AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA
WYDZIAA
METALI NIEŻELAZNYCH KIERUNEK METALURGIA
METALURGIA PROSZKÓW
Laboratorium 3
BADANIA SKA
ADU ZIARNOWEGO WYBRANYCH
PROSZKÓW
lista uczestników:
Justyna Juszkiewicz
Bartosz Jakimko
Karol Krukowski
Damian Krupiński
Kraków, 6 kwietnia 2016
1. Wprowadzenie
Analiza sitowa
Polega na rozdzieleniu poszczególnych frakcji proszku w wyniku przesiewania przez
znormalizowany zestaw sit. Metoda umożliwia pomiar rozkładu wielkości cząstek
proszków o wielkości frakcji ziarnowej w zakresie 300-40źm. Pozwala ona określić masy i
udziały procentowe poszczególnych frakcji, na podstawie których można wyznaczyć
histogram i krzywą akumulacyjną. Przesiewanie można wykonywać ręcznie lub
mechanicznie. Do mechanicznego przesiewania wykorzystuje siÄ™ wstrzÄ…sarki. W wyniku
tego procesu otrzymuje się przesiew i odsiew. Odsiew to część materiału ziarnistego o
ziarnach większych niż oczka danego sita. Przesiew natomiast stanowi część badanego
materiału o ziarnach mniejszych od oczek danego sita.
Pomiar średniej wielkości cząstek proszków za pomocą aparatu Fisher a
Zasada działania aparatu jest w skrócie jest następująca:
Pompa powietrzna tłoczy powietrze do stabilizatora ciśnienia, skąd powietrze pod stałym
ciśnieniem płynie do tulei, zawierającej próbkę sprasowanego proszku. Przepływ powietrza
mierzony jest przy pomocy wyskalowanego manometru, w którym poziom cieczy wskazuje
bezpośrednia na wykresie średnią średnicę ziaren proszku. Gooden i Smith sformułowali
następujące równanie, wiążące wielkość przepływu powietrza przez próbkę i własności
fizyczne próbki:
gdzie:
6
dm- średnia średnica ziaren w mikronach (l mikron= 10 m),
N- lepkość powietrza w poisson'ach,
3
C- przepływ powietrza w oporze w przepływościomierzu (kapilarze) w [cm ] na sekundę na
2
jednostkę ciśnienia [g/cm ],
2
F-ciśnienie w kapilarze w [g/cm ],
3
D-gęstość próbki w [g/cm ],
L-długość lub wysokość sprasowanej próbki tj. głębokość warstwy w [cm],
M-masa próbki w gramach,
3
V -objętość sprasowanej próbki w [cm ],
2
P-ciśnienie powietrza wchodzącego do tulei z próbką w [g/cm ],
Równanie to można uprościć, jeśli masa próbki równa będzie wagowo prawdziwej gęstości
materiału, stopień sprasowania próbki będzie znany, a pomiar prowadzony będzie w stałych
warunkach do postaci
2
gdzie:
d - średnia średnica ziaren w mikronach odczytana z wykresu równa 2,1
- gęstość materiału z którego jest wykonany proszek równa równa 8,96 g/cm3
2
Sw - powierzchnia właściwa w [cm /g] materiału,
Podana gęstość jest gęstością materiału, z którego proszek jest wykonany. Objętość próbki zależy
od rozdrobnienia materiału i od stopnia sprasowania próbki.
=3,18 kg/m2
2. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia badanie składu ziarnowego wybranych proszków.
3. Kolejne etapy wyznaczania zagęszczalności oraz obliczenia
Analiza sitowa I
Odmierzono 100 g proszku miedzi z elektrolizy o średnicy cząstek 160źm, po czym poddano
go procesowi przesiewania na wstrzÄ…sarce przez 10 minut. Do analizy sitowej wykorzystano
wielkości sit: 400źm, 315źm, 200źm, 160źm, 100źm, 71źm, 63źm, 56źm oraz 40źm.
Tab.1. Zapis wyników analizy sitowej.
Klasa ziarnowa Masa frakcji w klasie Suma udziałów frakcji w
[µm] ziarnowej [g] klasach ziarnowych [%]
0,40 zabrudzenia zabrudzenia
0,315/0,40 zabrudzenia zabrudzenia
0,093 0,09
0,20/0,315
1,157 1,16
0,16/0,20
1,874 1,87
0,10/0,16
18,771 18,77
0,071/0,10
21,691 21,69
0,063/0,071
9,443 9,44
0,056/0,063
14,705 14,70
0,056/0,040
15,956 15,96
0,04>
2
Rys.1. Histogram
Udział frakcji
100
10
1
0 2 4 6 8 10
Udział frakcji
0,1
0,01
D [mm]
Wyk.1. Krzywa kumulacyjna
Analiza sitowa II
Odmierzono 100 g proszku miedzi z elektrolizy o średnicy cząstek 160źm, po czym poddano
go procesowi przesiewania na wstrzÄ…sarce przez 7 minut. Do analizy sitowej wykorzystano
wielkości sit: 400źm, 315źm, 200źm, 160źm, 100źm, 71źm, 63źm, 56źm oraz 40źm.
2
[%]
Tab.2. Zapis wyników analizy sitowej.
Klasa ziarnowa Masa frakcji w klasie Suma udziałów frakcji w
[µm] ziarnowej [g] klasach ziarnowych [%]
0,40 zabrudzenia zabrudzenia
0,315/0,40 zabrudzenia zabrudzenia
0,093 0,09
0,20/0,315
2,090 2,09
0,16/0,20
25,370 25,37
0,10/0,16
25,042 25,04
0,071/0,10
14,218 14,22
0,063/0,071
9,058 9,06
0,056/0,063
17,490 17,49
0,056/0,040
7,028 7,03
0,04>
Rys.2. Histogram
2
Udział frakcji
50,00
5,00
Udział frakcji
0 2 4 6 8
0,50
0,05
D [mm]
Wyk.2. Krzywa kumulacyjna
Pomiar średniej wielkości cząstek proszków za pomocą aparatu Fisher a
Tuleję zamykano od dołu korkiem oraz uszczelniano za pomocą kółka wyciętego z sączka.
Odważono 8,934g proszku miedzi z elektrolizy, po czy wsypywano go do tulei. Kolejno górę
tulei zamykano korkiem wraz z kółkiem wyciętym z sączka. Proszek zagęszczano,
odczytywano jego porowatość, a następie przepuszczano argonem i odczytywano średnią
średnicę ziarna.
Tab.3.
Pomiar I
Porowatość 0,7425
Średnia średnica ziaren 150
[źm]
Całkowita powierzchni 4
ziaren proszku [cm2/cm3]
Obliczenia (pomiar I):
2
[%]i
5.Wnioski
Na podstawie dokonanych pomiarów można stwierdzić, że czas wytrząsania proszku na
analizie sitowej znacząco wpłynął na wagę badanych frakcji. Zaobserwować możemy to
szczególnie dla frakcji 0,16-0,1 µm która dla czasu wytrzÄ…sania 7 minut miaÅ‚a wyraz
nie
wyższą masę niż dla czasu wytrząsania 10 minut. Wpłynęło to również na inny rozkład mas
frakcji niższych. Wywnioskujemy, że dłuższa analiza sitowa była dokładniejsza.
Wykres udziału poszczególnych frakcji w skali liniowej wykazuje wyraz
ną skośność, dzięki
zastosowaniu skali logarytmicznej wykres udziału frakcji jest znacznie bardziej symetryczny
oraz przybliżony do rozkładu normalnego.
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).
2