Лабораторна робота № 6

 

Тема: ОБ’ЄМНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОШКІВ.

Мета: визначити вплив методу виготовлення порошків, форми й дисперсності їх частинок на об'ємні характеристики порошків.

 

Теоретичні відомості:

Порошки різних металів і сплавів є вихідними матеріалами, з яких, застосовуючи методи порошкової металургії, отримують різні за формою і розмірами напівфабрикати та вироби. Хоча ці методи й змінюють фізико-хімічні властивості використаного порошкового матеріалу, все ж якість порошку у значному ступені визначає властивості готових виробів. В зв'язку з цим вивчення властивостей порошків має велике значення в технології виробництва, формування структури і властивостей готових виробів і контролю якості готової продукції.

Всі властивості порошкових матеріалів підрозділяють на технологічні, фізичні і хімічні.

До технологічних властивостей відносяться насипна густина, текучість і здатність до пресування порошків.

Насипною густиною порошку  називається об'ємна характеристика, що являє собою масу об'єму порошку при вільному насипанні. Насипна густина виражає здатність частинок порошку до укладки і залежить від питомої густини даного металу і фактичного заповнення порошком певного об'єму. Густина  укладки частинок порошку в об'ємі залежить від дисперсності, форми і питомої поверхні частинок. Так як насипна густина є дуже важливою характеристикою, що впливає на технологію виготовлення, то вона вказується в усіх технічних умовах на металічні порошки, а метод її визначення стандартизований ГОСТом 19440-74.

В зв'язку з тим, що при вільній засипці порошку в форму його насипна густина буде залежати від висоти, швидкості і інших факторів засипки, то відповідно до ГОСТу насипна густина визначається за допомогою приладу, який називають волюмометром (рис.3.1), що забезпечує однакові умови засипки.

Засипка порошку в волюмометр ведеться через велику приймальну лійку 1. З малої лійки 2 частинки порошку попадають на систему пластин 3, розміщених під кутом 30°+ 30' до вертикалі. З останньої пластини частинки порошку через лійку 4 скочуються в мірну склянку 5 ємністю 25см3, який встановлюється на відстані 22+ 0,5мм від торця лійки 4, що направляє порошок в склянку. Склянку заповнюють порошком доверху з деяким надлишком, що знімається пластиною з алюмінію або покривним скельцем до рівня стінок. Потім склянку зважують з точністю до 0,05г і маса порошку ділиться на внутрішній об'єм склянки. Частка від ділення виражає собою насипну густину порошку в г/см3.

                                                                                           (3.1)


де: m2 маса стакану, г; т1 маса стакану з порошком, г; V об'єм стакану, см3.

 

За насипну густину приймають середнє арифметичне результатів трьох визначень:

                                            ,                                      (3.2)

де:  – насипна густина трьох визначень.

На практиці при конструюванні прес-форм велике значення має насипний об'єм Vнас, тобто питомий об'єм порошку при вільній насипці. Визначається він розрахунковим шляхом:

                                                 ,                                                   (3.3)

і вимірюється в см /г.

Іншими об'ємними характеристиками порошку є об'єм утруски і густина утруски. Обидві ці характеристики встановлюють здатність порошку до ущільнення при утрусці, що є дуже важливо при конструюванні прес-форм.

Насипна густина і густина утруски, насипний об'єм і об'єм утруски є об'ємними характеристиками. Об'ємними характеристиками рахуються також відносний об'єм, відносна густина і пористість.

Об'єм утруски визначається шляхом утруски певної кількості порошку і безпосереднього відліку цього об'єму в поділках мензурки. Для цієї цілі порцію порошку поміщають в мензурку з невеликим поперечним січенням і постукують нею об стіл до припинення видимої на око усадки. Позначивши масу порошку через m, а відрахований об’єм через V, отримаємо об’єм утруски (см3/г):

                                             .                                                         (3.4)

Величина, обернена до об'єму утруски, називається густиною утруски  і визначається за формулою:

                                            .                                                     (3.5)

Густина утруски на 20-50% більша насипної густини, об'єм утруски відповідно менший. Насипний об'єм порошку в декілька разів більший питомого об'єму компактного металу. В зв'язку з цим насипний об'єм порошку можна розглядати як об'єм, що складається з суми об'ємів частинок компактного металу і об'єму пор.

Відношення насипного об'єму до питомого об'єму металу, що показує, у скільки разів насипний об'єм порошку більший за питомий об'єм компактного металу, називається відносним об'ємом і позначається β,

                                                                                             (3.6)

Відносною густиною порошків називається відношення насипної густини порошку до питомої густини компактного металу і позначається через и,

                                     .                                                   (3.7)

Вона характеризує частку об'єму, що займає метал порошку. Відносні величини об'єму  і густини  виражаються правильним дробом або в процентах.

Величина відносної густини и непрямим чином визначає ступінь "пористості" порошку, яка може бути виражена відношенням:

                                                                                                        (3.8)

і називається коефіцієнтом пористості. Відношення:

                                                                                                         (3.9)

називається пористістю порошків і характеризує частку об'єму, що займають пори в порошку.

Величини ε і П є відвернені числа і наряду з іншими об'ємними характеристиками порошків β і v, мають велике значення при порівняльній оцінці властивостей порошків різних металів.

З виразів (3.1) – (3.9) слідує, що всі ці об'ємні характеристики порошків взаємно пов'язані між собою, а тому експериментально визначається лише насипна густина, об'єм утруски і питома густина металу порошку в компактному стані. Знаючи ці характеристики, можна розрахувати усі інші.

Прилади та матеріали:

1.  Порошок залізний відновлений марки ПЖ4М2 (ГОСТ 9849-74).

2.  Порошок мідний електролітичний марки ПМС (ГОСТ 4960-75).

3.  Волюмометр.

4.  Мензурка з поділками.

5.  Ваги.

6.  Совочки.

 

Порядок виконання роботи:

1.   Зважити мірку і визначити її об'єм.

2.   Засипати мірку порошком через волюмометр і знявши надлишки порошку зважити її.

3.   Після зважування визначити насипну густину та насипний об'єм за формулами (3.1) - (3.3).

4.   Використовуючи мензурку з поділками, визначити об'єм і густину утруски (Vymp і уутр) за формулами (3.4),(3.5).

5.   На основі отриманих даних розрахувати відносну густину v і  відносний об'єм β порошку,  коефіцієнт  (ступінь) пористості порошку  і пористість П за формулами (3.6) - (3.8).

6.   Проаналізувати отримані результати, зробити висновки і скласти звіт.  

 

Контрольні питання:

1. Охарактеризувати технологічні властивості порошків.

2. Що таке насипна густина порошку.

3. Конструкція та принцип дії волюмометра.

4. Об’єм утруски та густина утруски, їх особливості