Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка):
8.3. Патронирование взрывчатых веществ виброуплотнением [1,4]
Общие сведения. Методы вибрационного формования оболочек BB можно подразделить на объемное вибрационное формование, при котором материал и оболочка во всем объеме подвергаются вибрированию при помощи вибрационных площадок, и формование с поверхностным вибрированием, когда части объема изделия со стороны какой-либо поверхности сообщается вибрация. Такая классификация носит условный характер, так как волновые колебания в той или иной степени интенсивности воздействуют на весь объем уплотняемого твердого дисперсного тела.
Применение вибрации в процессах структурообразования дисперсных материалов, компактирования твердых сыпучих тел давлением в целом ряде случаев позволяет снижать контактные силы трения и получать более качественные изделия с лучшим распределением плотности при меньших давлениях нагружения.
Уменьшение потерь на трение приводит к увеличению средней плотности брикетов по сравнению со статическим прессованием при одинаковых давлениях формования. Наблюдаемые эффекты можно объяснить тем, что распределение упругих волн вибрации вызывают колебание частиц в объеме материала около положения своего равновесия, исключаются «арочные» эффекты и создается более упорядоченная укладка частиц порошка. При этом возможны два механизма контактного взаимодействия: без отрыва исполнительного органа колебательной системы от поверхности уплотняемой массы (в этом случае элементы трущейся пары колеблются как одно целое при наличии между ними скользящего контакта) и с разрывом контакта.
¦302 При патронировании BB, когда давления в уплотняемом материале невелики, в характере вибрационных колебаний возникают разрывы с контактной поверхностью. В этом случае контактное взаимодействие между волноводом и прессовкой носит ударный динамический характер. Локальные давления в момент контакта могут в несколько раз превышать статические и равняться нулю между импульсами. Следовательно, только в течение некоторого промежутка времени на протяжении каждого периода гармонических колебаний сила трения будет действовать на уплотняемый материал. Результирующая сила трения в условиях динамического нагружения будет значительно меньше, чем при статическом прессовании при том же нормальном давлении, так как в первом случае время контакта является ничтожно малым. Естественно, с уменьшением продолжительности контакта сила трения снижается. В этих условиях прессования облегчается разрыв мест схватывания между поверхностью матрицы и пу^ ансона, с одной стороны, и уплотняемым порошкообразным материалом, с другой. Таким образом, вибрационные колебания препятствуют эффекту схватывания, возникающему при статическом прессовании и приводящему к необходимости периодической чистки и смазывания пресс-инструмента. Схватывание в случае вибрационного прессования может происходить только за счет сил Ван-дер-Ваальса. Процессы диффузии и самодиффузии не успевают произойти, а чисто механические зацепления и защемления частиц материала в микронеровностях поверхности матрицы при упругих ее колебаниях значительно ослабевают.
Воздушные прослойки, возникающие между контактирующими поверхностями, при их разрыве играют не только роль смазки, но и в случае прессования сыпучих смесей, содержащих, например, металлические порошки, являются причиной образования окисных и адсорбционных пленок. Все эти факторы приводят к тому, что средняя за период колебаний сила трения уменьшается.
Факторы, влияющие на процесс вибрационного уплотнения. Известно, что на процесс виброуплотнения твердых дисперсных материалов влияют: гранулометрический состав сыпучего материала, форма частиц и состояние их поверхности, параметры вибрации (частота, амплитуда, ускорение), способ передачи вибрации перерабатываемому материалу, продолжительность вибрирования, способ загрузки сыпучего материала в вибрирующую оболочку и т. д.
Для изучения процессов виброуплотнения использовался в основном экспериментальный метод исследований, позволивший установить общие закономерности процесса и влияние на него различных факторов.
Влияние гранулометрического состава и формы частиц на процесс виброуплотнения таково. Наиболее полно изучено влияние гранулометрического состава на процесс виброуплотнения идеализированных дисперсных смесей, состоящих из сферических тел (шаров) определенного размера. При наиболее плотной регулярной укладке сфериче-
¦303 ских тел (по тетраэдру) є = 0,259; при наиболее рыхлой (кубической, без неупорядоченных полостей) є = 0,476; в случае часто используемых частиц округлой формы порозность укладки обычно близка к 0,40.
В работе R.C. McGeary [4] выполнены опыты по вибрационной укладке сферических частиц различного размера и в различных количественных соотношениях. Показано, что сферические частицы одинакового размера практически можно уложить с остаточной порозно-стью є = 0,42 -г- 0,38 вне зависимости от их диаметра; при теоретической плотности укладки — с порозностью є = 0,39 + 0,36. Отмечается, что плотность укладки существенно зависит от отношения диаметра оболочки ^o6 к диаметру частиц d4\ при do6/d4 >10 плотность укладки стремится к значению порозности г = 0,37.
