6/23/2015 PROPRIETATILE MATERIALELOR GRANULARE.

http://www.scritub.com/tehnica­mecanica/PROPRIETATILE­MATERIALELOR­GRA92199192.php 1/5

ALTE DOCUMENTEInstalatia experimentalaDETERMINAREA ORDINULUI PARŢIAL DEREACŢIEVerificari inaintea inchideriiAmplificator 1x100WCIRCUITE LOGICE SECVENŢIALEEXPERTIZĂ PRIVIND PROTECŢIA TERMICĂCentrale electriceTarifele de transport aerianNTSM la asamblarea angrenajelor de roti dintateStandard 2 ­ Standarde Internationale de Evaluare

Search

Username / Parola inexistente

email ••••••

Login Am uitat parola x Creaza cont nou

Home Exploreaza Upload

AdministratieArta culturaBiologieCasa gradinaDiverseEconomieGeografieGradinitaIstorieJurnalismLimbaLiteratura romanaManagementMedicinaPersonalitatiProfesor scoalaSociologieStiintaTehnica mecanicaAuto

Timp liber

PROPRIETATILE MATERIALELOR GRANULARE.tehnica mecanica

MATERIALE sI TEHNOLOGII PRIMARE 1.

LUCRAREA DE LABORATOR NR. 11.

PROPRIETĂŢILE MATERIALELOR GRANULARE.

În tehnica actuala sunt utilizate în domenii foarte variateproduse metalurgice obtinute printr­o tehnologie principial deosebitade tehnologia clasica, bazata pe turnarea materialului metalic însemifabricate sau în lingouri care sunt supuse ulterior deformariiplastice. Aceasta alternativa este oferita de metalurgia pulberilor,în care produsele se obtin din pulberi metalice amestecate uneorisi cu pulberi nemetalice si/sau lianti, prin procedee de presare si încalzire fara topire (sinterizare). Obtinerea pieselor prin metalurgiapulberilor este utilizata pe scara larga pentru :

­ producerea pieselor mici si cu forme complicate a carorobtinere prin turnare nu este rentabila nici din punct de vedere alconsumurilor (de materiale, manopera etc.) nici din punct de vedereal preci 19219j919t ziei;

­ producerea pieselor care prin natura functionarii trebuie saaiba o structura poroasa (filtre, diafragme, cuzineti cu autolubrifiere);

­ obtinerea în stare pura a metalelor si aliajelor greufuzibile, materiale la care topirea si turnarea nu numai ca suntdificil de realizat dar conduc la o impurificare inadmisibila;

­ obtinerea unor materiale ai caror componenti nu se aliaza în mod natural (pseudoaliaje pentru contactede tip W ­Ag, W ­ Cu, Mo ­ Ag, Mo ­Cu, materiale metalice grafitate de tip Cu ­ grafit, Fe ­ grafit, bronz ­ grafit si cermeturi care asociaza în structura lor o faza metalica ductila cu o faza ceramica refractara si dura ­ oxizi,carburi s.a.).

11.1 Obtinerea si caracteristicile pulberilor metalice

Deoarece majoritatea metalelor nu sunt fragile pentru a putea fi aduse în stare de pulbere prin sfarâmare si macinare, pentru obtinerea pulberilor metalice sunt necesare metode speciale. Printre acestea se numara:

­ metode chimice ca de exemplu precipitarea din solutii apoase pentru obtinerea pulberii de Cu, Fe, Ni, Ag,Sn, folosind ca reducator hidrogenul sau un metal reactiv (Al, Zn). Pulberile obtinute prin metode chimice suntfoarte fine, moi si cu tendinta de aglomerare;

­ metode fizico ­ chimice ca de exemplu: electroliza solutiilor apoase pentru obtinerea pulberii de Cu sauelectroliza sarurilor topite pentru obtinerea pulberii de Zr; reducerea cu hidrogen la temperaturi înalte a oxizilor sauoxalatilor aplicata pentru obtinerea pulberii de Fe, Ni, Co, Cu, sau descompunerea carbonililor metalici si condensarea vaporilor metalici rezultati. Pulberile obtinute prin metode fizico ­ chimice sunt foarte pure, cu finetereglabila, ­ de obicei foarte fine (0,1 ... 10 m) ­ si cu aptitudine buna de presare;

­ metode fizico ­ mecanice, ca de exemplu, granularea prin agitare în timpul solidificarii sub racire fortataaplicata pentru obtinerea pulberii de Al, Cd, Zn, Sn. În aceasta categorie intra si metoda cea mai rapândita pentruobtinerea pulberilor metalice si anume metoda atomizarii sau pulverizarii. Prin aceasta metoda un jet de metallichid iesit dintr­o duza fina este divizat în picaturi fine si se solidifica rapid sub actiunea unui curent de gaz, aercomprimat sau abur. Pulberile obtinute prin granulare si atomizare au forma apropiata de cea sferica, granulatiade ordinul zecilor de microni si suprafata putin oxidata superficial.

­ metode mecanice , care includ macinarea uscata si macinarea umeda; aceste metode sunt aplicabilemetalelor si aliajelor fragile (Mn, Cr, Sb, Bi, si aliaje magnetice). Pulberile obtinute prin metode mecanice augranulatie mare, sunt durificate si au aptitudine redusa de presare, dar aceasta poate fi uneori ameliorata printratament termic.

Proprietatile produselor obtinute prin metalurgia pulberilor precum si procesele care se produc în etapelede fabricatie (presare ­ sinterizare) sunt determinate de caracteristicile dimensionale si de forma ale particulelorde pulbere. Aceste caracteristici conditioneaza suprafata specifica si reactivitatea fizico ­ chimica marita amaterialului în stare pulverulenta.

11.1.1 Caracteristicile superficiale ale materialelor purverulente

Pulberile reprezinta o stare avansata de divizare a materialelor, cu particule neconsolidate, discrete, dedimensiuni submilimetrice, caracterizate printr­o crestere enorma a ariei suprafetei specifice.

6/23/2015 PROPRIETATILE MATERIALELOR GRANULARE.

http://www.scritub.com/tehnica­mecanica/PROPRIETATILE­MATERIALELOR­GRA92199192.php 2/5

Aria suprafetei specifice a unui material constituit din particule de dimensiune d, reprezinta sumasuprafetelor particulelor din unitatea de volum (suprafata specifica Sv) sau din unitaatea de masa (suprafataspecifica Sm). Relatia între dimesiunea particulelor si aria suprafetei specifice a materialului este :

SvSp nv sau SmSp nm

unde Sp reprezinta suprafata exterioara a unei particule, iar nv si nm numarul de particule al caror volum însumateste egal cu unitatea sau a caror masa însumata este egala cu unitatea. Se demonstreaza usor ca în cazulparticulelor de forma geometrica regulata (sferica sau cubica) suprafata specifica este independenta de formaparticulei si este data de relatia:

Sv 6/d cm2/cm3 respectiv Sm 6/d cm2/g

Pentru particule de forma neregulata, deviatia de la forma sferica sau cubica este luata în consideratie prinintroducerea unui factor de forma supraunitar, asa încât expresia suprafetei specifice devine:

Sv 6/d cm2/cm3 respectiv Sm 6/d cm2/g

Întrucât factorul de forma creste cu cât se accentueaza neregularitatea formei particulelor de pulbere,rezulta ca suprafata specifica a unui material pulverulent este cu atât mai mare cu cât dimensiunea particuleloreste mai mica si forma lor mai neregulata.

Dimensiunea particulelor este exprimata prin diametrul d, daca particulele sunt echidimensionale sau prindiametrul echivalent de, pentru particulele de forma neregulata. Diametrul echivalent se defineste ca diametrulsferei cu acela si raport suprafata/volum ca si particula data de forma neregulata, deci :

de d/

Determinarea dimensiunii particulelor din material pulverulent se efecteaza prin metode adecvate marimiiacestora. Pariculele grosiere pot fi masurate prin cernere prin site standardizate, în gama de dimensiuni pâna la38 m. Particulele sub aceasta dimensiune pot fi masurate microscopic sau prin masurarea vitezei desedimentare, conform ecutiei Stokes :

unde r este raza particulei în suspensie; 1 si 2 ­ densitatea particulei, respectiv a mediului; ­ vâscozitateamediului; g ­ acceleratia gravitationala.

În general pulberea obtinuta printr­o anumita metoda nu are particulele riguros de aceeasi dimensiune, ciprezinta o varietate de dimensiuni. Caracterizarea optima a pulberii din punct de vedere dimensional este facutaîn acest caz prin analiza granulometrica. Un exemplu de astfel de analiza este prezentat în figura 11.1. Pentru opulbere constituita dintr­un amestec de particule de diverse dimensiuni, suprafata specifica se determina ca medieponderata a suprafetei specifice a diverselor fractii granulometrice.

Rolul suprafetei specifice în determinarea comportarii pulberilor rezulta din natura fizica speciala asuprafetelor libere. Terminarea brusca a retelei cristaline conduce la un aranjament deosebit al atomilor din stratulsuperficial, care cu orbitalele lor numai pe jumatate completate, tind sa atraga alti electroni. Aceasta conduce la oreactivitate marita a suprafetei si sta la baza unor fenomene ca adsorbtia, cataliza, coroziunea, oxidarea,germinarea si cresterea cristalelor. De asemenea terminarea brusca a retelei cristaline conduce la formarea anumeroase imperfectiuni structurale. Aceste imperfectiuni de pe suprafata libera a particulelor sunt consecintadevierii atomilor din pozitiile lor ideale ale retelei cristaline, creindu­se astfel dislocatii, defecte de împachetare,muchii, trepte, intrânduri s.a. , figura 11.2. La ridicarea tempraturii un numar din ce în ce mai mare de atomiparasesc suprafata accentuând rugozitatea acesteia. În acest mod se creeaza chiar pe suprafetele presupuseplane, trepte a caror adâncime este de ordinul zecilor sau chiar sutelor de diametre atomice. Aspectul rugos alsuprafetelor libere, caracterizat prin prezenta defectelor superficiale si starea de nesaturare electronica a atomilordin stratul superficial sunt cauzele reactivitatii marite, care conditioneaza interactiunile dintre suprafetele libere dinmaterialele pulverulente si substantele gazoase sau lichide cu care vin în contact sau chiar interactiunile întreparticulele solide din pulbere.

Figura 11.1 Histograme ale distributiei granulometrice

a ­ material cu gama larga de dimensiuni ale particulelor;

6/23/2015 PROPRIETATILE MATERIALELOR GRANULARE.

http://www.scritub.com/tehnica­mecanica/PROPRIETATILE­MATERIALELOR­GRA92199192.php 3/5

b ­ material cu gama îngusta de dimensiuni ale pariculelor

Figura 11.2 Modelul imperfectiunilor de pe suprafata libera a unui cristal

11.1.2 Modul de împachetare a particulelor în materialele pulverulente

Modul de aranjare reciproca în spatiu a particulelor dintr­o pulbere este numit mod de împachetare. Gradulde împachetare poate fi caracterizat cantitativ prin densitatea aparenta si marimile conexe cum sunt volumulspecific aparent, densitatea relativa, volumul relativ si porozitatea.

Densitatea aparenta a este raportul dintre greutatea, G unei cantitati de pulbere în stare simplu varsatasau dupa tasare si volumul, V ocupat (volum care include atât particulele cât si golurile) :

a G/V , g/cm3.

Volumul specific aparent Va este volumul unitatii de masa de pulbere în stare simplu varsata sau tasata si este egal cu inversul densitatii aparente.

Densitatea relativa r este raportul dintre densitatea aparenta a pulberii si densitatea materialului respectivcompact. Aceasta marime are evident, totdeauna valori subunitare; din acest motiv densitatea relativa estenumita si fractie de împachetare f:

r f a/

Volumul relativ Vr este inversul densitatii relative si are totdeauna valori supraunitare; volumul relativexprima de câte ori volumul ocupat de materialul pulverulent este mai mare decât volumul ocupat de aceasicantitate de material compact :

Vr 1/r /a

Porozitatea sau fractia de goluri reprezinta raportul între volumul golurilor Vg si volumul aparent alpulberii Va (acesta din urma încluzând atât volumul golurilor Vg cât si volumul particulelor de pulbere Vp):

Vg/Va sau 1­ r

Realizarea unui mod de împachetare dens a particulelor de pulberi presupune o mobilitate reciproca marea particulelor. Aceasta mobilitate a pulberii este caracterizata cantitativ prin viteza de curgere, care se exprimaprin cantitatea de pulbere care se scurge în unitatea de timp în anumite conditii printr­un orificiu calibrat. Din punctde vedere tehnologic viteza de curgere a pulberilor determina tipul de umplere a matritelor pentru presare si influenteaza productivitatea în instalatiile automate.

Toate marimile enumerate, care caracterizeaza gradul de împachetare al particulelor într­o pulbere, depindde forma si dimensiunile particulelor precum si de starea suprafetei particulelor.

Particulele sferice de aceasi dimensiune se împacheteza în mod compact la fel ca atomii în retelelecristaline de maxima compactitate (CFC, HC), porozitatea teoretica fiind de 26 %. Practic însa modul deîmpachetare al particulelor este mai putin compact, porozitatea atingând valori de 35 ... 45 %. Aceasta sedatoreaza rugozitatii suprafetei libere a particulelor de pulbere si reactivitatii lor superficiale, care favorizeazaadeziunea între particule cu împiedicarea miscarii reciproce libere care sa le permita aranjarea în modul cel maicompact. Pe masura ce dimensiunea particulelor pulberii scade, suprafata specifica creste si ca urmarefenomenele de frecare si adeziune devin mai importante. Acest lucru are are ca efect formarea unor aglomeratecare la rândul lor se asociaza în agregate , figura 11.3.

Aglomeratele sunt grupari de particule de pulberi legate între ele prin forte superficiale de adeziune. Încazul formarii aglomeratelor gradul de împachetare în materialul pulverulent si viteza de curgere a acestuia suntdeterminate de dimensiunea, distributia si forma aglomeratelor si nu de dimensiunea si forma particulelorindividuale de pulbere.

Agregatele sunt grupari de aglomerate slab legate între ele care pot fi dezintegrate usor prin actiunimecanice. Agregatele tind sa se formeze în operatiile de obtinere a amestecului unor pulberi de naturi diferite prinomogenizare în mori cu bile sau în mori vibratorii. Formarea lor poate fi împiedicata prin introducearea înamestecuri a unor lubrifianti.

6/23/2015 PROPRIETATILE MATERIALELOR GRANULARE.

http://www.scritub.com/tehnica­mecanica/PROPRIETATILE­MATERIALELOR­GRA92199192.php 4/5

Fig. 11.3 Formarea agregatelor prin legarea particulelor depulbere prin forte superficiale de adeziune si gruparea

aglomeratelor

Particulele de forma neregulata si asimetrica au tendinta foarte accetuata spre aglomerare si agregareceea ce împidica realizarea unei împachetari compacte. Porozitatea pentru asemenea pulberi poate atinge valoriextrem de ridicate, pâna la 95 %.

Pentru a se realiza compactitatea optima este necesar sa se aleaga în mod adecvat forma si dimensiunileparticulelor de pulbere si modalitatea de compactizare. Compactizarea se realizeaza prin vibrare sau subpresiune. Particulele de forma regulata si dimensiune identica, în special particule sferice, se compactizeazarapid având o viteza de curgere mare, spre deosebire de particulele de dimensiuni diferite si forma neregulatacare necesita un timp mult mai lung pentru compactizare.

O densitate de împachetare avansata a pulberilor poate fi obtinuta prin amestecarea unor pulberi dedimensiuni diferite în asa mod încât interstitiile dintre particulele de dimensiune mare sa fie ocupate de particule dedimensiune medie si asa mai departe. Raportul dintre particulele de marimi succesive trebuie sa fie mai mare de7 : 1 pentru ca patrunderea în interstitii sa fie posibila. Realizarea densitatii maxime de împachetare reclamautilizarea a pîna la 4 sorturi de pulbere de dimensiuni diferite.

11.2 Transformari structurale la presarea si sinterizarea pulberilor

Transformarea unui amestec neconsolidat de pulberi într­o piesa compacta si rezistenta se realizeaza prinoperatiile tehnologice de presare a pulberilor în matrite si sinterizare (încalzire fara topire) a produsului presat. Înmod obisnuit cele doua operatii se executa succesiv, dar ele pot fi executate si simultan (presare la cald sausinterizare sub presiune).

UNIVERSITATEA PETROL­GAZE DIN PLOIEsTI

CATEDRA T.C.U.P.

DISCIPLINA: MATERIALE sI TEHNOLOSII PRIMARE

ANUL: II IEDM ­ IDD

SEMESTRUL 1 DATA ...............................

FIsA LUCRĂRII NR. 11

Tema: Propriet[\ile materialelor granulare.

Definiti, explicati si dezvoltati termenii si notiunile termenii:

metalurgia pulberilor;

sinterizare;

pulberi metalice;

porozitatea (în produsele sinterizate);

Întocmit: Verificat:

Nume ................

6/23/2015 PROPRIETATILE MATERIALELOR GRANULARE.

http://www.scritub.com/tehnica­mecanica/PROPRIETATILE­MATERIALELOR­GRA92199192.php 5/5

Prenume ............

Grupa..................

Semnatura...........

loading...

Document Info

Accesari: 3086 Apreciat:

Comenteaza documentul:Nu esti inregistrat Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a puteacomenta

Creaza cont nou

A fost util?Daca documentul a fost util si crezi ca meritasa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codulin pagina web a site­ului tau.

<a href="http://www.scritub.com/tehnica­mecanica/PROPRIETATILE­MATERIALELOR­GRA92199192.php" target="_blank" title="PROPRIETATILE MATERIALELOR GRANULARE. ­ http://www.scritub.com">PROPRIETATILE MATERIALELOR GRANULARE.</a>

Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2015 )