Диссертация (Повышение эффективности модифицирования металла шва при сварке низколегированной стали под флюсом с металлохимической присадкой), страница 9

Врезультате только этим фактором, возможно, оказывать влияние на прочностьсвязей между частицами. Это обстоятельство подчеркнуло ограниченностьсуществующей технологии при данном способе смешивания и подтолкнуло кпоследующему поиску нового оборудования и методов смешивания, с помощьюкоторых, возможно, дополнительными факторами повысить прочность связеймежду частицами.Выводы по главе 21.

Применение низкоэнергетического смесителя типа «пьяная бочка» - необеспечиваетпрочногосцеплениямодифицирующейдобавкиTiO2счастицсповерхностью гранулята.2. Дляоценкипрочностисцеплениямодифицирующихповерхностью гранулята при их совместной механохимической обработке сдостаточной степенью воспроизводимости и удовлетворительной ошибкойэксперимента можно использовать величину привеса (массу модифицирующихчастиц связанных с гранулятом).3. Основными факторами,определяющимипрочность связей междучастицами в МХП, являются: концентрация модифицирующей добавки, энергиясмешивания и время обработки в смесителе.4. При изготовлении МХП в цилиндрическом смесителе «пьяная бочка»увеличение концентрации модифицирующей добавки повышает прочностьсцепления между частицами, это можно объяснить увеличением количества58модифицирующих частиц контактирующих и закрепляющихся на поверхностигранулята в единицу времени.5.

Время обработки и энергия смешивания не оказывают существенноговлияния на эту прочность. Это обстоятельство потребовало поиска новыхспособов получения МХП, обеспечивающих более высокую прочность междучастицами дополнительными факторами (энергией и временем смешивания) дляполучения более стабильного состава МХП.6. Проведена оценка влияния операции встряхивания на состав МХП,установлено, что для стабилизации состава МХП необходимо после смешиванияпроизводить встряхивание в течение 4-5 минут.59Глава 3.РАЗРАБОТКАТЕХНОЛОГИИМЕТАЛЛОХИМИЧЕСКОЙПРИСАДКИ,ИЗГОТОВЛЕНИЯОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙВЫСОКУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ СОСТАВА3.1.

Выбор рационального смесительного оборудованияИсследование существующей технологии и факторов, определяющихстабильность состава МХП, показало, что для образования прочных химическихсвязей модификатора с гранулятомнеобходимаболее высокая энергиямеханообработки смеси.Смесители, которые можно использовать для производства МХП, условноможно разделить на два класса:1) со свободным смешиванием компонентов (гравитационные) – эторазличные низкоэнергетические смесители, мешалки, «пьяные бочки» (Рис. 2.2);2) с принудительным смешиванием компонентов, в которых сообщаетсядополнительное ускорение компонентам смесей, и возможна реализациямеханосинтеза, и диффузионных процессов - это высокоэнергонапряженныепланетарные(Рис.3.1),барабанно-шаровыемельницы,различныедезинтеграторные установки (Рис.

3.2).а)б)Рис. 3.1. Планетарная мельница Pulverisette 5 фирмы Fritsch (а) и принцип еёработы (б).60а)б)Рис. 3.2. Дезинтеграторная установка (а) и принцип её работы (б).Тип оборудования для смешивания и режимы его работы определяютвеличину энергии, вводимой в МХП. В низкоэнергетических установках(смесителях) частицы смешиваются, падая с одной стенки сосуда на другую поддействием силы тяжести.

В этом случае гравитационное ускорение частиц непревышает 1g. Энергию смешивания можно изменять также введением всмеситель дополнительной массы в виде мелящих шаров, а также посредствомизмененияскоростиивременивращениябарабана(барабанно-шаровыемельницы).

Однако энергии, вводимой установками, работающими по этомупринципу, не достаточно для образования прочных связей между частицами МХПв процессе смешивания.С помощью дезинтегратора (Рис. 3.2), ключевым элементом которогоявляютсядвавращающихся навстречу другдругу ротора,оснащенныекомплектами съёмных зубьев, имеющих различную форму, посредствомуниверсальнойдезинтеграторно-активаторнойтехнологии,возможно,производить измельчение и активацию при сверхзвуковых скоростях соударениявстречных потоков обрабатываемых материалов, что обеспечивает получениечастиц заданного размера от 4 до 200 мкм. [84].

Однако, в связи с имеющимисяограничениямивышеуказаннойтехнологиипомаксимальнымразмерамсмешиваемых частиц до 0,5 мм, применить данную технологию для производства61МХП не получилось, т.к. размер частиц гранулята 2´2 мм. Данная технологияперспективна для механосинтеза частиц с размером менее 0,5 мм.В высокоэнергетических планетарных мельницах (Рис. 3.1) размольныестаканы вращаются вокруг собственных осей и, в то же время, по круговойтраекториивокругцентральнойосипланетарногодиска.Врезультатесмешиваемый материал и мелющие шары двигаются с ускорением до 60g черезразмольный стакан и соударяются с противоположной его стенкой (Рис.

3.1, б).Поэтому для разработки новой технологии получения МХП [85, 86, 87],(приложение П.9) использовали планетарную мельницу Pulverisette 5, фирмыFritsch,Германия,сотрудничествапредоставленнуюООО«НаноТехЦентр»врамкахнаучно-партнерскогоТамбовскогоГосударственногоТехнического Университета (г. Тамбов) (Рис. 3.1). Pulverisette 5 являетсяуниверсальной сборной лабораторной планетарной мельницей для быстрогосухого и мокрого помола до аналитической тонкости.

Она измельчаетнеорганические и органические пробы для анализа, контроля качества илииспытания материалов. При синтезе она служит для смешивания и гомогенизациисухих проб, эмульсий или паст. [88]. Технические характеристики планетарноймельницы Pulverisette 5 представлены в Таблице 6.Таблица 6.Макс.начальнаякрупностьКоличествоОбъемКоличествоСтепеньмест дляразмольныхзагружаемогоизмельченияразмольныхстакановматериаластаканов10 мм< 1 мкмПредполагается,что10-900 млвданной4установке,500 млвозможно,Числооборотов50-400об/минреализовыватьмеханический синтез частиц, с образованием прочных связей между частицами всоставе МХП.62Наши исследования изложенные в главе 2 [75, 76] показали, что получениеМХП в цилиндрическом смесителе типа «пьяная бочка», применяемом сегодня впроизводстве, не обеспечивает прочное сцепление частиц, т.к.

большая частьмодифицирующей присадки TiO2 (более 80%) теряется на этапе встряхивания [75].Количественную прочность сцепления модифицирующих частиц с гранулятомпредложено оценивать, используя разработанную в главе 2 методику, основаннуюна измерении величины привеса гранулята после совместного смешивания смодификатором [76]. Для увеличения прочности связей между компонентамиМХП и повышения её модифицирующей способности предложено вместонизкоэнергетическогосмесителяиспользоватьвысокоэнергетическуюпланетарную мельницу Pulverisette 5 (Рис. 3.1).3.2.

Анализ и сравнение существующей и предлагаемой технологииизготовления МХПТехнологическая цепочка при производстве МХП по разработаннойтехнологии (Рис. 3.3) отличается от существующей (Рис. 2.1) только типомсмесительного оборудования и тем, что вводится дополнительная операцияконтроля состава МХП с применением, изложенной в главе 2, методики оценкипрочностисвязеймеждукомпонентамиМХП.Существеннаясхожестьтехнологических цепочек является преимуществом для новой технологии попричине того, что не придется менять условия производства МХП, а операцияконтроляивысокоэнергетическоеоборудованиеоткрываютперспективувнедрения централизованного производства МХП в мостостроительной отрасли.63Рис. 3.3.

Новая технологическая цепочка производства и применения металлохимической присадки (МХП) приавтоматической сварке под флюсом64Операция контроля состава МХП (Рис. 3.4) необходима для достижениятребуемого состава МХП и состоит из следующих операций:Рис. 3.4. Технологическая цепочка контроля состава металлохимическойприсадки (МХП)1)Взвешиваниепредварительноподготовленных(очищеннойотржавчины и следов масла проволоки для гранулята, прокаленного диоксидатитана и гранулята при температуре 150°С в течение 2 часов) компонентов МХПи подготовка заданного соотношения гранулята и МХП перед смешиванием.2)Загрузка в смесительную ёмкость компонентов МХП в заданномсоотношении.3)Смешивание смеси на необходимых режимах, с последующейвыгрузкой полученной смеси из смесительной ёмкости.4)Удаление слабозакрепившихся частиц диоксида титана на поверхностигранулята путём встряхивания на вибросите с ячейкой 0,5×0,5 мм с частотой 1,6Гц.5)Взвешивание готовой смеси МХП.6)Сравнение с расчётным весом.