Вдосконалення технології виготовлення матеріалів триботехнічного призначення із відходів машинобудівного виробництва

Предмет:

Технологія

Тип роботи:

Автореферат

К-сть сторінок:

33

Мова:

Українська

Оцінка:

застосовували відновлювальний відпал у захисному середовищі водню та ендогазу.

Форма частинок порошку стає більш овальна, не має гострих кутів і тонких нитковидних ділянок (рис. 1, б).

а) б)

Рис. 1. Порошок сталі ШХ15 отриманий із шліфошламу: а – після магнітної сепарації; б – після обкатування-подрібнення

Форма частинок порошку після відновлювального відпалювання змінюється незначною мірою (рис. 2). Зміна форми часток на цьому етапі технологічного процесу обумовлена вигорянням залишків МОР, газів та оксидів, які містяться в закритих порах первинних часток і які „відкрилися” в результаті їх подрібнення.

а) б)

Рис. 2. Форма часток порошку:

а – після обкатування-подрібнення; б – після відпалу

За результатами аналізу гранулометричного складу (рис. 3), переважна кількість частинок порошку містяться в діапазоні фракцій -0, 2... +0, 05. Це забезпечується режимом, який, з одного боку, виправляє форму часток і, з другого – їх подрібнює. Досягається він частотою обертання млина (0, 75... 0, 8) =77, 1хв-1, де .

Подрібнення часток порошку здійснюється за двома механізмами.

Перший – крихке руйнування, якому сприяє наявність залишків абразивних матеріалів у вигляді включень на поверхні частинок, що виступають як концентратори напруг. Реалізація цього механізму забезпечується ударною дією куль.

Другий – пов’язаний з пластичними деформаціями частинок порошку і зумовлений стираючою дією сталевих куль.

Рис. 3. Зміна гранулометричного складу порошків після 8-х годин подрібнення для порошку отриманого після переробки шламу – С, З і С+З порошків

За рахунок зміни форми частинок порошку покращуються його технологічні властивості: насипна густина 2, 1-2, 3 г/см3, пікнометрична густина збільшується (з 6, 12г/см 3 до 6, 86 г/см3), текучість порошку визначена через кут дійсного нахилу – 300. В результаті дослідження встановлено, що після відновлення гранулометричний склад та насипна густина порошку практично не змінюються. Відновлені порошки за хімічним складом в основному наближені до складу підшипникової сталі.

З метою прогнозування за оптимізацією технології подрібнення проведено перевірку зміни подрібнення залишку порошку від його кількості в млині.

Доведено, що найбільш точно процес подрібнення порошку сталі ШХ15, отриманого із шліфошламів, з частинками, деформованими в різних напрямах, із сильно розгалуженою поверхнею, математично описує рівняння кінетики проф. К. А. Разумова. Дане рівняння ґрунтується на припущенні про пряму пропорційність залежності між продуктивністю млина і кількістю крупного класу: , де R – кількість великого не подрібненого класу в матеріалі подрібнення, що рівне залишку на ситі до моменту часу t, % або долі од. ; t – час подрібнення; k – постійний параметр, що залежить від умов подрібнення та властивостей матеріалу, який подрібнюється; m – відносна подрібнюваність залишку, тобто відношення подрібнюваності залишку в любий момент часу до подрібнюваності в початковий момент.

Параметр характеризує властивості подрібнювального матеріалу (міцність і подрібнюваність) і сам процес, його значення для даного матеріалу і класу є сталим. Параметр характеризує швидкість подрібнення в початковий момент, визначає нахил кінетичної кривої до осі абсцис на початку процесу і, як наслідок цього, вигляд кривої впродовж інших періодів подрібнення. Параметр k прямим чином залежить від розмірів млина, способу подрібнення, набору і величини куль і т. п.

Правомірність використання рівняння кінетики проф. К. А. Разумова перевірялося для різних класів порошків сталі ШХ15. Було доведено, що вони адекватно описують процес подрібнення, як для окремих класів (рис. 4) так і для порошків без попередньої класифікації (рис. 5).

Відхилення між розрахунковими та експериментальними даними є мінімальними, в середньому до 1%. Встановлено, що результати подрібнення не залежать від розмірів розмельних тіл за умови подрібнення з однаковим їх масовим числом, при однакових режимах та часі подрібнення. Таким чином подрібнення порошку здійснюється за рахунок частинок великих розмірів (фракція1, 6-1, 0) і меншою мірою частинок середніх розмірів. Це призводить до більш однорідного складу шихти за розмірами і формою. Практично 90% частинок перебувають в діапазоні -0, 063 + 0, 05 мм, оскільки форма частинок стає наближеною до регулярної.

Рис. 4. Кінетика подрібнення матеріалу за класом 005

Рис. 5. Залежність залишку порошку R від терміну подрібнення

Для інтенсифікації процесу подрібнення на обертальний рух млина накладали вібрації. Для цього було виготовлено спеціальний пристрій в якому реалізовано процес подрібнення порошку за умови поєднання обертального руху млина, із розмольними тілами, з вібрацією. Під час вібраційного обкатування-подрібнення проходить інтенсивне перемішування порошку із розмольними тілами, порошок більш рівномірно перерозподіляється між кульками та ймовірність руйнування частинок порошку зростає. В результаті розподіл порошку за фракціями є більш рівномірний (рис. 6). Накладання вібрації пришвидшує процес подрібнення в 1, 5-2 рази за рахунок стираючої та ударної сили розмелюючих тіл.

а) б)

Рис. 6. Гранулометричний склад порошку під час обкатування-подрібнення з похилою віссю обертання млина:

а – без вібрації; б – з вібрацією

У четвертому розділі вивчали структуру і фізико-механічні властивості композиційних матеріалів на основі порошку сталі ШХ15, а також вплив на них технологічних параметрів: тиску пресування, температури спікання, середовища спікання та інші, введення до складу композиту