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.
Еще
Статья научная