WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Wydział Mechatroniki

Zakład Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji

ĆWICZENIE LABORATORYJNE

Temat: Badanie gęstości materiałów porowatych i proszków

Prowadzący: mjr mgr inż. Mirosław Zahor

Ocena: ………

Dorota Mańkowska

Grupa:A-31

1.Wiadomości wstępne:

Gęstość nasypowa i gęstość nasypowa z usadem proszków są właściwościami przydatnymi technologicznie, wykorzystywanymi przy konstruowaniu matryc, zasypie proszków, określaniu koniecznego ciśnienia prasowania i warunków spiekania. Zależą one od wielkości i kształtu cząstek proszków, stopnia ich utleniania, zaabsorbowania gazów i szeregu innych czynników.

Gęstością nasypową proszku nazywa się stosunek masy proszku do zajmowanej przez niego objętości. Oznaczenie gęstości nasypowej proszków metalicznych przeprowadza się stosując: lejek, drgający lejek, wolumetr Scotta.

Oznaczenie gęstości nasypowej z zastosowaniem lejka przeprowadza się wsypując odważkę proszku do lejka przytykając otwór suchym palcem. Następnie odsłania otwór i pozwala na przesypanie się proszku. Nadmiar proszku w zbiorniku pomiarowym usuwa się przez jednorazowe przesunięcie po brzegach zbiornika niemagnetyczną płytką. Następnie wyznacza się masę proszku z dokładnością do 0,05g.Gęstość nasypową wyznacza się z dokładnością do 0,01 g/cm³ jako:

ρ = m/25

gdzie: m - masa proszku w zbiorniku.

Znając gęstość nasypową można obliczyć względną gęstość nasypową jako stosunek gęstości proszku do jego gęstości teoretycznej, wyrażony w procentach.

Gęstością nasypową z usadem nazywa się gęstość proszku, który został zagęszczony przez wstrząsanie w pojemniku w określonych warunkach. Proszek w pojemniku zagęszcza się przez wstrząsanie za pomocą urządzenia wstrząsającego aż do momentu, gdy nie wystąpi dalsze obniżenie objętości proszku. Masa proszku podzielona przez jego objętość, uzyskaną po próbie, daje gęstość nasypową z usadem.

Gęstość wypraski (spieku) jest stosunkiem masy do objętości kształtki z uwzględnieniem objętości porów zawartych w materiale. Gęstością względną jest natomiast stosunek gęstości materiału porowatego do gęstości tego samego materiału litego, zwykle wyrażony w procentach.

W celu określenia gęstości wyprasek lub spieków, wyznacza się masę początkową badanej próbki, aby uzyskać wartość m. Następnie wykorzystując napięcie powierzchniowe pokrywa porowatą powierzchnię badanej próbki cienką warstwą zapobiegającą wnikaniu wody w pory. Po zważeniu w wodzie badaną próbkę należy ponownie zważyć w powietrzu aby upewnić się, że nie nastąpiła absorpcja wody. Gęstość próbki nie zawierającej oleju wyrażoną w g/cm³ oblicza się, z dokładnością di 0,01g/cm³ , według wzoru:

d_s,w =(m*ρ_w)/(m_p - m_pw)

gdzie: m - masa próbki w powietrzu [g];

m_p - masa próbki powleczonej określona w powietrzu [g];

m_pw - masa próbki powleczonej określona w wodzie [g];

ρ_w - gęstość wody [g/cm³].

2.Przebieg ćwiczenia:

W ćwiczeniu badano właściwości (gęstość nasypową, gęstość nasypową z usadem oraz gęstość wypraski) proszku żelaza.

Gęstość nasypową badano metodą z zastosowaniem lejka (opisana w punkcie 1.).

Metodę pomiaru gęstości nasypowej z usadem oraz gęstości wypraski opisano w punkcie 1.

Do wyznaczenia mas zastosowano wagę elektroniczną ważącą z dokładnością 0,01g. Gęstość wody potrzebną do obliczeń sczytano z Tabeli 2 instrukcji do ćwiczenia uwzględniając temperaturę wody (T=22°C) jako ρ_w=0,9978 g/cm³.

3.Otrzymane wyniki:

Do obliczeń przyjęto gęstość materiału litego jako ρ_t = 7,87g/cm³

• Gęstość nasypowa

Tabela1

Objętość pojemnika [cm3]	Masa pojemnika [g]	Masa pojemnika z proszkiem [g]	Masa proszku [g]	Gęstość nasypowa [g/cm^3]	Gęstość nasypowa średnia [g/cm^3]	Gęstość nasypowa względna [%]
		276,3	64,9	2,61
24,91	211,4	276,2	64,8	2,6	2,61	33
		276,3	64,9	2,61

• Gęstość nasypowa z usadem

Tabela2

Czas mieszania [s]	Masa proszku [g]	Objętość po zagęszczeniu [cm^3]	Gęstość nasypowa z usadem [g/cm^3]	Gęstość nasypowa z usadem średnia [g/cm^3]	Gestość nasypowa z usadem względna [%]
		18	2,78
60	50	17,5	2,86	2,83	36
		17,5	2,86

• Gęstość wypraski

Ciśnienie prasowania matrycowego [Mpa]	Masa próbki w powietrzu [g]	Masa próbki pokrytej lakierem w powietrzu [g]	Masa próbki pokrytej lakierem w wodzie [g]	Masa drucika [g]	Gęstość [g/cm3]	Gęstość względna [%]
300	21,89	22,06	20,47	2,14	5,86	75

Porowatość wypraski: 100%-75% = 25%

4.Wnioski:

W ćwiczeniu zapoznano się z metodami pomiaru gęstości materiałów porowatych i proszków. Wyznaczono także gęstość nasypową (2,61g/cm³), nasypową z usadem (2,83g/cm³) oraz gęstość wypraski (5,86g/cm³) proszku żelaza. Wyliczono także odpowiednie rodzaje gęstości względnej w stosunku do materiału litego oraz porowatość wypraski (wyrażono w procentach). Z otrzymanych wyników widać, że najmniejszą gęstość względną posiada proszek luźny (bez usadu), 33%. Wstrząsanie badanego proszku powoduje zwiększenie gęstości względnej o 3%.

---