналогичная той, что применена для определения текучести порошков показана на рисунке

 
Рис.29. Порядок определения текучести.

1 - штатив, 2 - воронка, 3 - приёмный стакан.

А – установка воронки и засыпка порошка в воронку, Б – истечение порошка.


А Б

Устройство работает следующим образом.

Пальцем закрывают отверстие D = 2,5 мм воронки 2, заполняют ее сухим гранулятом в количестве 50 г, а затем открывают отверстие, одновременно включают секундомер и дают порошку истечь в емкость 3. Как только последние частицы порошка выпадут из отверстия, секундомер выключают. Испытания проводят пять раз и берут среднее арифметическое.

Затем испытания повторяют для каждой фракции.

^ 2.2.1. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание физических и технологических характеристик порошковых материалов, порядок выполнения работы, график зависимости текучести от фракционного состава и протокол испытаний.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
2.2.2. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 202-203.

Порошки металлические. Метод определения текучести. ГОСТ 20899-75
^ 2.2.3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Какие свойства порошков определяет текучесть ?

2. Какие свойства спеченных изделий определяет текучесть ?
2.2.4. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ
Таблица измерений имеет вид, показанный на рисунке


№ измерения

Фракция, мкм

Время истечения, сек

Среднее значение текучести, сек




Рис. 30. График зависимости теку-

чести от времени грануляции в от-

чёте к лабораторной работе №10

1   2   3   4   5   6



Скачать файл (9466 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации