книги из ГПНТБ / Соломоник И.Ш. Производство керамических деталей радиоаппаратуры

Р и с. 3-8

ципиальная схема прибора ПСХ-2, где 1 —загрузочная кюве­ та, 2 — уплотняющий плунжер, 3—контролируемый порошок,

ти берут просеянную и охлажденную до комнатной темпера­ туры (20° С) пробу порошка весом 3,35 у, взвешенную с точ­ ностью до 0,01 г и высыпают на кружок фильтровальной бу­ маги, предварительно уложенной на решетку кюветы. Легким постукиванием по корпусу кюветы разравнивается слой по­ рошка, затем покрывается вторым кружком фильтровальной бумаги и прижимается плунжером. С помощью специальных отсчетных приспособлений измеряется высота массы Н. После удаления плунжера из кюветы открывается кран и под мате­ риалом с помощью груши создается нормированное разряже­ ние, о котором можно судить по подъему жидкости в маномет­ ре от уровня hi до уровня Я2 . Закрыв кран, подсчитываем по секундомеру время t просачивания воздуха через контроли­ руемый порошок в трубопровод манометра. Оно соответству­ ет времени возврата мениска жидкости в исходное равнове­ сное состояние. Связь временного отсчета и удельной поверх­ ности устанавливается формулой:

которыми наблюдается падение менисков (содержится в пас­

величины. По ГОСТ 3584-53 номер сеток вибросит присваи­ вается по размеру отверстия. Так, номера сеток «063» или «02» означают, что выбирают сита с размерами ячеек 630 и 200 мик­ рон соответственно. После этапа первичного размола компо­ нент радиокерамики для просеивания обычно используются вибросита с сетками 063. Такая же сетка применяется для про­ сеивания исходного кварцевого песка, а обожженный молотый глинозем калибруется сетками «02».

Для удаления из керамических материалов зерен металлов и сплавов (особенно железа), чувствительных к магнитным

Частицы железа и его соединений легко намагничиваются и притягиваются к полюсам электромагнитов. Кварц, тальк, ру­ тил, кальцит и другие минералы не испытывают сил притя­ жения и свободно проходят возле поверхностей магнита. По­ этому просеянные продукты помола можно тонкой струйкой пропускать из бункера через кольцевые магниты, периодиче­ ски очищая их по мере накопления намагниченных частиц. Для сепарирования больших количеств материала рекомен­ дуется применять м а г н и т н ы е б а р а б а н ы , в частности,

Р и с . 3-9

Р и с . 3-10

типа М-126. Принцип действия магнитного барабана виден из рис. 3—9. Вращающийся полый 'барабан из немагнитного ма­

подвижный электромагнит 2. Сепарируемый материал подает­ ся на барабан равномерным слоем с помощью встряхивающе­ го питателя 3. Питатель подвешен на тягах 4 и приводится в движение эксцентриком 5. Намагниченные частицы под влия­ нием сил магнитного поля задерживаются на поверхности вращающегося барабана до зоны действия башмаков электро­

Во время работы с магнитными сепараторами необходимо следить за равномерностью поступления порошка на барабан, не допуская пересыпания его через ребра. Для выделения из керамического сырья слабомагнитных примесей используются м н о г о с т у п е н ч а т ы е и н д у к ц и о н н о-р о л и к о в ы е с е п а р а т о р ы . На рис. 3—10 показана модель трехступенча­ того магнитного сепаратора, в котором материал, выходя из бункера 1, попадает на вращающийся магнитный ролик 2. Те частицы, которые обладают даже слабыми магнитными свой­ ствами, задерживаются на роликах больше, чем немагнитный порошок. Направляющая перегородка 3 разделяет потоки маг­ нитной и немагнитной фракций. Последовательная трехстадийная магнитная сепарация обеспечивает получение доста­ точно чистого продукта.

§ 3. Приготовление керамических масс

Основной задачей оборудования, используемого для приго­ товления многокомпонентных радиокерамических масс, явля­ ется хорошее перемешивание частиц, при котором в любом участке массы соотношение компонент массы соответствует заданной рецептуре как по химическому и весовому составу, так и по гранулометрическому содержанию (диапазону раз­ меров частиц и распределению их численностей в диапазоне). Наилучший гранулометрический состав соответствует размы­ той кривой распределения численностей по размерам частиц от 0,5 до 20 мк, с максимумом около 10 мк. При этом получа­ ется плотная упаковка частиц заготовки и, следовательно, не­ большая усадка и пористость изделий.

лок. В серийном производстве часто применяют роторные и вибрационные шаровые мельницы, в которых перемешивание порошкообразных компонентов массы сопровождается их из­ мельчением (тонким помолом).

С у х о й п о м о л и с м е ш и в а н и е в ш а р о в о й м е л ь ­ н и ц е имеют существенные недостатки: в массу попадают про­ дукты истирания футеровки барабана и мелющих тел, сме­ шиваются не отдельные частицы, а их агрегаты — объедине­ ния. С возрастанием тонины помола равномерность измельче­ ния компонентов массы ухудшается, так как тонкий порошок, обволакивая крупные зерна, защищает их от удара и т. д. Поэтому для увеличения эффективности помола и качества перемешивания в массу добавляется вода, а рабочая поверх­ ность барабана покрывается износостойкой резиной (гуммиру­ ется). Водная суспензия порошковой керамической массы на­ зывается ш л и к е р о м . В шликер полезно добавлять вещест­ ва, облегчающие разделение агрегатов (склеивающихся ком­

комендуется применять при подготовке материалов с боль­ шим содержанием глинистых веществ. Вода «распускает» (расщепляет) глину и каолин на отдельные микрочастицы, которые адсорбируются на поверхностях непластичных (то­ щих) зерен. При мокром помоле с увеличением длительности помола непрерывно увеличивается равномерность перемеши­ вания, так как возрастает число частиц всех составляющих и,

следовательно, однородность технических и технологических характеристик исходного материала и конечного продукта — керамических деталей. Длительность мокрого помола в ша­ ровых роторных мельницах велика — от 24 до 100 часов. В и б ­ р а ц и о н н ы е у с т р о й с т в а резко сокращают время подго­ товки керамических масс. Оно зависит от свойств исходных материалов и в среднем колеблется от 20 до 120 минут.

§ 4. Оборудование для приготовления порошковых и жидких керамических масс

Для сухого перемешивания порошковых материалов при­ меняются быстродействующие бегунковые смесительные уст­ ройства, позволяющие за 3-^20 минут получать однородные смеси, что в 3-^5 раз производительнее вибросистем, и в 20-4-40 раз эффективнее ротационных шаровых мельниц. Ув­ лажнение перемешиваемых составов производится с помощью

дом и эксцентричным встречным движением скребковых ло­ паток и вертикально расположенных катков. Встречное дви­ жение пода 1, бегунков 2, лопаток 3 дает при небольшой аб­ солютной скорости механизмов значительную скорость переме­ шивания. Эксцентричное расположение осей пода (рабочего стола) и перемешивающего механизма создает сложную тра­ екторию движения керамической массы (рис. 3—11), при ко­

Р и с . 3-11

торой повышается тщательность смешения. В этих же целях на вращающемся рабочем столе устанавливаются неподвиж­ ные скребки 4. Бегунковые смесители являются машинами периодического действия. Для устранения пыли механизм гер­ метизируется и соединяется с вытяжной вентиляционной сис-

темой. В Советском Союзе выпускаются бегунковые смесите­ ли типов СМ-41, С-350 и СТ-700 емкостью 500 и 700 л.

рованного изнутри кирпичом из кремния, либо износостойкой

загрузки и выгрузки материалов и отверстие для впуска воз­ духа при сливе шликера после мокрого помола. Работа шаро­ вой мельницы основана на процессах действия падающих ме­ лющих тел и истирания зерен материала между мелющими те­ лами. Одновременно происходит перемешивание частиц мате­

рающего действия мелющих тел. Для мельниц с внутренним диаметром менее 1 м число оборотов находится из формулы

25^28

п ^ - — ,

VD

а для мельниц с внутренним диаметром барабана более 1 м, из выражения

23-^25

V D

где

п — число оборотов барабана в минуту; D — внутренний диаметр барабана, м.

С целью интенсификации процессов помола и перемешива­ ния в шаровой мельнице часто используются шары разной ве­ личины. Размеры шаров и их численность выбираются в зави­ симости от внутреннего диаметра барабана D. По 25% об­ щей численности шаров составляют шары максимального и ми­ нимального диаметров, причем dMaKC=-^- D, a dMUH=-^- D (но не менее 20 мм). Остальные 50% шаров имеют промежу­

точные размеры.

Наиболее благоприятный коэффициент заполнения бара­ бана мелющими телами и материалом для сухого помола и пе­ ремешивания— 0,4-*-0,5, а для мокрого — 0,6-*-0,7.

Ориентировочная производительность ротационных шаро­ вых мельниц при крупности загружаемого материала не свы­ ше 1 мм и размоле его до остатка на сите 0063 не более 2% оценивается данными таблицы 3—9.

Сравнивая качество конечного продукта и производитель­ ность ротационных шаровых мельниц в режимах сухого и мок-

рого помолов, следует отметить, что при первичной обработке крупных твердых зерен материала выгоден сухой помол, ког­ да в мельнице преобладает эффект ударного дробления. Одна­ ко высокой дисперсности материала при сухом помоле до­ стигнуть не удается. Для улучшения гранулометрического сос­ тава материала на конечных стадиях помола и перемешивания целесообразно переходить к мокрому помолу, когда преобла­ дает эффект истирания частиц массы между собой и мелющи­ ми телами. Интенсивность эффекта истирания от уменьшения размеров мелющих тел увеличивается, так как при этом по­ верхность трения возрастает пропорционально кубу сокраще­ ния диаметра шаров (при одинаковом весе загрузки барабана шарами). Поэтому при мокром помоле рекомендуется приме­ нять цилиндрические мелющие тела с заваленными краями. При помоле такими телами частицы материала перетираются по линии соприкосновения соседних стержней, а не в точках касания шаров, что значительно увеличивает поверхность тре­ ния и, следовательно, производительность оборудования.

Советские ученые П. А. Ребиндер и Б. В. Дерягин, изучав­ шие процессы мокрого помола, отмечали значительную рас­ клинивающую роль гидроударов жидкой среды по микротре­ щинам частиц материала. С этой точки зрения для повыше­ ния качества и производительности помола желательно при­ менять жидкие среды большой проникающей способности.

В и б р а ц и о н н ы е ш а р о в ы е м е л ь н и ц ы периодиче­ ского действия используются для сверхтонкого помола и пере­ мешивания чистых окислов, идущих на изготовление многих марок высокочастотной радиокерамики. В ©ибромельницах частота соударения шаров, измельчающих и перемешивающих материал, достигает 3000 в минуту. При вибрационном по­ моле основную роль играет усталостный режим измельчения, а не удар и истирание. Поэтому загрязнение конечного про­ дукта от намола мелющих тел и футеровки относительно не­ велико, что благоприятно сказывается на электрических ха­ рактеристиках радиодеталей.

Основными параметрами процесса вибропомола являются: частота и амплитуда вибраций рабочей камеры вибромельни­ цы; форма, размер и материал мелющих тел; коэффициент за­ полнения оборудования мелющими телами и измельчаемым материалом. Под действием внешних импульсов, сообщаемых стенкам корпуса, мелющие тела и зерна материала подбрасы^

ваются, сталкиваются, отталкиваются, вращаются вокруг своей оси и скользят вдоль стенки корпуса. Многообразие дви­ жений обрабатываемого материала обеспечивает быстрое и равномерное смещение керамического материала и рост ус­ талостных напряжений. Рост усталостных напряжений приво­ дит к развитию микротрещин и диспергированию керамиче­ ской массы. По мере измельчения материала число дефект­ ных мест в частицах порошка уменьшается и, соответственно,

Р и с . 3-12

рабана 1 и заключенных в ней шаров вызывается центробеж­ ными силами, возникающими при вращении вала 2 с неурав­ новешенной массой дебаланса, установленного эксцентрично относительно оси вращения вала. При вращении вала инерци­ онной мельницы отдельные точки корпуса описывают эллипти­ ческие траектории. В г и р а ц и о н н ы х м е л ь н и ц а х (рис. 3—• 13) вибрация обеспечивается вращением коленчатого вала 1,

Р и с . 3-13

на котором смонтирован барабан мельницы, все точки кото­ рого описывают круговые траектории с радиусам, равным экс­ центриситету вала. Производительность вибромельниц очень сильно зависит от размолоспособности материала и требуемой тонины помола. Например, для мельниц типа М-200 выход продукта за час работы колеблется от 2,5 до 700 кг.