4. 4. Методы измерения текучести

Текучесть· характеризует способность порошка ссыпаться под действием силы тяжести и сцепления частиц между собой. Это означает, что она является основной характеристикой, определяющей скорость заполнения пресс-формы порошком. В соответствии с государственным стандартом текучесть количественно оценивается по времени истечения определенной массы порошка (50 г) через воронку с налиброванным выходным отверстием (2, 5 мм).

Сам термин «текучесть» заимствован из реологии жидностей и является не совсем удачным применительно к порошкам, которые правильнее было бы характеризовать сыпучестью, поскольку порошки представляют собой дискретные материальные системы. Некоторые авторы в своих работах [21, 22] пользуются именно

этиим термином, несмотря на традиционную общеупотребительность термина «текучесть» (ГОСТ 17359-71).

Наиболее распространенный метод определения текучести был прередложен Холлом [23, 24] и получил повсеместное распространение с некоторыми вариациями [4, 12]. Схематическое изображение расходомера Холла для определения текучести представлено на рис. 4. 4. Конусная емкость 1, в которую засыпается порошок (обычно 50-100 г), имеет угол раствора 60° и заканчивается внизу круглым калиброванным отверстием 1-7 мм в диаметре в зависимости от крупности исследуемого материала. Под нею на определенном расстоянии от выходного отверстия помещается приемная емкость, куда стенает порошок.

Время истечения навески определяется по секундомеру. Текучесть может характеризоваться как длительностью течения (в с), так и его скоростью, определяемой по отношению массы порошка ко времени вытекания. Некоторые порошки текут с остановками, одни вытекают через отверстие равномерным потоком, У других наблюдается прерывистая, неоднородная струя. Все эти

качественные детали процесса течения следует обязательно отмечать при записи результатов исследований.

Для сопоставления данных измерения, полученных в разных условиях испытания, целесообразно текучесть характеризовать коэффициентом К [25], который дает возможность представить ее в виде, не зависящем от величины выходного отверстия воронки:

   K=trⁿ/F

где t - время истечения порошка; r -радиус выходного отверстия;  F - навеска порошка; n = 2, 58.

(4. 9)

Коэффициент К является величиной, обратной собственной текучести материала, и, следовательно, чем он больше, тем хуже текучесть порошка, и, напротив, чем последняя выше, тем меньше значение К. В ряде случаев фоrмула (4. 8) справедлива при других значениях величины п (например, п = 3, 8), что может быть установлено сопоставлением экспериментальных данных, полученных для воронок с различными выходными диаметрами.

Представляет интерес устанока [26], которая дает возможность одновременной оценки текучести, насыпной _{ПJIОТНО'СТИ} и способности порошка заполнять пресс-форму. Она состоит из специального столика с отверстием в поверхности стола, куда снизу, заподлицо к поверхности вмонтирован набор чашек из закаленной стали (6 шт) различного объема (от 16, 4 до 3, 3 см3 ). В чашки могут помещаться центральные стержни, позволяющие имитировать различные пресс-формы. Над этими емкостями по поверхности стола перемещается бункер объемом 82 см3    с исследуемым порошком.

В зависимости от характера заполнения чашек порошок классифицируют как обладающий либо хорошей текучестью (хорошо заполняются все чашки, независимо от формы и размера), лпбо плохой (заполняются не все чашки, и то только после полного перекрытия бункером отверстий полости чашек), либо промежуточной, средней (заполняются лишь чашки большого объема и без сердечников). Заполненные чашки взвешиваются для определения насыпной плотности. Если принять заполняемость чашни без центрального сердечника за 100 %, то можно рассчитать плотность заполнения чашки с сердечником относительно этой величины и получить количественную характеристику заполнения формы.

Если порошки заполняют не все чашки, то наилучшим считается тот, который заполнил наибольшее количество их. Если число заполненных чашен одинаково,  то  лучшим называется порошок,       который           дает  наибольшую                 плотность                    заполнения.

Оценка начества наименее сыпучих порошков производится в соответствии с числом проходов бункера, необходимым для заполнения стандартной полой чашки наибольшей емкости (16, 4 см3 ) без стержня. Скорость перемещения бункера вдоль стола несущественна:

Текучесть порошков имеет большое значение для режимов автоматического прессования, определяя скорость заполнения пресс-формы, что в конечном счете определяет производительность работы пресса. Она ухудшается при наличии влаги в порошке обычно адсорбирующейся в виде тонких пленок на поверхности частиц, при увеличении их удельной поверхности, шероховатости, при усложнении формы частиц, что, создавая различного рода зацепления между частицами, затрудняет их взаимное скольжение. А также при значительном содержании мелкой фракции в порошке, когда адгезионные взаимодействия соизмеримы с силами тяжести, действующими на частицы порошка. Текучесть может улучшаться при некоторой окисленности частиц порошка [16], так как это сглаживает их поверхность и уменьшает взаимное трение частиц (окисел выполняет роль смазки при скольжении частиц друг относительно друга). Повысить ее можно качественной просушкой, обкаткой частиц, оптимизацией фракционного состава порошка.