Определение насыпной плотности терморасширенного графита
Автор: Караваев Дмитрий Михайлович, Макарова Луиза Евгеньевна, Дегтярев Александр Иванович, Трошков Константин Викторович
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Общие проблемы машиностроения
Статья в выпуске: 4-2 т.15, 2013 года.
Бесплатный доступ
Измерена насыпная плотность терморасширенного графита (ТРГ) пуха и измельченных отходов производства уплотнений из ТРГ. Предложен метод измерения насыпной плотности ТРГ-пуха. Разработана методика измельчения ТРГ в две стадии.
Терморасширенный графит, технологические характеристики, насыпная плотность, измельчение, отходы производства
Короткий адрес: https://sciup.org/148205667
IDR: 148205667
Текст научной статьи Определение насыпной плотности терморасширенного графита
Насыпная плотность порошка есть масса единицы его объема при свободной насыпке [1]. Эта характеристика определяется плотностью материала порошка, размером (формой) его частиц, плотностью укладки частиц и состоянием их поверхности [1]. Насыпная плотность - одно из важных технологических свойств порошковых материалов, от которого зависит высота -- занимает значительный объем в пространстве, легок, воздушен, так как это высокопористая система с очень сложной организацией структу--3 -2
висимости от морфологических особенностей
-92 [5] устанавливает метод определения насыпной плотности графита, но определение насыпной плотности ТРГ по этой методике невозможно, т.к. длинные «червячки» ТРГ конгломерируют-ся, зацепляются друг за друга при насыпке на конус воронки и не протекают через отверстие воронки 020 мм. Авторы статьи разработали конструкцию устройства (рис. 1) и предложили 5 - приводили во взвешенное состояние направлен-3
Частоту пульсации устанавливали из расчета, чтобы порция ТРГ под действием силы тяжести опустилась на конус воронки и прошла через нее
до появления следующей порции. Отработку методики определения насыпной плотности проводили, используя ТРГ с содержанием массовой доли углерода 98,0±0,3%, золы 1,0±0,3%, - ppm ppm измерения насыпной плотности ТРГ по предложенному методу приведены в табл. 1.

Рис. 1. Прибор для определения насыпной плотности: 1 - контейнер; 2 - штатив; 3 - сопло; 4 -6
Таблица 1. Результаты статистической обработки измерения насыпной плотности ТРГ
Насыпная плотность, кг/м3 |
S n |
W n |
S n x |
Ах («=0,95) |
|||
1 |
2 |
3 |
x |
||||
3,1 |
3,0 |
3,2 |
3,1 |
0,082 |
2,63 |
0,047 |
0,2 |
В табл. 1 и 2 приведены следующие обо-x - Sn квадратичная ошибка одиночного результата n Wn
Snx - арифметического; Ах - доверительный интервал среднего арифметического; ос - доверительная вероятность.
Измельчение исходного ТРГ-пуха с насыпной плотностью 3,1 ±0,2 кг/м3 проводили в две стадии. На I стадии измельчение проводили гладкими спиралеобразными имельчителями, вращающимися со скоростью 720 об/мин. После измельчения I стадии насыпная плотность ТРГ-пуха увеличивается более чем в 4 раза и равна 14,2±0,3 кг/м3. Измельчение проводили циклами: включали устройство на 10 с, а потом останавливали и замеряли насыпную плотность порошка ТРГ. Замечено, что после измельчения ТРГ в течение 1 мин. дальнейшего роста насыпной плотности не происходит. На рис. 2 показан график изменения насыпной плотности в зависимости от времени измельчения.

Рис. 2. График изменения насыпной плотности ТРГ в зависимости от времени измельчения на I стадии
На II стадии измельчение ТРГ-пуха проводили двумя двойными лезвиями, вращающимися на одной оси со скоростью 1400 об/мин. Двойные лезвиями образуют четыре режущие поверхности, что увеличивает скорость измельчения. Измельчение так же проводили циклами, запуская устройство на 10 с, а потом останавливая и замеряя насыпную плотность порошка ТРГ. После 220 с. циклического измельчения на описанном выше оборудовании дальнейшего увеличения насыпной плотности не происходит (рис. 3.). Максимальная насыпная плотность ТРГ после измельчения проводимого в две стадии равна 220±3 кг/м3.
В дальнейшем из ТРГ-пуха как измельченного, так и неизмельченного изготавливают методом прокатки без добавления связующего неармированные уплотнительные материалы [4]. А уже измельченные отходы производства не-армированных уплотнительных материалов из ТРГ (ТРГ-отходы) и, например, модифицированную силиконовую смолу используют для производства композиционных материалов [6-8]. В работе [9] методом ситового анализа был определен гранулометрический состав порошка ТРГ-отходов, на рис. 4 представлен график распределения размера частиц. По ГОСТ Р 50019.1 -92 [5] была определена насыпная плотность порошка ТРГ-отходов, результаты представлены в виде таблицы (табл. 2) и в графическом виде (рис. 5).

Рис. 3. График изменения насыпной плотности в зависимости от времени измельчения на II стадии

Рис. 4. Распределение размеров частиц порошка ТРГ-отходы

Рис. 5. Зависимость насыпной плотности от размера частиц измельченных отходов производства уплотнений из ТРГ
Известия Самарского научного центра Россиискои академии наук, том 15, №4(2), 2013
Таблица 2 . Данные статистической обработки измерения насыпной плотности порошка ТРГ-отходов
Фракция порошка, мкм |
Насыпная плотность, кг/м3 |
S n |
W n |
S n x |
Ах (а=0,95) |
|||
1 |
2 |
3 |
x |
|||||
-400+315 |
80,7 |
80,4 |
80,7 |
80,6 |
0,15 |
0,18 |
0,08 |
0,4 |
-315+200 |
84,5 |
84,5 |
84,2 |
84,4 |
0,15 |
0,17 |
0,08 |
0,4 |
-200+160 |
90,3 |
90,6 |
91,1 |
90,7 |
0,39 |
0,43 |
0,22 |
1,0 |
-160+100 |
109,2 |
108,4 |
107,6 |
108,4 |
0,79 |
0,73 |
0,46 |
2,0 |
-100+063 |
150,3 |
149,5 |
151,9 |
150,6 |
1,21 |
0,80 |
0,70 |
3,0 |
-063 |
182,0 |
178,0 |
179,6 |
179,9 |
1,99 |
1,11 |
1,15 |
4,9 |
Выводы: с увеличением насыпной плотности в 2 и более раз улучшается текучесть порошка. Установлено, что измельчение ТРГ необходимо проводить в две стадии. На I стадии измельчения при использовании измельчителя с гладкой поверхностью длина червячков ТРГ уменьшается за счет их излома в перенапряженных, дефектных местах. На II стадии измельчение проводится ножами, имеющими режущие кромки, и используется в 2-3 раза большая скорость их вращения. Провести измельчение на II стадии без предварительного измельчения на I стадии не возможно. С уменьшением размера частиц ТРГ увеличивается насыпная плотность.
Список литературы Определение насыпной плотности терморасширенного графита
- Порошковая металлургия и напыленные покрытия: Учебник для вузов/В.Н. Анциферов, Г.В. Бобров, Л.К. Дружинин и др. -М.: Металлургия, 1987. 792 с.
- Ханов, А.М. Особенности строения и использования терморасширенного графита/А.М. Ханов, Л.Е. Макарова, А.И. Дегтярев и др.//Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2012. Т. 14, № 1. С. 92-106.
- Ханов, А.М. Особенности строения терморасширенного графита/А.М. Ханов, Л.Е. Макарова, А.И. Дегтярев и др.//Известия Самарского научного Центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, № 4(4). С. 1119-1122.
- Белова, М.Ю. От черного мела к уплотнениям из ТРГ//Арматуростроение. 2008. № 1 (52). С. 36-43.
- ГОСТ Р 50019.1-92 Графит. Метод определения насыпной плотности. -М.: Изд-во стандартов, 1992. 4 с.
- Смирнов, Д.В. SEALUR-500 -новый уплотнительный материал для шаровой арматуры/Д.В. Смирнов, О.Ю. Исаев, В.П. Лепихин//Арматуростроение. 2011. №1 (70). C. 56-57.
- Караваев, Д.М. Механические свойства композиционного материала на основе терморасширенного графита/Д.М. Караваев, А.М. Ханов, А.И. Дегтярев и др.//Известия Самарского научного Центра Российской академии наук. 2012. Т. 14, № 1(2). С. 562-564.
- Караваев, Д.М. Анизотропия механических свойств композиционного материала на основе терморасширенного графита/Д.М. Караваев, А.М. Ханов, А.И. Дегтярев и др.//Известия Самарского научного Центра Российской академии наук. 2012. Т. 14, № 4(5). С. 1243-1245.
- Кичигина, К.А. Исследование механических характеристик фракций композиционного материала на основе терморасширенного графита и их взаимосвязь с фрактальной размерностью/К.А. Кичигина, А.И. Дегтярев, Д.М. Караваев//Журнал магистров. 2012. №2. С. 9-14.