ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Измельчение твердых металлов из "Порошковая металлургия Изд.2 " Механическое измельчение компактных металлов широко распространено в порошковой металлургии. Этим способом можно превратить в порошок любой из металлов. [c.17] Под измельчением понимают уменьшение начального размера частиц материала путем разрушения их под действием внешних усилий, преодолевающих внутренние силы сцепления. Измельчение дроблением, размолом или истиранием, являясь старейшим методом перевода твердых веществ в порошкообразное состояние, может быть или самостоятельным способом получения металлических порошков, или дополнительной операцией при других способах их изготовления. Наиболее целесообразно применять механическое измельчение при производстве порошков хрупких металлов и сплавов, таких как кремний, бериллий, сурьма, хром, марганец, ферросплавы, сплавы алюминия с магнием и др. Размол вязких пластичных металлов (цинк, медь, алюминий и т. п.) затруднен, так как они в большей степени расплющиваются, а не разрушаются. Наибольшая экономическая эффективность достигается при использовании в качестве сырья отходов, образующихся при обработке металлов. [c.18] При измельчении комбинируются раздавливание и удар (при получении крупных частиц), истирание и удар (при тонком измельчении). При дроблении твердых тел затрачиваемая энергия расходуется на упругую и пластическую деформации, на теплоту и образование новых поверхностей, которое и является конечной целью размола. Процесс деформации твердых тел заключается в том, что под действием внешних сил в наиболее слабых местах тела образуются замкнутые или начинающиеся на поверхности мельчайшие трещины. При прекращении внешнего воздействия трещины под действием молекулярных сил могут смыкаться ( самозаживляться ) и тело подвергается лишь упругой деформации. Разрушение наблюдается в том случае, когда трещины настолько увеличиваются, что пересекают твердое тело по всему его сечению в одном или нескольких направлениях. В момент разрушения напряжения в деформирующемся теле превышают некоторое предельное значение (предел прочности материала), упругая деформация сменяется деформацией разрушения и происходит измельчение. [c.18] Операцию механического измельчения часто совмещают с операцией приготовления смесей порошков. Среди рассматриваемых механических методов получения порошков наибольшее распространение получили два обработка металлов резанием с получением мелкой стружки или опилок дробление металла в шаровых, мо-лотковых, вихревых и других типах мельниц. [c.19] Предусмотренное по первому из этих способов специальное получение стружки или опилок для дальнейшего изготовления из них изделий невыгодно и поэтому на практике используется крайне редко. Однако образующиеся при обработке металлов резанием отходы в виде мелкой стружки и опилок целесообразно использовать для дальнейшего измельчения в шаровых, вихревых и других аппаратах. [c.19] Порошок магния с хлопьевидными частицами можно получить при царапании компактного магния стальными щетками. Применяемая для этих целей так называемая кратцмашина представляет собой металлический вращающийся барабан, на поверхности которого укреплена царапающая лента. Барабан диаметром 200 мм вращается с окружной скоростью на поверхности около 17 м/с. Магниевая плита шириной 350 и толщиной 40 мм подается в установку через специальное отверстие и прижимается к царапающей ленте. Равномерность истирания достигается применением непрерывного возвратно-поступательного движения плиты. Крупность порошка может регулироваться диаметром щетки, числом и толщиной зубьев на ней, а также скоростью подачи магниевой плиты. В зависимости от крупности порошка суточная производительность такой машины составляет 30—40 кг. Минимальный размер частиц магниевого порошка, получаемого на такой машине, составляет 220 мкм. Если требуется более тонкий порошок, то применяют дополнительное измельчение в специальных шаровых мельницах в среде углекислого газа. [c.20] Порошок магния можно Получить обработкой компактного магния на фрезерных станках специальной конструкции. Примерная схема технологического процесса получения порошка магния с использованием фрезерных станков изображена на рис. 1. Основной операцией технологического цикла является процесс фрезерования на станках, заключающийся в комбинированном снятии мелкой стружки сразу двумя фрезами — вертикальной и горизонтальной. Конструкция станка позволяет вести фрезерование при больших скоростях (порядка 30— 40 м/с) и обеспечивает получение порошка со степенью измельчения до 90 мкм в довольно широких пределах в зависимости от режима работы станка. Порошок, полученный после фрезерования, не требует дополнительного измельчения в шаровой мельнице, что значительно упрощает всю технологию производства. Сырьем для производства порошка служит чушковый магний марок МГ-1 и МГ-2, содержащий соответственно 99,9 и 99,8% магния. [c.20] Отфрезерованный порошок отсасывается в циклон и через шлюзовой затвор поступает на вибрационный грохот для разделения на фракции. Мелкие частицы порошка, не осевшие в циклоне, проходят через сепаратор и улавливаются самоочиш,ающимся масляным фильтром, а очищенный от пыли воздух отводится наружу. Отходы от фрезерования прессуют в брикеты и подвергают повторной переплавке. [c.21] Для получения порошков по второму способу применяют различные типы молотковых, шаровых, вихревых и других мельниц, толчеи и т. п. [c.22] Измельчение дроблением, размолом и истиранием может быть или самостоятельным способом превращения материала в порошок, или дополнительной операцией при других способах его изготовления. Выбор аппаратуры и режим работы определяются как свойствами и состоянием измельчаемого металла, так и требуемой формой и размером получаемых металлических частиц. [c.22] Но не только конструкция мельницы оказывает влияние на интенсивность и механизм размола. Решающую роль здесь играют скорость вращения мельницы, число и форма размольных тел, объем загруженных материалов, продолжительность и среда размола. [c.22] Одиночный шар весом Р в мельнице на поверхности барабана, вращающегося со скоростью V м/с, в точке m будет находиться под действием центробежной силы инерции, равной Pv /gR, где g — ускорение силы тяжести, R — внутренний радиус барабана мельницы. [c.23] При угле подъема а сила собственного веса шара может быть разложена на силу, направленную по радиусу, Р sin а, и на касательную Р os а. [c.23] Для повышения эффективности измельчения на практике обычно берут скорость вращения барабана мельницы, равную 75—80% от критической. [c.24] На процесс измельчения большое влияние оказывают также масса шаров и соотношение между размерами шаров и кусков измельчаемого материала. [c.24] Из практики известно, что при скорости вращения барабана 0,75 Лкр оптимальная масса стальных шаров составляет 1,7—1,9 кг/л объема мельницы. Количество загружаемого на размол материала должно быть таково, чтобы после начала измельчения его объем не превышал объема пустот (зазоров) между размольными телами. Если материала будет больше, то часть его, не-вмещающаяся в зазоры, измельчается менее интенсивно, так как в каждый данный момент она не подвергается истирающему воздействию размольных тел. Кроме того, уменьшается объем свободного пространства в барабане и затрудняется свободное падение размольных тел, что также снижает интенсивность измельчения. Обычно соотношение между массой размольных тел и измельчаемого материала составляет 2,5—3. При интенсивном измельчении это соотношение увеличивается до 6—12 и даже большей величины. В случае, когда плотности измельчаемого материала и размольных тел близки (например, размол стальной стружки стальными шарами), указанное соотношение должно составлять 5—6. [c.24] Коэффициент заполнения ф мельницы не должен превышать 0,4—0,5, так как при больших значениях ф шары сталкиваются друг с другом, теряя энергию, и не производят достаточно эффективного измельчающего действия. При меньшей загрузке резко снижается эффективность измельчения. [c.24] Производительность шаровых мельниц во многом зависит от их размеров и от характера измельчаемого материала. Чтобы интенсифицировать процесс размола, особенно в случае измельчения хрупких материалов, размол производят в жидкой среде, которая препятствует распылению материала и обратному слипанию тонких частиц за счет диэлектрических свойств. Кроме того, проникая в микротрещины, жидкость создает большое капиллярное давление, что способствует измельчению. [c.25] Жидкость также уменьшает трение как между шарами, так и между частицами размалываемого материала, благодаря чему интенсифицируется их перемещение относительно друг друга. Жидкой средой обычно служат спирт, ацетон, жидкие масла, вода, некоторые углеводороды и пр. Полезный эффект от размола в жидкости усиливается при добавке к ней поверхностно активных веществ (ПАВ). Количество жидкости должно быть таким, чтобы она смогла закрыть верхний уровень шаров в мельнице, обычно оно составляет 0,15—0,25 л жидкости на 1 кг размольных тел. [c.25] Длительность размола колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Для предотвращения быстрого износа стенок барабана и загрязнения в результате этого размалываемого материала применяют футеровку внутренних поверхностей мельниц износостойкими материалами марганцовистыми сталями, твердыми сплавами, наплавочными материалами и т. п. [c.25] Вернуться к основной статье