Способ изготовления пористых порошковых материалов

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству пористых порошковых материалов , и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов трубчатой формы с повышенной проницаемостью при заданной тонкости очистки с регулируемой плотностью формовки. Целью изобретения является повьш1ение проницаемости. Формуют пористую заготовку из порошка различного гранулометрического состава путем приведения порошка в псевдоожиженное состояние в потоке газа при его скорости выше скорости ожижения, но меньше скорости витания частиц, причем формование ведут в поле цент- - робежных сил, а скорости ожижения витания определяют из соответствующих выражений. Затем прекращают подас чу газа и производят пропитку связующим , а гранулометрический состав порошка выбирают с отношением максимального и минимального размеров частиц в пределах 5-16. 1 табл. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (29) (22) 221 А1 (522 4 В 22 F 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫ(КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4116424/23-02 (22) 26. 06, 86 (46) 15.09,88. Бюл. У 34 (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (72) .В.М, Капцевич, А.Е. Галкин, А,Н, Сорокина, А.А. Гуревич и В.В. Савич (53) 621,762(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 411958 кл, В 22 F 3/10, 1976.

Авторское свидетельство СССР

В 1257933, кл. В 22 F 3/10, 1985. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ

ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству пористых порошковых матео риалов, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов трубчатой формы с повышенной проницаемостью при заданной тонкости очистки с регулируемой плотностью формовки. Целью изобретения является повышение проницаемости. Формуют пористую заготовку из порошка различного гранулометрического состава путем приведения порошка в псевдоожиженное состояние в потоке газа при его скорости выше скорости ожижения, но меньше скорости витания частиц, причем формование ведут в поле центробежных сил, а скорости ожижения витания определяют из соответствующих выражений. Затем прекращают подачу газа и производят пропитку связующим, а гранулометрический состав порошка выбирают с отношением максимального и минимального размеров частиц в пределах 5-16. 1 табл.

1423281

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу получения пористых порошковых материалов.

С;

Целью изобретения является повышение проницаемости пористых изде.яий трубчатой формы, возможность ре1 улирования пористости.

Сущность изобретения заключается том, что при формовании порошка азличного гранулометрического состаа в поле центробежных сил под дейтвием этих сил порошок распределятся по поверхности вращения и удервается в этом положении. При этом,, . астицы большего pasMepa и, .следоваельно, с большей массой стремятся

Расположиться как можно ближе к поерхности вращения, так как на них 21) ействует большая центробежная сила. дальнейшем это способствует интенификации процесса перераспределения астиц порошка по размерам при приедении последнего в псевдоожиженное 25 остояние. При псевдоожижении потоом газа, проходящим сквозь проницаеповерхность вращения и располоенный на ней слой порошка, силы соротивления потоку перестраивают ук- 3() адку частиц таким образом, чтобы лой частиц оказывал наименьшее соротивление прохождению газа. В то е время частицы располагаются по олщине слоя пропорционально квадату диаметра частиц. По направлению центру вращения выносятся частицы наименьшим диаметром, а у поверх ости остаются частицы с наибольшим диаметром. После окончания псевдос1жижения благодаря наличию центро-.: бежных сил частицы сохраняют укладку, которая оказывает наименьшее сопро1 ивление прохождению газа, а, следовательно, обеспечивает максимально в озможную проницаемость при заданном гранулометрическом составе, и в то le время наличие слоя мелких частиц о беспечивает высокую степень очистки, KlpoMe того, равномерный слой одинаковых по размеру частиц обеспечивает р авномерное распределение размеров пор по площади фильтрации, что позво" ляет испольэовать предлагаемый способ формования для создания равномерной проницаемости материала трубча55 той формы, изготовленного из порошка различного гранулометрического сос гава, Способ осуществляют следующим образом.

Внутри полой проницаемой цилиндрической оболочки, имеющей горизонтальную ось вращения, размещают металлический порошок с соотношением максимального и минимального размеров частиц 5-16., Затем оболочку приводят во вращение, и порошок под действием центробежной силы распределяется по ее внутренней поверхности.

При этом происходит частичное распределение частиц порошка по размерам по толщине образующегося слоя. Затем через проницаемую оболочку подают газ, который приводит порошок в псевдоожиженное состояние, заставляя его частицы располагаться в соответствии с их размерами таким образом, чтобы они создавали наименьшее сопротивление прохождению потока газа. После этого подача газа прекращается и частицы порошка под действием цен,"робежной силы укладываются на поверхности оболочки, образуя регулярную структуру с переменным порораспределением по толщине слоя. Одновременно внутрь оболочки вводят связующее, которое под действием центробежной силы пропитывает сформованное иэделие. Скорость потока газа, скорость ожижения при которой начинается процесс псендоожнжения, зависит от грануло,метрического состава порошка, формы и материала ожнжаемых частиц, плотности ожижающей среды, интенсивности поля центробежных сил н других факторов, От этих же параметров зависит и предельная скорость потока газа, скорость витания частиц L „,, выше которой начинается транспорт мелких частиц за пределы зоны формования.

При скорости потока газа, близкой к начальной скорости, происходит наиболее равномерное распределение частиц в слое. При скорости потока газа, близкой к предельной, процесс распределения значительно ускоряется, но в этом случае может начаться "кипение" слоя частиц, что приводит к нарушению равномерности распределения частиц при укладке после прекращения подачи газа. Однако наличие полн центробежных сил сдерживает начало этого процесса. Изменяя интен" сивность поля центробежных сил госле окончания процесса псевдоожижения можно регулировать плотность укладки

Э 142328 порошка, не изменяя при этом сам ха. рактер укладки, т.е, не изменяя структуру сформованного слоя. Если центробежные силы намного превышают силы

5 трения между частицами порошка, мы можем получить плотную формовку. А если центробежные силы соизмеримы с силой тяжести — получается формовка, близкая к свободно насыпанному порош- 10 ку. Изменение плотности формовки приводит к изменению величины и характера контактов между частицами, что влияет на прочность изделия, а такжек изменению пористости. Таким образом.15 регулируя скорость газового потока и интенсивность поля центробежных сил, можно управлять процессом формования °

Гранулометрический состав порошка выбирают с соотношением максимального 20 и минимального размеров частиц в пределах 5-16. При соотношении размеров частиц максимального и минимального размеров меньше 5 сформованное изделие по своим фильтрующим характери- 25 стикам (коэффициенту проницаемости и др.) не превосходит иэделия, полученные из порошка с одинаковым размером частиц. При соотношении размеров частиц максимального и мимимального размеров больше 16 фильтрующие характеристики также практически не улучшаются.

Пример 1, Берут порошок нержавеющей стали марки Х18Н10 с размером частиц О, 040-0, 63 мм (Р „,/О„„„„ =

15,75). Необходимо получить из это-, го порошка фильтрующее изделие с тонкостью очистки 10 мкм, максимально возможной проницаемости и изменяю-,40 щейся по сечению пористостью. Для этого порошок засыпают в закрытую гер. метичным кожухом полую проницаемую цилиндрическую оболочку радиусом r=

=20 мм и приводят последнюю во вра1 щение с угловой скоростью = 25 с,.

Затем через вращающуюся оболочку и слой порошка против действия центробежных сил подают гаэ (воздух), который отводится через полую горизонтальную ось вращения. Критические скорости подаваемого газа, скорость ожижения ПО и cKopocTh витания UII определяют по формулам (1) и (2).При этом вязкость воздуха составляет

1,4 ° 10 м /с, плотность нержавею9 щей стали этой маркир,= 7,8 10 кг/м, Ъ а плотность воздуха p, = 1,24 кг/м

Рассчитанные скорости составляют

4

U = 27 м/с и U, = 35 м/с. Скорость подачи газа выбирают U „ = 30 м/с. Далее поступление воздуха прекращают и вводят связующее (водный раствор поливинилового спирта), которое под действием центробежных сил пропитывает сегрегированный порошок. После спекания получают цилиндрическую фильтрующую втулку, коэффициент проницаемости которой составляет 2,75"

«10 м, размеры пор по толщине стенки — 24-115 мкм, тонкость очистки—

10 мкм и изменяющаяся от внутренней к наружной поверхности пористость в пределах 0,41-0,48, что соответствует заданным требованиям, Пример 2. Берут порошок из материала той же марки, что и в примере 1, и по предлагаемаму способу изготавливают фильтрующее изделие, В таблице приведены параметры технологического процесса и свойства изделия, а также характеристики при других режимах. с

Пример 3 (известный способ).

Порошок марки Х18Н10 с размером частиц 0,04-0,63 мм (также как и в примере 1) засыпают в гаэопроницаемую форму, Высота засыпки 5 мм. Затем через форму подают воздух со скоростью 21 м/с. После распределения частиц по толщине слоя заготовку спекают. Тонкость очистки изделия 10 мкм, а коэффициент проницаемости 1,2

«10 м2, что меньше значения проницаемости изделия, полученного предлагаемым способом при равной тонкости

I очистки (пример 1) .

Как .видно из таблицы, при испольэовании порошка с отношением размера частиц 0 „,/Р „„, находящимся в пределах 5-16, и скорости подачи газа

U выше скорости витания частиц и

U получают изделие с заданными ви свойствами (таблица, У1) . Если скорость подачи газа превосходит скорость витания частиц (таблица, Ì2), то происходит "закипание" слоя порошка и вынос отдельных частиц. Это приводит к повышению пористости и снижению тонкости очистки иэделия (т.е. увеличению размера задерживаемых частиц), В случае, когда скорость подачи газа ниже скорости начала псевдо- . ожижения (таблица, У 4) пористость изделия и коэффициент проницаемости уменьшаются. Значительно снижается коэффициент проницаемости и в тех

1423281

Случаях, когда отношение DÄ Ä,./D„„ меньше 5 (таблица, У 3 и 5).

По сравнению с известным способом предлагаемый способ позволяет при заданной тонкости очистки повысить про ицаемость в 2-2,5 раза (примеры 1

3).

Таким образом, предлагаемый способ рмования пористых поройковых матеиалов позволяет получать цилиндриеские изделия и изделия сложной фор" различной плотности и с переменным орораспределением по толщине стени, а также обеспечивать однородность арактеристик по всей длине изделия. роме того, полученные изделия облаают повышенным комплексом эксплуатаионных свойств. ормула изобретения

Способ изготовления пористых пашковых материалов, включающий saку порошка с разным размером часв форму, формование пористой за- овки приведением порошка в псевдоиженное состояние в потоке газа при рости rasa выше скорости ожнжения, меньше скорости витания частиц порошка, отличающийся тем,,что, с целью повышения проницаемости пористых изделий трубчатой формы, воэможности регулирования пористости, форму с порошком вращают, а скорости ожижения и витания определяют по формулам

„ц

7290 .

-- — ) и 6 и р р -1) ° r

r ц 7776 1 + — —10 989

bed. Э О И.а а (1 1 -1М Э где дз (p !p

14009

2Π— кинематическая вязкость газа; д - средний размер частиц поср рошка; „, p — соответственно плотность материала порошка и газа;

25 — угловая скорость вращения;

- радиус вращения, после прекращения подачи газа производят пропитку заготовки связующим, а порошок используют с соотношением

ЗО наибольшего и наименьшего размера частиц 5-16.

1423281 с б л ь ! м л .Ю

00 л о

l е

Щ л ь

Я м л о м

О

Ф л о

I л М л

Ю м

Ю

1 м л

Ю О л о . I л о,о

1 е

Ю л

00 и м о м л е ь м л м

Ю м

Е о

С4

Ю

1 л

Щ 3 л о ! л о л

Ф л ь

I л

Ю м О ь

O p Irl о е х ф сО O

Мо м О л л юо

°вЂ” х со .о ьс о м О л л с о т

Ж

0О О

МЮ л л

iri Ю е4 со О а л щ go

X к, а е

«о

Щ л

Х I..

00 W е е,а йО 0!

l л O

ИЮ

По

I 1 д

I I !.

v о

Ь и ж а

1 о

И

Ф 1 Е

Ц с) 1

1 Ж 1 Ю

I I с0 I

С0 I И 1

Е I I е — —

О 1

0!

u Д

I f Х

1 Х о 1-. Х

1 !с и Х

Ж Е о w!!О

0 I

I 1

V I V>

1 и о! аv

101 оо и 1

Я (д 1 1

Д л

aJ I E. и и I

0!1О!»Й l с0 V A I кг! ж

О 0

1 О (3 (6

5 х а а н 0! Х. I

mOXI. а, m v ж О 0! а Р

Ю см о л

О е сч м л

О О СЧ О

Ч м о ц о о л сч а

О л м л л ю о о 1 I м л, л л о о м л л оо е х-- 1 1 со о лр,И М

Мо

g 0! / с0ЯЮ. u