Akademia Górniczo-Hutnicza

Wydział Metali Nieżelaznych Kierunek metalurgia

metalurgia proszków

Laboratorium 2

BADANIE WŁASNOŚCI TECHNOLOGICZNYCH PROSZKÓW METALICZNYCH

lista uczestników:

Justyna Juszkiewicz
Bartosz Jakimko
Karol Krukowski
Damian Krupiński

Kraków, 16 marca 2016

1. Wprowadzenie

Badanie sypkość proszków

Badanie to przeprowadzane jest zgodnie z normą PN-63/H-04955.Sypkośc badamy mierząc czas przesypywania oznaczonej ilości proszku przez lejek, o określonych wymiarach. Za wynik pomiaru sypkości przyjmuje się średnią arytmetyczną oznaczeń.

S=f₁•t

f₁ – współczynnik korygujący

t – czas przesypywania [s]

Na sypkość proszku mogą wpływać takie czynniki jak:

• rodzaj metalu z jakiego otrzymano proszek

• gęstość

• porowatość

• średnia wielkość i rozkład wielkości cząstek

• przeciętny kształt cząstek

• wielkości powierzchni właściwej

• stopień utlenienia

Oznaczanie gęstości nasypowej proszków metodą Hall’a

Badanie to przeprowadzane jest zgodnie z normą PN-89/H-04950/02. Oznaczany proszek przesypywany jest przez wolumetr Scotta do cylindra miarowego, którego objętość jest znana. Proszek ma wypełnić całą objętość cylindra. Gęstość nasypowa obliczana jest jako stosunek masy luźno zasypanego proszku do objętości, którą ten proszek zajmuje. Oznaczenie należy przeprowadzić na trzech oddzielnych próbkach, a następie obliczyć średnią arytmetyczną. Gęstość nasypową oblicza się z dokładnością do 0,01 g/cm³ wg wzoru:

$$\mathbf{\rho =}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{V}}\mathbf{\ \lbrack}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$$

m- masa proszku [g] = 63,223

V – objętość proszku = 25[cm³]

Oznaczenie gęstości nasypowej z usadem

Badanie to przeprowadzane jest zgodnie z normą PN-77/H-04950. Gęstość nasypowa z usadem definiuje się jako stosunek masy proszku do najmniejszej objętości tego proszku, jaką można uzyskać w wyniku wstrząsania. Oznaczenie należy przeprowadzić na trzech oddzielnych próbkach, a następie obliczyć średnią arytmetyczną.

$$\mathbf{\gamma}_{\mathbf{u}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{V}}\mathbf{\ \lbrack}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$$

m – odważka proszku [g]

V – objętość odważki zagęszczonej przez wstrząsanie [cm³]

2. Przebieg ćwiczenia

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia było zapoznanie się z sposobem oznaczania gęstości nasypowej, gęstości nasypowej z usadem oraz badaniem sypkości proszków

Opis proszku Distaloy S.A. Höganas

Proszki stopowane na osnowie żelaza produkowane w firmie Höganas znajdują zastosowanie w produkcji części motoryzacyjnych. Właściwości i czas eksploatacji tych elementów spiekanych zależą przede wszystkim od składu chemicznego i metody wytwarzania proszku stopowanego oraz od technologii jego zagęszczania i spiekania. Podwyższania gęstości wyrobów spiekanych jest proces aktywowanego spiekania, np. poprzez wprowadzenie dodatku boru w postaci elementarnego proszku boru. W niniejszej pracy badawczej wytworzono nowe materiały spiekane z proszku stopowanego i wyżarzanego dyfuzyjnie typu Distaloy SA o następującym składzie chemicznym:

Fe	Ni	Cu	Mo + C	Mo + Br
1,75%	1,5%	0,5%	0,55% ; 0,75%	0,2% ; 0,4 % ; 06%

Próbki z proszku Distaloy SA z dodatkiem węgla i boru otrzymano metodą mieszania proszków proszków w mieszalniku Turbula, następnie prasowania na prasie hydraulicznej pod ciśnieniem 600 MPa i spiekania w piecu rurowym w temperaturze 1473 K, w czasie 60 min, w atmosferze wodoru.

Badanie sypkość proszków

Tab.1. Zestawienie wyników i obliczeń sypkości dla proszku: Distaloy S.A. Höganas

Czas przesypywania [s]	Cecha lejka C1	Współczynnik korygujący f1	Sypkość S
4,67	4,706	8,499 ~ 8,5	39,695
4,67			39,695
4,70			39,950
4,75			40,375
4,74			40,290
Średnia			40,001

Przykład obliczeń :

S=f₁•t

f₁ – współczynnik korygujący

t – czas przesypywania [s]

$$\mathbf{C}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{4,67 + 4,67 + 4,70 + 4,75 + 4,74}}{\mathbf{5}}\mathbf{= 4,706}$$

$$\mathbf{f}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{40}}{\mathbf{4,706}}\mathbf{= 8,499}$$

S₁=8, 5 • 4, 67 = 39, 695

$$\mathbf{S}_{\mathbf{sr}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{39,695 + 39,695 + 39,95 + 40,375 + 40,29}}{\mathbf{5}}\mathbf{= 40,001}$$

Oznaczanie gęstości nasypowej proszków metodą Hall’a

Tab.2. Zestawienie wyników i obliczeń gęstości nasypowej proszków metodą Hall’a dla proszku: Distaloy S.A. Höganas

Masa proszku [g]	Gęstość [g/dm^3]
78,193	3,13
77,675	3,11
79,142	3,14
Średnia 78,34	3,126

Przykład obliczeń:

$$\mathbf{\rho =}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{V}}\mathbf{\ \lbrack}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$$

m- masa proszku = 77,675[g]

V – objętość proszku = 25[cm³]

$$\mathbf{\rho =}\frac{\mathbf{77,675}}{\mathbf{25}}\mathbf{= 3,107\lbrack}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$$

$$\mathbf{sr =}\frac{\mathbf{3,13 + 3,11 + 3,14}}{\mathbf{3}}\mathbf{= 3,126\ \lbrack}\frac{\mathbf{d}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$$

Oznaczanie gęstości nasypowej proszków z usadem

Tab.3. Zestawienie wyników i obliczeń gęstości nasypowej z usadem proszku: Distaloy S.A. Höganas

Objętość proszku [cm^3]	Gęstość [g/dm^3]
14,2	3,47
14,9	3,36
14,1	3,55
średnia 14,4	3,46

Przykład obliczeń:

$$\mathbf{\gamma}_{\mathbf{u}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{V}}\mathbf{\ \lbrack}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$$

m- odważka proszku = 50[g]

V – objętość odważki zagęszczonej przez wstrząsanie = 14,2[cm³]

$$\mathbf{\gamma}_{\mathbf{u}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{50}}{\mathbf{14,2}}\mathbf{= 3,47\lbrack}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$$

$$\mathbf{sr =}\frac{\mathbf{3,47 + 3,36 + 3,55}}{\mathbf{3}}\mathbf{= 3,46\ \lbrack}\frac{\mathbf{d}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$$

3.Wnioski

Podczas ćwiczenia zapoznaliśmy się z sposobami oznaczania własności technologicznych proszków, takich jak: sypkość proszku, gęstość nasypowa proszku oraz gęstość nasypowa z usadem.

Sypkość badaliśmy mierząc czas przesypywania oznaczonej ilości proszku (m=50g) przez lejek. Średnia wartość sypkości proszku wynosiła 40,001 sekund. To świadczy ze domieszki innych metali spowodowały zmniejszenie szybkość przesypu dla czystego proszku żelaza, a zwiększyła w przypadku czystego proszku miedzi.

Gęstość nasypową oznaczamy przesypując V = 25 cm³ proszku przez wolumetr Scotta do cylindra miarowego, następnie usuwając nadmiar ważyliśmy badane próbki. Średnia wartość nasypowa 3,126 g/dm³ wskazuje na to, że dodatki zwiększają wielkość gęstości nasypowej proszku.

Wartość gęstości nasypowej z usadem jest większa od wartości bez usadu, co świadczy o zmniejszeniu objętości proszków. Jest to korzystne przy formowaniu wyrobów. Większe skupienie cząstek zwiększa wytrzymałość produktu. Otrzymujemy zbita strukturę.

4. Literatura

1. Ciaś A., Pieczonka T., “Własności proszków metalicznych i ich badania”, Kraków, (1978);

2. Ciaś A., Frydrych H., Pieczonka T., “Zarys metalurgii proszków”, Warszawa. (1992).