Projektowanie stali spiekanych

Wykonali:
Krzysztof Bobek Bartosz Bogdański
Kinga Dudek Gabriela Elżbieciak
Elżbieta Figura
Jakub Gajur

Gr. 1a

1. Określenie własności cząstek – metoda sitowa.

Analiza sitowa:
jest to metoda badawcza polegająca na rozdziale na frakcje zawierające ziarna o różniej wielkości, poprzez przesiewanie przez zestaw sit, w wyniku czego ziarna o odpowiednich średnicach pozostają na kolejnych sitach, które posiadają coraz mniejsze oczka. Po zważeniu poszczególnych klas ziarnowych określa się ile procent materiału pozostało na każdym sicie w stosunku do całości materiału. Wielkości oczek w zestawie sit wynosiły: 1,6; 0,4; 0,2; 0,16; 0,1; 0,071; 0,063; 0,040 [mm].

Wielkość cząstek określono poprzez przesypanie 500g proszku miedzi przez zestaw sit.

$$\mathbf{x}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{n}}}{\mathbf{m}}$$

m_n- masa proszku na danym sicie [g]
m - masa całkowita proszku przeznaczona do analizy [g]

Tabela z wynikami przesiewu

wielkość oczka na sicie [mm]	waga partii [g]	Udział procentowy
>1.6	0	0
1.6-0.4	0	0
0.4-0.2	0.31	0.062
0.2-0.16	17.56	3.512
0.16-0.1	196.86	39.372
0.1-0.071	140.4	28.08
0.071-0.063	45.37	9.074
0.063-0.04	58.08	11.616
<0.04	41.42	8.284
Suma	500

Wykresy uzyskanych wartości

1. Określenie własności technologicznych

• Sypkość:

Za pomocą lejka Halla określono sypkość proszku. Pomiar sypkości polegał na odważeniu
50 g przygotowanego proszku i przesypywaniu go przez znormalizowany lejek Halla, mierząc przy tym czas całego przesypu proszku.

Tabela pomiarów czasu i obliczeń sypkości:

Sypkosc = t * f ∖ nf = 25, 3/25

Gdzie:

f – współczynnik do obliczeń

wielkość ziarna	t1	t2	t3	t średnie	Sypkość
0.16 - 0.1	29.706	29.558	29.454	29.57267	29.92754
<0.04	29.099	28.927	29.443	29.15633	29.50621

• Gęstość nasypowa:

Gęstość nasypową określono poprzez swobodne wsypywanie odmierzonej ilości proszku do wolumetru Scotta o objętości równej 25 cm³. Gęstość obliczono jako stosunek masy proszku wsypanego do objętości pojemnika.

• Gęstość nasypowa z usadem:

Gęstość nasypową z usadem obliczono jako stosunek masy proszku do najmniejszej objętości, jaką on zajmuje w wyniku wstrząsania pojemnikiem.

$${m = 50\ g\backslash n}{v = 14.25\backslash n}{\rho = \frac{m}{v} = \ 3.5\ \lbrack\frac{g}{\text{cm}3}\rbrack}$$

Prasowanie

Po dokładnym zmieszaniu proszków przygotowano 6 naważek, które następnie sprasowano w sztywnych matrycach (na zimno) na prasie hydraulicznej.

Zobrazowanie mierzonych wartości:

Tabela wymiarów wyprasek:

Próbka	dlugość	wys 1	wys 2	wys 3	wys 4	szerokość	masa	gęstość
1	90.31	5.94	5.81	5.88	5.9	5.91	27.56	6.75
2	90.34	5.89	5.91	5.81	5.76	5.89	27.49	6.8
3	90.29	5.91	5.86	5.87	5.75	5.89	27.53	6.77
4	90.28	5.76	5.84	5.93	5.98	5.89	27.53	6.75
5	90.32	5.82	5.86	5.93	5.95	5.88	27.56	6.74
6		5.88		6.07

Próbka numer 6 uległa uszkodzeniu co uniemożliwiło mierzenie dla niej innych wartości

1. Spiekanie

Próbki spiekano przez 30 minut w temperaturze 1120 °C w osłonie wodoru.

Tabela wymiarów spieków:

próbka	długość	Wys 1	Wys 2	Wys 3	Wys 4	szerokość	masa	gęstosc
1	90.7	5.92	5.93	6	5.93	5.97	27.4	6.62
2	90.67	5.96	5.94	5.84	5.8	5.93	27.34	6.68
3	90.61	5.79	5.85	5.97	5.95	5.93	27.35	6.69
4	90.5	5.81	5.89	5.99	6.01	5.91	27.23	6.61
5	90.2	5.9	5.97	5.9	5.86	5.93	27.25	6.76
6	nie poddana spiekaniu

1. Parametry próbek po spiekaniu

Wyznaczanie gęstości teoretycznej wg wzoru:

$\mathbf{d}_{\mathbf{t}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{s}}}{\sum_{}^{}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{i}}}{\mathbf{d}_{\mathbf{i}}}}\mathbf{\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{g}}{\mathbf{c}\mathbf{m}^{\mathbf{3}}} \right\rbrack$

m_s- masa sumy składników

m_i – masa składnika

d_i – gęstość składnika

Wyznaczanie objętości wg wzoru:

V=h * b * l [mm³]

h – wysokość próbki

b – szerokość próbki

l – długość próbki

Wyznaczanie gęstości pozornej wg wzoru:

$$\mathbf{d}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{V}}\mathbf{\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{g}}{\mathbf{c}\mathbf{m}^{\mathbf{3}}} \right\rbrack$$

m – masa próbki

V – objętość próbki

1. Wyznaczenie wytrzymałości na zginanie.

Próbę zginania próbek po spiekaniu przeprowadzono na maszynie wytrzymałościowej. Próbkę umieszczono na dwóch podporach ustawionych względem siebie w płaszczyźnie poziomej, następnie do próbki przyłożona została rosnąca siła, która powodowała zginanie próbki. Gdy próbka została złamana, wskaźnik pokazał wartość, przy której próbka uległa złamaniu.

Maksymalnie naprężenie normalne w przekroju poprzecznym wynosi: $\mathbf{\sigma}_{\mathbf{\max}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{x}}}{\mathbf{W}_{\mathbf{x}}}$

σ_max- maksymalne naprężenie normalne

M_x- moment gnący

W_x- wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie
$\mathbf{W}_{\mathbf{x}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{b}\mathbf{h}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{6}}$

Tabela pomiarowa próbek oraz wartości wskaźnika W_x

	Szerokość[mm]	Wysokość[mm]	Wx [m^3]
Próbka 1	5,97	5,93	34,98*10^-9
Próbka 2	5,93	5,8	33,25*10^-9
Próbka 3	5,93	5,79	33,13*10^-9
Próbka 4	5,91	5,81	33,25*10^-9
Próbka 5	5,93	5,5	29,9*10^-9

d=28,6mm – rozstaw podpór

$\mathbf{M}_{\mathbf{x}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{2}}\mathbf{F}_{\mathbf{x}}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{2}}\mathbf{d}$

Tabela pomiarowa zmierzonej siły ze zrywarki uniwersalnej

	Próbka 1	Próbka 2	Próbka 3	Próbka 4	Próbka 5
Pomiar 1 Fx [kN]	2	2,2	2,1	2,1	2,1
Pomiar 2 Fx [kN]	1,6	2,0	2,1	1,8	2,0
Wartość średnia	1,8	2,1	2,1	1,95	2,05
Mx [Nm]	12,87	15,02	15,02	13,94	14,66

Tabela obliczeniowa maksymalnego naprężenia normalnego σ_max

	Mx [Nm]	Wx [m^3]	σmax [MPa]
Próbka 1	12,87	34,98*10^-9	367,92
Próbka 2	15,02	33,25*10^-9	451,73
Próbka 3	15,02	33,13*10^-9	453,37
Próbka 4	13,94	33,25*10^-9	419,25
Próbka 5	14,66	29,9*10^-9	490,30

1. Wnioski