新型粉料混合技術(shù)簡析課件

1、 新型粉料混合技術(shù)簡析2摘要 粉料混合一般是指將兩種或兩種以上的不同成分的粉末混合均勻的過程。混合也是制備產(chǎn)品整個過程的第一步，混合物各組分質(zhì)量的分布均勻至關(guān)重要，因?yàn)榛炝喜痪鶆蛟诤罄m(xù)工藝中是無法調(diào)整的。粉末混合機(jī)制是粉末間相互擴(kuò)散、對流、剪切，目前常用的混合方法有：三維混合，雙錐混合、球磨混合及先進(jìn)的雙運(yùn)動混合。雙運(yùn)動混合是利用料桶的轉(zhuǎn)動和料桶內(nèi)部葉片的轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)動速度是料桶轉(zhuǎn)動速度的2倍）同時強(qiáng)制驅(qū)動粉末相互擴(kuò)散、對流、剪切，形成復(fù)雜的運(yùn)動，從而達(dá)到理想的混合效果。關(guān)鍵詞 粉末混合；粉末冶金；混料工藝；混粉；混合設(shè)備31. 影響粉末混合工藝的基本因素 粉末冶金材料性能及制備工藝與粉末的結(jié)構(gòu)和

2、性能有著密切的關(guān)系，因此，有必要深入解粉末的結(jié)構(gòu)和性能。1.1 顆粒大小 粗大的粉末顆粒具有較好的壓縮性，但成形性差；細(xì)小粉末成形性好，但壓縮性差，因此大小顆粒適當(dāng)?shù)拇钆洌芨纳品勰┑奶畛湫?，提高粉末的壓縮性和改善粉末的燒結(jié)性能。但是，粉末顆粒大小差異越大，越不易混合。細(xì)粉末易“搭橋”和相互黏附，妨礙顆粒的相互移動，不易均勻分散。1.2 松裝密度（比重） 松裝密度差異越大，越不容易混合。松裝密度小的輕粉易漂浮，混合時，始終漂浮于上方，很難混入較重粉的組元里，不易混合均勻。1.3 流動性 粉末流動性差，顆粒間相互粘附，不利于粉末相互穿插移動、對流，不易于其他粉末混合均勻。1.4 超細(xì)粉,超輕粉

3、此兩種粉末在混合時，本身特性活性大，易漂浮，易相互粘附，不易均勻分散。 42. 粉末冶金行業(yè)混合工藝的重要性 混粉不均勻而產(chǎn)生的缺陷2.1 成形過程中壓坯易分層、斷裂2.2 制品的壓坯密度、燒結(jié)密度不均勻2.3 壓坯在燒結(jié)過程中易爆裂，產(chǎn)品變形大且不均勻，燒結(jié)后材料金相組織不均勻，或產(chǎn)生 不希望有的金相組織2.4 材料的機(jī)械性能：硬度、密度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等等達(dá)不到要求2.5 混合對顆粒微觀形貌的影響及導(dǎo)致的后果 金屬顆粒隨混合時間的延長會產(chǎn)生許多不利因素，如鐵、銅等金屬粉末會產(chǎn)生加工硬化，也會使顆粒形狀和粒度分布發(fā)生變化，影響后期壓制和燒結(jié)。在混合過程中，由于粉末間的相互摩擦，因此，長時間

4、的混合會導(dǎo)致小顆粒和圓形顆粒的產(chǎn)生，就是說混合時間太長會改變粉末的本身顆粒形狀和大小，不利于后期壓制。 53. 粉末冶金行業(yè)常用的混料機(jī)： 三維混合機(jī)、V型混合機(jī)、雙錐混合機(jī) 圖1 三維混合機(jī) 三維混合機(jī)工作原理：裝料的桶體是在主動軸的帶動下，作周而復(fù)始的平移轉(zhuǎn)動和翻滾等復(fù)合運(yùn)動，促使物料沿著桶體作環(huán)向、徑向和軸向的三向復(fù)合運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)多種物料的相互流動、擴(kuò)散、積聚、摻雜，達(dá)到均勻混合的目的。優(yōu)缺點(diǎn)：料桶內(nèi)不存物料死角。但是其裝載率低，一般不超過60%；不能做太大，由于結(jié)構(gòu)原因，機(jī)器容易斷軸或軸承易損壞，存在一定的危險(xiǎn)，而且對于超輕粉、超細(xì)粉不易混合均勻，容易漂浮料桶上方，微觀上難以達(dá)到顆粒

5、與顆粒之間充分均勻混合。其原因在于粉體內(nèi)部設(shè)備沒有強(qiáng)制剪切、攪拌運(yùn)動。6V型混合機(jī)：工作原理：利用混料機(jī)二圓柱桶長度不相等,行成不對稱的原理,當(dāng)混料機(jī)轉(zhuǎn)動時物料從分解到組合,從組合到分解,推動物料進(jìn)行橫向交流,每轉(zhuǎn)動一圈橫向力使部分物料從一個桶流向另一個桶,這樣物料橫向徑向混和,分解組合相互進(jìn)行,使物料達(dá)到均勻的混合效果.優(yōu)缺點(diǎn)：當(dāng)混合流動性好、物性相近似的混合物料時，可以得到較好的混合效果，但是，容量增大時，混合機(jī)占地面積相對大，需要有堅(jiān)固的基礎(chǔ)；當(dāng)混合物料物性差距較大時，一般不能得到理想的混合物；其裝料系數(shù)較小，混合物料與容器同時轉(zhuǎn)動進(jìn)行整體混合，因此回轉(zhuǎn)型比固定型所需的能耗大。物料間相互

6、沖擊、摩擦較大，易改變粉末組元的基本特性，如：粒度變小，顆粒形狀改變，易產(chǎn)生加工硬化。圖2 V型混合機(jī) 7雙錐混合機(jī)：工作原理：將粉末或料狀物料加入到雙錐料桶中，隨著料桶的不斷旋轉(zhuǎn)，物料在容器中進(jìn)行復(fù)雜的撞擊運(yùn)動，達(dá)到均勻的混合。優(yōu)缺點(diǎn)：在轉(zhuǎn)速過慢時，物料容易分層滾動，無法快速有效的摻入混合，而且容易形成球形結(jié)團(tuán)粒；轉(zhuǎn)速過快，物料從頂部拋落，落差過大，雖然混合效果提升，但是會造成物料的劇烈撞擊，并且產(chǎn)生大量熱量，如此一來，鐵粉本身會產(chǎn)生應(yīng)力而硬化，速度太快時，物料因離心力的作用而貼料桶內(nèi)壁，無法混合。圖3 雙錐混合機(jī) 84. 雙運(yùn)動混料機(jī)的原理解析4.1 雙運(yùn)動混合理念的誕生 一種全新的混合理

7、念：設(shè)計(jì)一個可以做翻滾運(yùn)動的料桶（如圖4），可以消除物料死角的同時，還可以對物料進(jìn)行對流折疊混合；另外再設(shè)計(jì)一個置于料桶內(nèi)可以獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的全尺寸攪拌葉片（全尺寸就是其運(yùn)動范圍包括料桶的全部空間，如圖4），讓旋轉(zhuǎn)速度比較高的葉片運(yùn)動對粉體內(nèi)部進(jìn)行高速剪切、穿插和對流等強(qiáng)制混合。 粉體在料桶運(yùn)動及葉片運(yùn)動的作用下產(chǎn)生了較為復(fù)雜的運(yùn)動軌跡，大幅度地提高了混合效率（如圖5所示）。圖4 料桶、葉片及其運(yùn)動模式9圖5 粉體在料桶及葉片作用下的運(yùn)動模式10雙運(yùn)動混合工藝其優(yōu)點(diǎn)1.解決了輕、重粉，超輕粉或超細(xì)粉不易混合的難題 因?yàn)槿~片運(yùn)動和料桶運(yùn)動的同時疊加，飄浮在上方的輕粉被裹攜進(jìn)入主體粉中， 如圖5所示：圖

8、6 葉片和料桶對粉體的裹攜下壓作用示意圖112.解決了小顆粒粉末混合時易抱團(tuán)不利于混合均勻的難題 粉末團(tuán)聚發(fā)生的原因主要是因?yàn)榉勰┌l(fā)達(dá)的表面積和交弱的物理力的作用，物理力通常指范德華力、靜電作用和磁場力，或粉末表面對液體具有吸附力使得粉末容易發(fā)生聚集。這會增加粉末混合的困難。料桶內(nèi)部較高速的葉片運(yùn)動對粉體內(nèi)部強(qiáng)制進(jìn)行高速剪切、穿插和對流等作用，將已抱團(tuán)的顆粒打散，使其混合均勻。 圖7 葉片和料桶運(yùn)動示意圖123 流動性不好的干粉也能混合得比較好 這是因?yàn)榉垠w內(nèi)部有葉片強(qiáng)制剪切、攪拌，主觀上克服了流動性不好的缺陷。粉體顆粒與顆粒之間大大增加了剪切、位移的機(jī)會。4 很好地解決了混合效率低下難題 這

9、也是因?yàn)榱贤斑\(yùn)動和葉片運(yùn)動兩者同時疊加大大提高混合效率，尤其是葉片運(yùn)動的作用很高。13用普通V型混料機(jī)，混合2小時，每批料取兩個樣品進(jìn)行分析，其混合料分析結(jié)果見表1、表2用新型雙運(yùn)動混料機(jī)混合1小時，每批料取兩個樣品進(jìn)行分析，其混合料分析結(jié)果見表35.實(shí)驗(yàn)一 銅基摩擦材料配方（%）：Cu68，Sn7，F(xiàn)e5，酸不溶物5，Pb6,其他914樣品CuSnFe酸不溶物Pb其他168.377.454.884.416.28.56268.247.44.94.586.288.51偏差0.130.050.020.170.080.05樣品CuSnFe酸不溶物Pb其他168.257.315.044.736.018

10、.94268.147.275.074.86.028.9偏差0.110.040.030.070.010.04樣品CuSnFe酸不溶物Pb其他168.327.194.974.946.088.5268.357.25.034.886.038.51偏差0.030.010.060.060.050.01兩種混料機(jī)混合料偏差分析對比表4：樣品偏差CuSnFe酸不溶物Pb其他V型混料機(jī)0.130.050.020.170.080.05V型混料機(jī)0.110.040.030.070.010.04新型混料機(jī)0.030.010.030.060.050.01表1表2表3表4從表4可以看出，除鐵元素兩種混料機(jī)偏差結(jié)果基本相同

11、外，其他元素偏差新型混料機(jī)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)V型混料機(jī)，而且混料時間可以縮短1小時。混合效果及效率明顯提高。15 在粉末冶金混粉工藝中，除上訴提到的V型混合、三維混合及先進(jìn)雙運(yùn)動混合，還有球磨混合，把混合和研磨工藝合并進(jìn)行，在這種設(shè)備中，粉末可以得到較強(qiáng)烈的混合，同時，粉末顆粒也會進(jìn)一步粉碎，在硬質(zhì)合金的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是球磨混合效率太低，混合時間長，同時也改變了粉末的基本特性，如粉末大小、形狀等等。 還有化學(xué)混料，將金屬或化合物粉末與添加金屬的鹽溶液均勻混合，或者各組元全都是以某種鹽的溶液形式混合，然后經(jīng)沉淀、干燥、還原等處理方法而得到均勻分布的混合粉末?；瘜W(xué)混合法，其操作很繁瑣，勞動條件差，目前國內(nèi)一般不采用。166. 小結(jié)6.1 雙運(yùn)動混合是一個新生