Исследование порошка алюминия ПА-1 по ГОСТ 6058-73(+160-315мкм)

Основными факторами, влияющими на текучесть порошков, являются трение и зацепление частиц друг о друга, затрудняющие перемещение частиц. В связи с этим она понижается при уменьшении размеров частиц, увеличении удельной их поверхности, шероховатости и усложнении формы. Значительно понижается текучесть влажного порошка. Наличие окисной пленки, наоборот, улучшает текучесть, так как она чаще всего снижает коэффициент трения и, сглаживая рельеф, уменьшает удельную поверхность. Отжиг порошков в защитных атмосферах за счет агломерирования частиц, сглаживания их поверхности и понижения влажности повышает текучесть.

Текучесть порошков определяется скоростью  истечения порошка через выходное отверстие носика воронки диаметром 2,5 мм. Для этой цели просушенная  навеска порошка в 50 г насыпается в воронку с углом конуса 60°  и носиком, срезанным под прямым углом на

Рис.2. Установка для определения текучести

расстоянии 3 мм от конуса воронки. Перед засыпкой порошка выходное отверстие воронки закрывается заглушкой. Снизу подставляется цилиндр-уловитель. После наполнения воронки порошком открывают носик воронки и одновременно включают секундомер.

Исследуемые материалы: порошок алюминия.

Порядок выполнения работы

1. Перед работой  изучил тему, записал нужные термины и формулы для расчетов в работе.

2. Определил плотность утряски исследуемого порошка. Взвесил мерный стакан (m₁=4г).

3. Установил стакан под воронку, высыпал частями пробу порошка в воронку, постукивая при этом по стакану линейкой.

После полного  истечения  порошка удалил избыточное количество порошка однократным движением пластины. Взвесил стакан с порошком.

Плотность после утряски  вычислил по формуле:

r_ут=m/V, г/см³,

где  m – масса навески порошка, г;

V – объем после утряски, см³.

 

№	Масса алюминиевогоого порошка
1	40-4=36 г
2	40-4=36 г
3	42-4=38 г
среднее	36,67 г

 

№	Плотность утряски  алюминиевого порошка
1	1,44 г/см3
2	1,44 г/см3
3	1,52 г/см3
среднее	1,47 г/см3

4. Погрешность измерений:

А) Вычислим среднее значение: r_{ут. ср}= rrr

Б) Находим Δr_{ут i} = r_ср - r_{ут i} :

Δr ₁ = r_ср - r _ут1= 1,47-1,44 = 0,03

Δr ₂= r_ср - r _ут2 = 1,47-1,44 = 0,03

Δr ₃ = r_ср - r _ут3 =1,47-1,52 = - 0,05

В) Вычислим квадраты отдельных  погрешностей (Δr _i)² :

(Δr ₁)² = 0,0009;  (Δr ₂)² = 0,0009;  (Δr ₃)² = 0,0025

Г) Определим среднюю квадратичную погрешность измерений:

ΔS_rут.ср = r= = 0,0267

Д) Задаем значение надежности α=0,95

Е) Определяем коэффициент  Стьюдента t_α(n) = t_0,95(3) = 4,3

Ж) Находим границы доверительного интервала Δr:

Δr = t_α(n)* ΔS_rут.ср = 4,3*0,0267 = 0,115

З) Окончательный результат:

r_ут = r_{ут. ср} ± Δr = (147 ± 12)*10^-2

И) Относительная погрешность:

ε = rr *100% =

К) Нашел относительную  плотность утряски порошка  алюминия САС-1:

Θ_ут = rr= = 0,55

Теоретическое значение Θ_нас = 0,60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Текучесть

Текучестью  называется способность порошка  заполнять собой объем определенной формы. Текучесть является очень  важной, сложной комплексной характеристикой, зависящей от плотности порошков, гранулометрического состава, формы, состояния частиц и т.п.

Основными факторами, влияющими на текучесть  порошков, являются трение и зацепление частиц друг о друга, затрудняющие перемещение частиц. В связи с этим она понижается при уменьшении размеров частиц, увеличении удельной их поверхности, шероховатости и усложнении формы. Значительно понижается текучесть влажного порошка. Наличие окисной пленки, наоборот, улучшает текучесть, так как она чаще всего снижает коэффициент трения и, сглаживая рельеф, уменьшает удельную поверхность. Отжиг порошков в защитных атмосферах за счет агломерирования частиц, сглаживания их поверхности и понижения влажности повышает текучесть.

Текучесть порошков определяется скоростью  истечения порошка через выходное отверстие носика воронки диаметром 2,5 мм. Для этой цели просушенная  навеска порошка в 50 г насыпается в воронку с углом конуса 60°  и носиком, срезанным под прямым углом на расстоянии 3 мм от конуса воронки. Перед засыпкой порошка выходное отверстие воронки закрывается  заглушкой. Снизу подставляется  цилиндр-уловитель. После наполнения воронки порошком открывают носик  воронки и одновременно включают секундомер.

Рис.2. Установка для определения текучести

Исследуемые материалы: порошок алюминия.

Порядок выполнения работы

1. Установил воронку для определения текучести на штатив, закрыл отверстие, высыпал навеску порошка алюминия 15 г в воронку, открыл отверстие и одновременно включил секундомер. Определил время полного истечения порошка через воронку, вычислил текучесть по формуле:

v=m/t, г/с.

№	Время опыта, с	Текучесть, г/с
1	28,98	0,517
2	29,09	0,516
3	29,08	0,516
4	28,87	0,519

 

Погрешность измерений:

А) Вычислим среднее значение: v_ср=

Б) Находим Δv _i = v_ср - v_i :

Δv ₁ = v_ср - v₁= 0,517-0,517= 0

Δv ₂= v_ср - v₂ = 0,517-0,516= 0,001

Δv ₃ = v_ср - v₃ =0,517-0,516= 0,001

Δv ₄ = v_ср - v₄ =0,517-0,519= - 0,002

В) Вычислим квадраты отдельных  погрешностей (Δv _i)² :

(Δv₁)² = 0;  (Δv₂)² = 0,000001;  (Δv₃)² = 0,000001;  (Δv₄)² = 0,000004

Г) Определим среднюю квадратичную погрешность измерений:

ΔS_vср = = = 0,0007

Д) Задаем значение надежности α=0,95

Е) Определяем коэффициент  Стьюдента t_α(n) = t_0,95(4) = 3,18

Ж) Находим границы доверительного интервала Δv:

Δv = t_α(n)* ΔS_vср = 3,18*0,0007 = 0,0022

З) Окончательный результат:

v = v_ср ± Δv = (517 ± 2)*10^-3

И) Относительная погрешность:

ε = *100% =

 

 

 

 

Угол  трения

β’	l,мм	h,мм	β”	β2’	β2
48	45	8	0,18	0,84	38
46	50	8	0,16	0,80	37
48	52	8	0,15	0,84	39

Погрешность измерений:

А) Вычислим среднее значение: β_2ср=

Б) Находим Δ β_{2 i} = β_2ср - β_2i :

Δ β_{2 1} = β_2ср - β₂₁= 38-38= 0

Δ β_{2 2}= β_2ср - β₂₂ = 38-37= 1

Δ β_{2 3} = β_2ср - β₂₃ =38-39= -1

В) Вычислим квадраты отдельных  погрешностей (Δ β_{2 i})² :

(Δ β₂₁)² = 0;  (Δ β₂₂)² = 1;  (Δ β₂₃)² = 1; 

Г) Определим среднюю квадратичную погрешность измерений:

ΔS _β2ср = ₌ = 0,577

Д) Задаем значение надежности α=0,95

Е) Определяем коэффициент  Стьюдента t_α(n) = t_0,95(3) = 4,3

Ж) Находим границы доверительного интервала Δ β₂:

Δ β₂ = t_α(n)* ΔS β_2ср = 4,3*0,577 = 2,48

З) Окончательный результат:

β₂ = β_2ср ± Δ β₂ = (38 ± 2,48)

И) Относительная погрешность:

ε = _{*100% =}

Прессуемость

Цель работы: изучить закономерности уплотнения порошковых материалов в стальной пресс-форме.

Оборудование и  материалы: гидравлический пресс, пресс-форма, весы лабораторные, штангенциркуль, порошок Al САС-1.

 

Краткое теоретическое  введение

Прессуемостью металлических порошков называется способность порошка под влиянием сжимающих усилий образовывать брикет заданной и минимально допустимой плотности. Прессуемость металлических порошков является важнейшей технологической характеристикой, она является функцией пластичности металла и зависит от способности порошка к обжатию и уплотнению в процессе прессования, т.е. уплотняемости, способности сохранять форму после выпрессовки из пресс-формы — формуемости. Хорошая уплотняемость порошков облегчает процесс прессования, так как требуется меньшее давление порошков для достижения заданной плотности, а при хорошей формуемости получаются более прочные, неосыпающиеся заготовки.

Существенное влияние  на прессуемость порошков оказывают размеры и форма частиц. Чем меньше частицы и чем более развита их поверхность (например, электролитические порошки), тем, как правило, хуже их уплотняемость. Однако прочность прессовок из мелких порошков, особенно при их сильно развитой поверхности, оказывается значительно более высокой, чем прочность прессовок, изготовленных из крупнозернистого порошка того же металла. Порошки правильной формы и с гладкой поверхностью частиц имеют хорошую уплотняемость, но не обеспечивают хорошей формуемости и достаточной прочности из разных по величине частиц, обладают большой насыпной плотностью и обеспечивают максимальную прочность прессовок. Оптимальное соотношение между мелкими и крупными частицами определяется расчетным или опытным путем.

Большое влияние на прессуемость порошков оказывает твердость металла частиц. Чем выше твердость металла порошков, тем требуется большее давление прессования. Отжиг порошков снижает твердость металла и значительно повышает уплотняемость и формуемость.

Ход работы:

1. Взвесил  несколько навесок порошков Al, с массой = 6г. Спрессовал порошки в пресс- форме при различном усилии.
2. Измерил  диаметр и высоту  спрессованных образцов с помощью штангенциркуля.
3. Записал данные в таблицу 1.
4. Определил объем образцов и нашел их плотности.

Таблица 1. Расчетные  данные.

№ образца	d, мм	Усилие, т	h, мм	Масса m, г	Объем V, см3	Давление, Н	МПа	Плотность, г/см3	Пористость,%	Относ.плотность
1	16,5	2	15,4	7	3,29	20000	94	2,13	21,20	0,79
2	16,5	2	14,2	6	3,03	20000	94	1,98	26,66	0,73
3	16,5	2	13,5	6	2,89	20000	94	2,08	23,11	0,77
среднее	16,5	2	14,37	6,33	3,07	20000	94	2,06	23,65	0,76
4	16,5	4	12,2	6	2,61	40000	187	2,30	14,86	0,85
5	16,5	4	11,9	6	2,54	40000	187	2,36	12,51	0,87
6	16,5	4	12,5	6	2,67	40000	187	2,25	16,77	0,83
среднее	16,5	4	12,2	6	2,61	40000	187	2,30	14,71	0,85
7	16,5	5	11,5	6	2,46	50000	234	2,44	9,67	0,90
8	16,5	5	11,6	6	2,48	50000	234	2,42	10,39	0,90
9	16,5	5	11,7	6	2,5	50000	234	2,40	11,11	0,89
среднее	16,5	5	11,6	6	2,48	50000	234	2,42	10,39	0,90
10	16,5	6	11,1	6	2,37	60000	281	2,53	6,24	0,94
11	16,5	6	11,2	6	2,39	60000	281	2,51	7,02	0,93
12	16,5	6	11	6	2,35	60000	281	2,55	5,44	0,95
среднее	16,5	6	11,1	6	2,37	60000	281	2,53	6,23	0,94
13	16,5	7	10,7	6	2,29	70000	328	2,62	2,96	0,97
14	16,5	7	10,8	6	2,31	70000	328	2,60	3,80	0,96
15	16,5	7	10,9	6	2,33	70000	328	2,58	4,63	0,95
среднее	16,5	7	10,8	6	2,31	70000	328	2,60	3,80	0,96