Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 24

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 24)

Однако, иногда механический размол наиболееприемлем, даже если исходное сырьё не является отходами производства. Например, получение порошков из хрупких материалов (кремний, бериллий), порошков бронзы или легированных сплавов заданного химического состава.В основе измельчения лежит ударное, скалывающее и истирающее действиетак называемых мелющих тел, стенок измельчающих устройств и самойразмалываемой массы. При дроблении твердых тел происходят упругие и пластические деформации, в процессе которых зарождаются и накапливаютсямикротрещины, приводящие к образованию новых поверхностей раздела и разрушению тел.

Размолу легко поддаются хрупкие непластичные материалы(кремний, марганец, различные тугоплавкие соединения). Значительно хужеподдаются размолу пластичные металлы (медь, цинк), которые при размолерасплющиваются и даже слипаются.Общая схема получения порошков механическим измельчением обычносостоит из следующих операций:– подготовка шихты, состоящая в предварительном грубом дроблении, получении стружки, приготовлении сечки (малых кусков проволоки);– измельчение шихты в различного вида мельницах;– отжиг порошка для снятия наклёпа.Для грубого дробления обычно используются щековые, молотковые, конусные и валковые дробилки, которые ничем не отличаются от дробилок, применяемых в горнорудной промышленности.

Размер частиц, получаемых послегрубого дробления составляет 1 – 10 мм.Окончательный размол и получение металлического порошка проводится вшаровых, вибрационных, вихревых, планетарных мельницах.Простейшим аппаратом, используемым для получения тонких порошков,является шаровая мельница, которая представляет собой металлический цилиндрический барабан, внутри которого находятся размольные тела, чаще всегостальные или твердосплавные шары, и измельчаемый материал. При вращениибарабана с различной скоростью возможно различное движение шаров и, следовательно, несколько режимов измельчения (рисунок 47).При небольшой скорости вращения барабана происходит скольжение шаровпо поверхности вращающегося барабана (рисунок 47, положение 1).

В этомслучае материал истирается между внешней поверхностью массы шаров, котораяведёт себя как единое целое, и стенкой барабана. Эффективность размола приэтом мала. Такой режим часто применяется при смешивании разнородныхматериалов.При увеличении числа оборотов барабана шары поднимаются на некоторуювысоту вместе с вращающейся стенкой барабана, вследствие трения шаров остенку, и затем скатываются по наклонной поверхности массы шаров (рисунок 47,положение 2). Измельчение материала в этом случае происходит междуповерхностями трущихся шаров.

Интенсивность истирания материала увеличивается.При ещё большем числе оборотов шары поднимаются на значительнуювысоту и падают вниз, производя дробящее действие, которое дополняет истирающее воздействие на материал (рисунок 47, положение 3). Это положениеявляется наиболее интенсивным режимом размола.При дальнейшем увеличении вращения барабана центробежная сила возрастает, и шары начнут вращаться вместе с барабаном (рисунок 47, положение 4).При этом материал перестаёт измельчатся. Такая скорость вращения называетсякритической ( Vкр. ).Рассмотренные выше режимы измельчения характеризуются следующимиоборотами барабана:– режим скольжения при 0,2 Vкр. ;– режим перекатывания при 0,4 – 0,6 Vкр. ;– режим наиболее интенсивного измельчения при 0,75 – 0,8 Vкр. .Приведённые соотношения справедливы при загрузки мельницы размалывающими телами в объёме 40 – 50% от объёма мельницы.Соотношение между истирающим и дробящим действием шаров определяется отношением диаметра барабана (D) к его длине (L):D– при отношении = 3 − 5 преобладает дробящее действие размольных тел;LD– при отношении ≤ 3 – истирающее.LНа процесс измельчения большое влияние оказывает общая масса размольных тел.

Оптимальным является 1,7 – 2,0 кг. размольных тел на 1 л. объёмабарабана мельницы.Количество загружаемого на размол материала влияет на интенсивностьизмельчения и должно быть таково, чтобы заполнить объём зазоров между размольными телами. Если материала будет больше, то часть его, не вмещающаяся взазоры, измельчается менее интенсивно, так как в этом случае она не подвергается истирающему действию размольных тел. Кроме этого, уменьшается объёмсвободного пространства в барабане и затрудняется свободное падениеразмольных тел, что также снижает интенсивность измельчения.

Практическисоотношение между массами размольных тел и измельчаемого материала составляет 2,5 – 3.Чтобы интенсифицировать процесс размола, особенно при измельчениихрупких материалов, его проводят в жидкой среде, которая препятствует распылению материала и обратному слипанию образующихся тонких частиц. Крометого, проникая в микротрещины, жидкость создаёт большое капиллярноедавление, что способствует измельчению. Количество жидкости при размоледолжно составлять 0,4 л. на 1 кг. размалываемого материала.Длительность размола составляет от нескольких часов до нескольких суток.В порошковой металлургии в большинстве случаев используются шаровыемельницы с периодической загрузкой и разгрузкой.

Могут использоватьсямельницы с центральной разгрузкой через полую цапфу (рисунок 48, а), с торцевой разгрузкой через диафрагму, представляющую собой поперечную решетку,установленную у разгрузочного конца барабана (рисунок 48, б), или спериферической разгрузкой через щели в барабане и окружающее его цилиндрическое сито (рисунок 48, в). Иногда применяются шаровые мельницы,работающие по замкнутому циклу совместно с классификатором, отделяющимнедоизмельчённый продукт после выхода из мельницы и возвращающим его наповторное измельчение.За последнее время в порошковой металлургии всё чаще стали использоваться вибрационные мельницы (рисунок 49), обеспечивающие тонкое измельчение при минимальной затрате энергии посредством очень частых, но сравнительно слабых ударов по частицам материала.

При этом возникают ударные,сжимающие и срезывающие усилия переменной величины, приводящие к усталостному разрушению частиц.Дебалансный вал вибратора при вращении вызывает круговые колебаниякорпуса мельницы, загруженного на 75 – 90% размольными телами и измельчаемым материалом. Корпус мельницы опирается на пружины, амортизирующиедействия инерционных сил.

Частота колебаний корпуса соответствует числуоборотов вала, которое составляет 1000 – 3000 об/мин. Размольные тела иизмельчаемый материал, получая частые импульсы от стенок корпуса, совершаютсложное движение. Под воздействием соударений, вращений и скольженийразмольных тел материал интенсивно измельчается. При работе мельницыпроисходит непрерывная циркуляция размольных тел и измельчаемого материала.Вибрационные мельницы могут работать периодически и непрерывно.Эффективность размола в них в несколько раз выше, чем в шаровых вращающихся мельницах.Для тонкого измельчения трудноразмалываемых материалов в настоящеевремя широко применяют планетарные центробежные мельницы, в которых вкачестве размольных тел используются шары (рисунок 50).

Основнымиэлементами конструкции мельницы являются корпус-шкив с обоймами,основание и кожух. Корпус-шкив представляет собой сварную конструкцию сцентральной осью, вокруг которой расположены шесть гнёзд для подшипниковобойм и три для крепления осей промежуточных зубчатых колёс. На концах осейобойм расположены зубчатые колёса, соединенные с промежуточнымизубчатыми колёсами, и противовесы, обеспечивающие более равномерное распределение нагрузки на подшипники. Ось корпуса-шкива вставлена в сидение нанеподвижном стакане центрального подшипника. На шпонке этого стаканаукреплено неподвижное зубчатое колесо. Оси промежуточных зубчатых колёс вкорпусе-шкиве закреплены неподвижно.

Каждое промежуточное колесо соединено с зубчатыми колёсами двух соседних обойм и передаёт им вращение отцентрального неподвижного колеса.Разлом материала осуществляется следующим образом. Приводится вовращение корпус-шкив, оси промежуточных зубчатых колес и обоймы. Закреплённые в обоймах барабаны вращаются вместе с корпусом-шкивом и одновременно вокруг своей оси. Во время вращения масса размольных шаров располагается около стенки барабана по сегменту, форма и положение которого не меняется во вращении.

Кроме того, каждый шар движется по окружности, центромкоторой является ось барабана. Таким образом сложное движение шаров,сопровождается их перекатыванием, приводит к интенсивному измельчениюматериала за счет истирания и ударного воздействия сталкивающихся друг сдругом шаров и частиц материала. По сравнению с другими шаровыми мельницами размол в планетарных центробежных мельницах осуществляется интенсивней в сотни раз.Для измельчения в порошок пластичных материалов используются вихревыемельницы, в которых предложен процесс, основанный на том принципе, чторазрушающие удары производят сами частицы измельчаемого материала.

Приэтом устраняются обычные загрязнения материалом шаров и стенок мельницы.Мельница (рисунок 51) состоит из рабочей камеры, в которой расположеныпропеллеры или билы, вращающиеся в противоположных направлениях привысоких, но обязательно равных скоростях. При этом создаются двапротивоположно направленных воздушных или газовых потоков, которыеувлекают за собой частицы порошка.

Характеристики

Список файлов книги