99397

Технология порошковой металлургии

Лекция

Производство и промышленные технологии

Порошковая металлургия, наряду с другими наукоемкими и энергосберегающими отраслями промышленности, является одним из основных направлений развития современного, высокоэффективного производства технологически развитых стран мирового сообщества.

Русский

2016-09-12

851.5 KB

2 чел.

Лекция 1.Технология порошковой металлургии.

Введение. Порошковая металлургия, наряду с другими наукоемкими и энергосберегающими отраслями промышленности, является одним из основных направлений развития современного, высокоэффективного производства технологически развитых стран мирового сообщества.

В основе технологий порошковой металлургии лежит один из наиболее древних методов переработки рудного сырья в изделие – метод ковки порошкообразной (губчатой) массы металла, разогретой до 800–1000 оС.

К переделам порошковой металлургии относятся следующие процессы: производство порошков с использованием методов, которые основаны на процессах механической или физико-химической обработки материалов, имеющих различное агрегатное состояние; формование пористых порошковых заготовок; спекание сформованных пористых материалов с целью придания им необходимых свойств.

Применяемые на практике методы и технологические режимы получения порошков определяют их химические, физические и технологические свойства. Порошки, близкие по химическому составу, могут иметь разные свойства, что сказывается на выборе режимов дальнейшего превращения порошка в готовые изделия.

Операции формования и спекания порошков являются завершающими операциями технологического цикла получения порошковых изделий. Именно на этих этапах формируются основные свойства порошковых материалов.

Специфические особенности процессов получения изделий на основе порошков металлов и тугоплавких соединений требуют применения специальных режимов подготовки исходных шихтовых материалов, выбора наиболее эффективных методов формообразования и адекватных температурно-временных параметров процесса спекания.

Технологическая схема получения изделий методами порошковой металлургии включает ряд операций, которые предваряют или дополняют операции формования и спекания порошковых материалов и порошковых изделий: подготовка порошков к формованию (подбор фракционного состава порошков, смешивание, введение смазки, засыпка порошка в оболочку, обезгаживание, грануляция и пр.); послеформовочная доработка изделий (зачистка поверхности, удаление неликвидной части и пр.); обработка спеченного материала (механическая, химическая, химико-термическая и пр.); контроль свойств полученного материала.

История развития порошковой металлургии. Научные основы порошковой металлургии разработал в 1752–1763 гг. М.В. Ломоносов. Он описал, например, процессы получения порошкового свинца, способы перевода различных материалов в порошкообразное состояние, дал понятие спекания как операции перевода «порошкообразного тела, которому по желанию придана известная форма, в каменистое вещество».

В 1827 г. на торжественном собрании Ученого комитета по горной и соляной части (г. Санкт-Петербург) 21 марта 1827 г. выступил П.Г. Соболевский (1782–1841), сообщивший о создании им нового способа получения различных изделий из порошка платины. Им были продемонстрированы медали, жетоны, чаши, тигли, бруски массой до 2,4 кг, различные украшения, полученные путем прессования предварительно сформованной и нагретой до «белого каления» заготовки из губчатой платины. П.Г. Соболевский отмечал в своем докладе, что «от одного удара кружок платины вовсе изменяет вид свой; зернистое сложение его становится плотным и оный делается совершенно ковким. После обжатия кружки проковываются в полоски или прутки желаемого вида обыкновенным образом».

П.Г. Соболевский является основоположником широко распространенного в настоящее время направления в металлургии – порошковой металлургии.

Петр Григорьевич Соболевский родился в Петербурге в феврале 1782 г. в семье врача и ботаника Григория Федоровича Соболевского. Образование П.Г. Соболевский получил в Петербургском сухопутном кадетском корпусе, но почти сразу после его окончания он оставил военную службу и занялся решением сложных научно-технических проблем. Работая на Урале,

П.Г. Соболевский прославил свое имя успешной инженерной и научной деятельностью в области осветительной техники (создал в 1811 г. «термоламп» – прибор для газового освещения и отопления), черной и цветной металлургии (усовершенствовал и внедрил в 1816 г. способ пудлингования чугуна), химической технологии, конструирования машин и судов (самодувные печи, обжимные молоты, безбалансирная паровая машина; в 1817 г. по Волге и Каме пошли первые пароходы, построенные по его проекту) и д р. В 1825 г . П.Г.

Соболевский по поручению Горного департамента приступил к решению проблемы платины, которую в то время не могли обрабатывать из-за высокой температуры плавления этого материала.

Именно с этим тугоплавким металлом (температура плавления 1773 оС) связано зарождение порошковой металлургии.

Хотя платина была известна еще в древности, а ее разработка началась в XVIII в. в Колумбии, для России проблема получения платиновых изделий стала актуальной лишь в начале XIX в. На Урале сначала были открыты ее месторождения в виде спутника золота (1819 г.), а затем богатейшие в мире запасы чистой платиновой россыпи (1825 г.), причем только за один 1825 г. добыча платины в России составила 110 пудов (в Америке с 1741 по 1825 гг. было добыто 65–70 пудов).

Поэтому П.Г. Соболевскому было поручено построить и возглавить Соединенную лабораторию Горного кадетского корпуса, явившуюся первым в России химико-металлургическим центром. Именно здесь П.Г. Соболевский при участии помогавшего ему химика В.В. Любарского (1795–1852) в течение 1826 г. создал новый способ получения платиновых изделий, названный затем порошковой металлургией. Он состоял в прокаливании хлорплатината аммония и последующем горячем прессовании полученного платинового порошка в цилиндрические заготовки.

С использованием способа, разработанного П.Г. Соболевским, в 1826 г. было обработано 40 фунтов платины, а с 1828 г. налажена массовая чеканка платиновых монет достоинством 3, 6 и 12 руб. на серебро, продолжавшаяся до 1845 г. (всего за 18 лет было выпущено монет на сумму более четырех миллионов рублей), которая и стала первым промышленным применением порошковой металлургии.

До начала ХХ в. сохранялось лишь эпизодическое применение металлических порошков для различных целей (свинцовых порошков в аккумуляторах, железных – в химических производствах и пр.).

Возрождение интереса к порошковой металлургии было прежде всего связано с необходимостью удовлетворения потребностей быстро развивавшейся электротехники. Электроламповой промышленности были нужны тугоплавкие материалы для нитей ламп накаливания, электромашиностроению были необходимы меднографитовые щетки и т.п.

В 1900 г. наш соотечественник А.Н. Ладыгин на Всемирной Парижской выставке демонстрировал электрическую лампочку с телом накала из вольфрамовой проволоки, полученной методом порошковой металлургии.

Решение этих и других трудных технических задач послужило мощным толчком к налаживанию производства порошковых самосмазывающихся подшипников, твердых сплавов, магнитных, электроконтактных и конструкционных материалов, а также многих других видов продукции.

К началу 1950-х гг. мировое ежегодное производство металлических порошков, материалов и изделий из них составляло примерно несколько десятков тысяч тонн. Началось быстрое развитие порошковой металлургии, связанное с созданием крупных специализированных производств порошков и изделий из них.

В последующие тридцать лет темпы роста продукции порошковой металлургии в разных странах в среднем составляли 6–10 %, достигая в отдельные периоды 15–20 % (США, ФРГ, Япония и др.).

В середине 1980-х гг. было реализовано металлических порошков и изделий из них в мире на пять миллиардов долларов, в том числе в США более чем на один миллиард долларов. По оценкам экспертов, ежегодный прирост объема реализации изделий из порошков составляет не менее 5–7 %.

Мировое производство металлических порошков в настоящее время превышает один миллион тонн, а изделий из них – 650–750 т ыс. т . В ближайшее десятилетие можно ожидать увеличения производства в 1,5–2 раза.

Основные направления развития порошковой металлургии связаны прежде всего с преодолением затруднений в осуществлении литья тугоплавких металлов и изделий со специфическими свойствами (дисперсно-упрочненных, фрикционных, антифрикционных, износостойких, высокопористых и других материалов).

Изготовление порошковых изделий взамен полученных из литых металлов позволяет значительно (60–70 %) снизить потери металла, количество обрабатывающего оборудования и обслуживающего его рабочего персона, а также энергозатраты на производство единицы продукции.

Начавшееся в 1950-е гг. быстрое развитие технологий порошковой металлургии обусловило необходимость унификации понятий в этой специфической области знаний.

В 1947 г. для разработки международных стандартов, задачей которых являлось облегчение международного товарооборота и расширение сотрудничества в области интеллектуальной, научной, технической и экономической деятельности, двадцатью пятью странами была создана Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization – ISO). В настоящее время насчитывается уже более 100 участников – стран мира этой организации. В составе ISO в 1966 г. был создан технический комитет 119, занимающийся стандартизацией в области порошковой металлургии (ИСО/ТК 119 «Порошковая металлургия, с секретариатом в Швеции»).

Россия входит в состав 13 активных членов технического комитета.

В настоящее время в РФ действует ГОСТ 17359-82 «Порошковая металлургия. Термины и определения», разработанный на основе Международного стандарта ИСО 3252.

Классификация методов получения порошков

Металлический порошок – совокупность частиц металла, сплава или металлоподобного соединения размерами до одного миллиметра, находящихся во взаимном контакте и не связанных между собой.

Металлические порошки – основа порошковой металлургии, технология которой начинается с их получения. Метод производства и природа соответствующего металла, сплава или металлоподобного соединения определяют химические (содержание основного металла, примесей и загрязнений, пирофорность и токсичность), физические (форма, размер, удельная поверхность, истинная плотность и микротвердость частиц) и технологические (насыпная плотность, текучесть, уплотняемость, прессуемость и формуемость порошка) свойства получаемого металлического порошка.

Часто свойства порошка одного и того же металла существенно изменяются в зависимости от метода производства. Порошки, идентичные по химическому составу, могут иметь разные физические характеристики и резко различаться по технологическим свойствам, что приводит к значительным изменениям условий дальнейшего превращения порошка в готовые изделия и влияет на их свойства. Разнообразие требований, предъявляемых к порошкам в зависимости от области их применения, а также свойства (природа) самих металлов объясняют существование большого числа различных методов производства металлических порошков.

Общепринятым является условное деление этих методов на физико- химические и механические (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Основные методы промышленного производства металлических порошков

Продолжение табл. 1.1

К физико-химическим методам относят технологические процессы производства порошков, связанные с глубокими физико-химическими превращениями исходного сырья. В результате получаемый порошок по химическому составу и структуре существенно отличается от исходного материала.

Механические методы обеспечивают превращение исходного материала в порошок без существенного изменения его химического состава. Чаще всего используют размол твердых материалов в мельницах различных конструкций и диспергирование расплавов.

К механическим методам получения порошков относится и грануляция расплава (образование порошка происходит при сливании расплавленного металла в жидкость). Однако получаемые частицы имеют размеры больше одного миллиметра (до 2–5 мм). С помощью этого метода получают гранулы таких металлов, как олово, свинец, цинк, висмут и пр. Совокупность методов их получения и превращения в изделия относится к другой области металлургического производства – гранульной металлургии.

Выбор метода получения металлического порошка проводят на основе  анализа требований, предъявляемых к конечной продукции, и экономической оценки процессов, влияющих на его себестоимость (размер капиталовложений, затрат энергии, стоимости исходного сырья и пр.).

В зависимости от размеров частиц порошки весьма условно подразделяют на следующие группы: нано- (размер частиц < 0,01 мкм), ультра- (0,01–0,1 мкм), высокодисперсные (0,1–10 мкм), мелкие (10–40 мкм), средние (40–250 мкм) и крупные (250–1 000 мкм).

Контрольные вопросы и задания

1. Из какого сырья получали железные изделия до XIV в.?

2. Кто из наших соотечественников разработал в XIX в. способ получения изделий из платины?

3. Назовите причины возрождения интереса к порошковой металлургии в конце XIX в.

4. Укажите основные переделы и преимущества порошковой металлургии перед традиционной металлургией.

5. На какие основные группы делятся методы производства порошков?

6. Перечислите механические методы получения порошков.

7. Перечислите физико-химические методы получения порошков.

8. Назовите основные группы порошков и их соответствие размерному ряду.

9. Что определяют международные стандарты в области порошковой металлургии?

10. Решению каких задач способствуют международные стандарты серии ИСО в области порошковой металлургии?

Восстановители и защитные среды

1. Классификация восстановителей и защитных сред.

2. Методы получения и характеристики твердых и газообразных восстановителей (защитных сред).

3. Методы получения и характеристики газообразных сред сложного состава.

Классификация восстановителей и защитных сред

Технологические режимы многих процессов порошковой металлургии сопряжены с использованием восстановительных и защитных сред. Восстановителями обычно служат газы (чистый CО, Н2 или среды, содержащие эти газы в различной пропорции), твердый углерод и металлы (Ca, Na, Mg). При спекании порошковых изделий восстановители играют роль защитных сред.

Методы получения и очистки восстановителей и защитных сред идентичны.

Основное отличие восстановителей от защитных сред состоит в том, что в качестве защитных сред могут использоваться нейтральные (инертные) газы, а также сыпучие инертные материалы (чаще всего оксиды алюминия и магния).

Защитные среды позволяют исключить взаимодействие порошковых изделий с кислородом и азотом, а также придать изделиям необходимые свойства (например, упрочнить поверхность изделий). Они подразделяются на газовые, сыпучие и комбинированные (состоящие из твердых засыпок и защитного газа). К защитным средам относится вакуум.

По составу газовые защитные среды можно разделить на следующие системы:

Н2–Н2О;

H2–Н2О–N2;

СО–СО2–N2;

СО–СО2–H2–H2О–N2;

СО–СО2–Н2–Н2О–СН4–N2;

азот, инертные газы (аргон, гелий), вакуум.

Выбор восстановительной или защитной среды для восстановления химических соединений металлов и спекания порошковых материалов с целью получения заданных свойств определяется термодинамическими характеристиками систем пористое твердое тело – защитный газ (восстановитель).

При этом учитывается особенность порошковых материалов, удельная поверхность пористых тел, наличие оксидных пленок на поверхности частиц и в порах. Для создания надежного контакта между спекаемыми частицами сформованного изделия необходимо обеспечить максимальное восстановление окисных пленок на их поверхности, поэтому защитная газовая среда при спекании должна быть восстановительной, т.е. содержать газы-восстановители (Н и/или СО).

Условие равновесия, при котором соотношение металла и его оксидов с течением времени остается неизменным, характеризуется константами равновесия:

К1 = РН2 /РН2О; К2 = РСО/РСО2. (1.1)

При спекании (восстановлении) порошковых изделий состав защитной газовой среды выбирают по значению констант равновесия для того элемента, у которого они наибольшие.

По условиям взаимодействия с восстановительными газами Н2, СО, Н2 + СО металлы можно разделить на три группы.

К первой группе относятся медь, никель, кобальт, молибден, вольфрам и железо, восстановление оксидов которых возможно при использовании любой из указанных газовых сред. С повышением температуры константы равновесия возрастают для меди, никеля, кобальта, т.е. снижаются равновесные содержания Н2О и С О2, что создает опасность окисления в области высоких температур.

Во вторую группу объединяют хром, марганец, кремний и ванадий, восстановление оксидов которых возможно только водородом. Константы равновесия понижаются с ростом температуры, т.е. равновесные содержания Н2О и СО2 в защитном газе повышаются, облегчая восстановление оксидов.

К третьей группе относятся алюминий, бериллий, титан, цирконий, восстановление оксидов которых возможно только остро осушенным водородом в присутствии геттеров.

Методы получения и характеристики твердых и газообразных восстановителей (защитных сред)

Водород – один из наиболее распространенных элементов (составляет около 1 % от общей массы Земли). Водород входит в состав воды (около 11 % мас.), нефти, природных газов. В свободном состоянии практически не встречается. С кислородом водород образует гремучую смесь при содержании водорода 4–74 % (температура воспламенения в смеси с воздухом 550–590 °С).

Технический водород получают электролизом, каталитическим разложением углеводородов, железоконтактным (железопаровым) методом.

При электролитическом методе через водный электролит (слабых водных растворов гидроксида натрия, калия, NаСl, раствора серной кислоты – чистая вода плохо проводит ток) пропускают электрический ток, в результате чего получают водород, а также кислород, хлор или сернистый газ.

Пропускание электрического тока через растворы ведут в моно- или биполярных электролизерах, в которых идет разрядка ионов Н+ и гидроксильных групп ОН-, образующихся при разложении воды по реакции

Н2О → Н2 + ОН-

Ионы водорода перемещаются к катоду, где превращаются в атомы, которые практически мгновенно образуют молекулу Н2, в результате чего на перфорированном катоде начинается выделение газообразного водорода, который удаляется через отверстия в теле катода. На аноде ионы гидроксида образуют воду и кислород (2ОН- – 2е → Н2О + 0,5О2).

Теоретические расчеты показывают, что на производство одного кубического метра водорода необходимо затратить 2,95 кВтч электроэнергии.

Однако практически тратится около 5–6 кВтч, так как приходится подавать на ванну более высокое напряжение, избыток которого тратится на преодоление сопротивления электролита, раствора и электродов. Воду, которая подается в электролизер, предварительно очищают от примесей путем паровой перегонки или на ионообменных смолах.

В железо-контактном методе водород получают путем взаимодействия нагретого до температуры 800–900 оС железа с водяным паром. Для производства водорода используют установки (рис. 1.1), которые вырабатывают примерно 500 м3 водорода в час. Образующиеся в процессе восстановления газы используют для создания необходимого теплового режима подогревателя.

 На втором этапе в установку через предварительно разогретый подогреватель подают первичный водяной пар, который, нагреваясь до температуры около 900оС, поступает в генератор, где разлагается с выделением водорода по реакции

Fe2O3 + Н2О → FeхO + Н2 (1.2)

Смесь водорода и неразложившегося водяного пара охлаждается, проходя через теплообменник, до температуры 300–400 оС и поступает в скруббер, а затем в газгольдер. Полученный этим методом водород имеет высокую стоимость, поэтому подобные установки используются редко.

Применение водорода рекомендуется при восстановлении (спекании) изделий из порошков металлов, образующих трудно-восстановимые окислы бериллия, ванадия, кремния, марганца, хрома, циркония, а также твердых сплавов. В этих случаях водород должен подвергаться острой осушке и удалению остатков кислорода в присутствии геттеров.

Рис. 1.1. Схема установки для производства водорода железоконтактным методом: 1 – колонна-генератор водорода; 2 – подогреватель пара; 3 – теплообменник; 4 – клапаны подачи первичного водяного пара; 5 – отделение генерации водорода, заполненное железосодержащим порошковым материалом; 6 – скруббер; 7 – клапан регулировки давления подогретого пара; 8 – насос

Технический оксид углерода обычно получают газификацией малосернистого кокса или древесного угля с применением кислородного дутья. В некоторых случаях для восстановления химических соединений могут использовать газообразные выбросы фосфорных заводов, содержащие до 80 % СО, около 0,5–1,0 % таких газов, как Н2 и N2, и до 18–20 % СО2. Оксид углерода ядовит и взрывоопасен. Предельно допустимая концентрация СО в помещении составляет 0,02 мг/м3. Температура воспламенения СО в смеси с воздухом равна 610–658 оС.

Кокс получают коксованием продуктов нефтепереработки. Он содержит до 93–98 % С и до 3% Н2 (в углеводородных соединениях), около 2–4 % S, до 1 % золы.

Термошлыб представляет собой мелкие отходы термоантрацитного производства. Термошлыб содержит до 75–80 % углерода, около 10–15 % золы, 3,0–3,5 % серы, до 5 % органических летучих веществ и небольшое количество влаги (менее 1 %).

Древесный уголь получают путем сжигания древесины с недостатком воздуха. Он чище нефтяного кокса по сере (менее 0,03 %), но имеет более высокую зольность (до 4,5 %). Кроме того, древесный уголь содержит большое количество летучих органических соединений (около 15–20 %) и влагу (3–5 %).

Сажу получают либо сжиганием (при температуре 1 200 оС) жидких нефтепродуктов (солярного дистиллята, лигроина, очищенного керосина) в фитильных горелках-лампах (ламповая сажа), либо сжиганием природного газа в специальных камерах с недостатком воздуха (газовая сажа). Газовая сажа чище ламповой по сере (менее 0,16 %), имеет более высокое содержание углерода (99,5 %), но «грязнее» по золе (около 0,16 %).

Высокая химическая активность сажи объясняется тем, что это весьма мелкий порошок трубчатого строения. Длина отдельных частиц-трубочек составляет сотые доли микрометра, а диаметр – тысячные доли микрометра.

Удельная поверхность этого восстановителя может быть до 25 м3/г.

Методы получения и характеристики газообразных сред сложного состава

В большинстве случаев для получения металлических порошков или защиты изделий при спекании используются восстановители (газовые защитные среды) сложного состава (табл. 1.2).

Диссоциированный аммиак содержит 75 % Н2 и 25 % N2. В большинстве случаев является хорошим заменителем водорода. Не рекомендуется при спекании хромистых, нержавеющих сталей и сплавов, содержащих титан, ниобий и молибден, в связи с возможностью образования хрупких нитридов.

Таблица 1.2

Способы получения применяемых восстановителей (защитных газовых сред) сложного состава

П р и м е ч а н и е. αвз – коэффициент, характеризующий отношение компонентов газовой смеси (содержание воздуха, приведенное к единице).

Операция получения диссоциированного аммиака включает испарение жидкого аммиака, отделение масла, подогрев в теплообменнике и разложение в диссоциаторе с дисперсным катализатором при подводе тепловой энергии извне.

Газовая смесь диссоциации поступает в теплообменник для подогрева жидкого аммиака и подвергается после этого осушке силикагелем до точки росы (от –40 до –50 °С).

Генераторный газ получают пропусканием воздуха или паровоздушной смеси через раскаленный уголь с последующей очисткой и осушкой.

Может применяться при науглероживающем спекании или цементации порошковых изделий конструкционного назначения.

Конвертированный природный газ получают конверсией метана природного газа с водяным паром:

СН4 + Н2О = СО + 3Н2 (1.3)

Конверсия происходит при 1100 °С в присутствии катализаторов, содержащих никель. Нагрев парогазовой смеси сопровождается реакциями образования СО2, диссоциации метана, горения углерода, выделяющегося при распаде СН4 и пр. Доля этих побочных реакций зависит от температуры процесса, соотношения СН4 и Н2О, качества катализатора, конструкции аппарата конверсии. Конвертированный природный газ хорошего качества получают в печах, трубчатый реактор которых изготовлен из стеклоуглерода или карбофракса (рис. 1.2). Внутри реактора устанавливается трехсекционный шамотный муфель таким образом, чтобы между ним и внешней трубой сохранялся зазор. В качестве катализатора реакции используются порошки никеля, введенные в поры муфеля.

Рис. 1.2. Схема рабочей зоны установки выработки конвертированного природного газа: 1 – тепловая изоляция рабочей зоны печи; 2 – реактор; 3 – шамотный муфель сердечник с никелевым катализатором; 4 – топочные зазоры для нагрева реактора; 5 – перфорированная труба для подачи парогазовой смеси в муфель; 6 – труба для транспортировки восстановителя

Парогазовую смесь для конверсии готовят насыщением разогретого до 85 °С природного газа в скруббере, орошаемом горячей водой (температура воды около 93–98 °С). Из скруббера парогазовая смесь направляется в подогреватель установки, где разогревается и через канал в центре шамотного муфеля поступает в печь. Обогрев печи осуществляется газовыми горелками.

После конверсии исходных продуктов полученный восстановитель через кольцевой зазор поступает в трубопровод и направляется к газовой подстанции печи восстановления.

Конвертированный природный газ значительно дешевле водорода, а его качество может быть улучшено последующими операциями очистки и осушки. После осушки и очистки конвертированный газ применяют при получении порошков восстановлением металлов из оксидов, а также при спекании порошков изделий на основе углеродистых сталей.

Эндотермический газ получают при сжигании углеводородного сырья в условиях, при которых газо-воздушная смесь содержит 25–35 % от теоретического необходимого на полное сжигание газа воздуха (коэффициент αвз = 0,25–0,35). Для поддержания процесса извне подводится тепловая энергия.

Исходный газ подается в установку через регулятор давления и попадает в камеру сероочистки (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема установки для получения эндогаза (установка ЭН-60): 1 – камера сероочистки; 2 – манометр; 3 – холодильник; 4 – ротаметр; 5 – регулятор давления; 6 – смесительный клапан; 7 – газогенератор; 8 – катализатор; 9 – холодильник; 10 – газодувка; 11 – заслонка; 12 – гидрозатвор; 13 – клапаны; 14 – нагревательный элемент

В камере сероочистки газ проходит через фильтр-катализатор, заполненный смесью оксидов цинка и хрома и нагретый до температуры 300–350 °С.

Нагрев катализатора до необходимой температуры проводится с помощью нихромового нагревателя. Очищенный газ охлаждается в холодильнике и подается в газосмесительный аппарат, в котором газ и воздух смешиваются в определенной пропорции. Приготовленная газовоздушная смесь через гидрозатвор и аппарат защиты смеси от воспламенения (пламягаситель и обратный клапан) поступает в газогенератор.

Газогенератор представляет собой стальную трубу с толщиной стенки 15 мм, заключенную в кожух из профилированной стали. Корпус газогенератора внутри футеруется легковесным огнеупором.

Парогазовая смесь поступает снизу в реторту, размещенную в центральной части реактора и заполненную порошком никеля (катализатором).

Реторту с помощью ленточного нагревателя разогревают до температуры около 1050 °С. Для генераторов производительностью более 125 м3/ч применяют газовый обогрев.

Процесс сжигания исходного газа ведут в две стадии. На первой стадии метан взаимодействует с кислородом по реакции

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (1.4)

на второй – избыточный метан взаимодействует с продуктами первой реакции с образованием водорода и СО:

СН4 + СО2 = 2СО + 2Н2Q (1.5)

СН4 + Н2О = СО + 3Н2Q (1.6)

Суммарный тепловой эффект этих реакций отрицательный, поэтому процесс требует подведения тепла извне. Полученный эндогаз (18–20 % СО, 38–40 % Н2, около 1 % СО2 и СН4, 34–38 % N2) подвергают охлаждению, осушке и очистке.

Экзотермический газ получают частичным сжиганием углеводородов с таким количеством воздуха (αвз= 0,6–0,9), при котором горение протекает за счет тепла, выделяемого в процессе реакции.

«Богатый» экзогаз (полученный из смеси с αвз = 0,6) содержит 10–13 % СО, 4–5 % СО2, 15–18 % Н2, до 1 % О2 и около 63–70 % N2.

«Бедный» экзогаз (полученный из смеси с αвз = 0,9) содержит до 1 % СО, 10–13 % СО2, 0,7 % Н2, остальное – азот.

Генераторный и водяной газы образуются при взаимодействии нагретого до температуры около 1 000–1 100 °С кокса, каменного или древесного угля с воздухом или водяным паром.

Генераторный газ содержит 28–30 % СО, около 0,5 % СО2, до 5 % Н2, до 1 % О2 и углеводородов, 63–65 % N2.

Водяной газ содержит около 36 % СО, до 48–49 % Н2 и до 16 % N2, СО2, СН4 и Н2О.

Вакуум бывает низким (1–10 Па), средним (1–1 000 мПа), высоким (1–1 000 мкПа) и сверхвысоким (< 1 мкПа).

Контрольные вопросы и задания

1. Для чего нужны защитные среды?

2. Какие защитные среды применяют на производствах порошковой металлургии?

3. Перечислите составы газовых защитных сред.

4. Назовите жидкие защитные среды.

5. Чем определяется выбор защитной среды?

6. Перечислите основные методы получения газовых защитных сред.

7. Что является основой газовых защитных сред?

8. Назовите наиболее активные восстановители.

Механические методы получения порошков

1. Теоретические основы процессов разрушения твердых материалов.

2. Предварительное измельчение крупных сырьевых материалов в щековых, валковых, конусных дробилках и молотковых мельницах.

3. Получение порошков резанием металлических заготовок.

Теоретические основы процессов разрушения твердых материалов

Метод механического измельчения твердых компактных материалов широко применяется в порошковой металлургии. Этим способом можно превратить в порошок практически любой из металлов, их окислов и тугоплавких неметаллических соединений (боридов, нитридов, карбидов и пр.).

Под измельчением понимают уменьшение начального размера частиц материала путем разрушения их действием внешних усилий. Измельчение дроблением, размолом или истиранием является старейшим методом перевода твердых веществ в порошкообразное состояние.

Наиболее целесообразно применять механическое измельчение при производстве порошков хрупких металлов, сплавов и неметаллических соединений (кремний, бериллий, хром, марганец, ферросплавы, оксиды, бориды, карбиды и др.). Размол таких металлов, как медь, алюминий, серебро, золото, затруднен, что объясняется их высокой пластичностью.

В процессе измельчения на материал действуют различные разрушающие усилия – раздавливающие (расплющивающие), ударные, истирающие. При механическом измельчении твердых материалов затрачиваемая энергия расходуется на деформацию (упругую и пластическую) и на увеличение поверхности измельчаемого материала, которое свидетельствует об уменьшении размеров частиц, что и является основной целью процесса.

Процесс деформации твердых тел заключается в том, что под действием внешней статической нагрузки в твердом теле начинается движение дислокаций. Движущиеся дислокации образуют дислокационные «стенки», столкновение которых приводит к появлению зародышей трещин. Образованию трещин способствуют и многочисленные дефекты на поверхности частиц твердого тела («нарушенный слой»), а также на его межзерновых границах. Действие динамических ударных нагрузок приводит к быстрому увеличению этих микротрещин. Однако при «снятии» внешней нагрузки трещины под действием сил межатомарного взаимодействия могут смыкаться («самозаживляться», релаксировать).

Разрушение твердого тела (его отдельной частицы) происходит только в том случае, когда внешние воздействия настолько велики, что трещины непрерывно «развиваются», распространяясь по всему сечению тела в одном или нескольких направлениях. В момент разрушения напряжения в деформирующемся теле превышают некоторое предельное значение («предел прочности материала»), упругая деформация сменяется деформацией разрушения и происходит уменьшение размеров (измельчение) исходных агрегатов.

Согласно теории дробления, предложенной П.А. Ребиндером, работа, затрачиваемая на измельчение, в общем случае представляет собой сумму энергии, расходуемой на образование новых поверхностей раздела при разрушении твердого тела, и энергии затраченной на деформацию.

При крупном дроблении вновь образующаяся поверхность невелика, так как получаемые частицы имеют сравнительно большие размеры. В связи с этим энергия, затрачиваемая на образование новой поверхности, намного меньше энергии деформации, а расход энергии на дробление приблизительно пропорционален объему разрушаемого тела.

При тонком измельчении вновь образующаяся поверхность очень велика. Поэтому расход энергии на измельчение приблизительно пропорционален вновь образующейся поверхности. Однако сама работа диспергирования всегда незначительна, так как почти вся энергия измельчающего устройства затрачивается на деформацию разрушаемого тела и на образование теплоты.

Коэффициент полезного действия любого такого устройства очень низок.

Поведение материала при измельчении является следствием двух соперничающих процессов – разрушения (дезинтеграции) и агрегатирования (интеграции) частиц. Проявление второго процесса связано с явлениями адгезии, физико-химических и физико-механических реакций, протекающих в процессе измельчения. Действие этих сил (помимо «заживления» трещин) приводит к агрегатированию и комкованию порошка. Поэтому в подавляющем большинстве случаев предельный размер частиц, которые удается получить при механическом измельчении материала, не превышает 0,1 мкм.

Среди методов измельчения твердых материалов наибольшее распространение получили обработка металлов резанием, измельчение металла в шаровых, вихревых, молотковых и других мельницах, ультразвуковое диспергирование.

Предварительное измельчение крупных сырьевых материалов в щековых, валковых, конусных дробилках и молотковых мельницах

Щековые, валковые и конусные дробилки применяются для предварительного измельчения крупных (до нескольких сантиметров) кусковых материалов с пределом прочности до 300–400 МПа. В дальнейшем предварительно измельченные в этих агрегатах материалы поступают на доизмельчение другими методами.

Щековые дробилки применяют для измельчения спекшейся губки, осадков с электродов, крупных кусков рудных концентратов и т.п. Размол материала в щековых дробилках до размера частиц 1–4 мм происходит за счет раздавливания кусков между неподвижной и подвижной (качающейся с нижней или верхней осью подвеса) щеками установки. Рабочее пространство между щеками называют «пастью» дробилки.

Измельчение материала до крупности частиц 0,5–1 мм обеспечивают валковые дробилки, один или оба валка которых могут совершать возвратно-поступательное движение по направляющим вдоль оси опорной рамы. Валки вращаются навстречу друг другу от отдельных приводов с окружной скоростью 2–4 м/с, причем разность их скоростей обычно не превышает 2 %; при дроблении вязких материалов разность этих скоростей может доходить до 20 %. Эффективность работы валковых дробилок в большой степени зависит от условий подачи материала, особенно от непрерывности его поступления в щель между валками и равномерности распределения по их длине. Валки могут быть гладкими, рифлеными или зубчатыми.

В конусных дробилках измельчение материала осуществляется в кольцевой полости между рабочей частью поверхности конуса и соответствующей частью внутренней поверхности корпуса дробилки (в камере дробления). Конусные дробилки обеспечивают измельчение материала до крупности частиц 1–2 мм.

Молотковые дробилки в основном используются для измельчения губчатых материалов (спекшихся при восстановлении порошков, катодных осадков и пр.). Измельчение обрабатываемого материала в них осуществляется за счет удара молотков (бил), укрепленных шарнирно на валу, вращающемся в рабочей камере с достаточно высокой скоростью (около 1 500 об/мин). Исходный кусковой материал загружают в приемный бункер установки (рис. 1.5), откуда он поступает в рабочую камеру мельницы, в нижней части которой имеется отверстие, закрытое сеткой; после размола частицы проваливаются через ситовое полотно в сборник порошка.

 Размол губки в молотковой мельнице происходит в течение нескольких минут, и получаемый порошок мало наклепывается, что исключает необходимость его последующего отжига.

Более тонкое измельчение обеспечивают бесколосниковые молотковые мельницы, рабочим органом которых является ротор с шарнирно закрепленными на нем тонкими пластинчатыми молотками.

Рис. 1.5. Молотковая мельница: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – губка; 4 – загрузочный бункер; 5 – загрузочный люк с защелкой; 6 – корпус мельницы; 7 – била; 8 – металлическая решетка с ситовым полотном; 9 – порошок

Получение порошков резанием металлических заготовок

Специальное получение стружки или опилок для дальнейшего изготовления из них изделий экономически не очень выгодно и поэтому на практике используется крайне редко. Однако образующиеся при обработке металлов резанием отходы в виде мелкой стружки и опилок целесообразно использовать для последующего измельчения в мельницах различных типов.

Мелкую стружку железа, стали и чугуна размером около одного миллиметра (стружка сверления, фрезерования и др.) можно использовать для изготовления изделий без ее дополнительного измельчения.

Чаще всего метод резания применяется при получении порошков металлов, которые весьма активны по отношению к кислороду, особенно в состоянии высокой дисперсности (например, магниевый порошок).

Для получения порошка магния используется так называемая кратцмашина (рис. 1.6), которая представляет собой металлический вращающийся барабан с укрепленной на его поверхности царапающей лентой.

Рис. 1.6. Схема установки для получения порошка магния с использованием кратц- машины: 1 – барабан ратцмашины; 2 – царапающая лента; 3 – слиток металла; 4 – держатель слитка металла; 5 – металлический порошок

Пластину магния подают в установку через специальное отверстие и прижимают к царапающей ленте. Равномерность истирания достигается применением непрерывного возвратно-поступательного движения пластины.

Крупность порошка можно регулировать диаметром щетки, числом и величиной зубьев, а также скоростью подачи магниевой пластины.

Минимальный размер частиц получаемого с помощью кратцмашины магниевого порошка составляет около 200 мкм. Если требуется более мелкий порошок, то полученные на кратцмашине частицы измельчают в шаровых мельницах в среде углекислого газа.

Кроме того, порошок магния можно получить обработкой его литых заготовок на фрезерных станках при комбинированном снятии мелкой стружки сразу двумя работающими фрезами – вертикальной и горизонтальной. Фрезерование ведут при больших скоростях перемещения фрезы (до 30–40 м/с), получая порошок с частицами размером до 100 мкм в довольно широких размерных пределах в зависимости от режима работы станка. Отфрезерованный порошок отсасывается в циклон и через шлюзовый затвор поступает на вибрационный грохот для разделения частиц по размерам (рассева на фракции).

Мелкие частицы порошка, не осевшие в циклоне, проходят через сепаратор и улавливаются самоочищающимися фильтрами.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие усилия действуют в процессе разрушения материалов?

2. С какими основными изменениями структурного состояния связана деформация твердых тел?

3. Чему равна работа, затрачиваемая на измельчение твердых порошкообразных материалов?

4. Рассмотрите принцип устройства валковых, щековых и молотковых дробилок.

5. В каких случаях для получения порошков применяется метод резания?

6. Каковы предельные размеры частиц, получаемых при использовании кратцмашины?

Измельчение материалов в шаровых мельницах

1. Устройство и основные элементы шаровых мельниц. Классификация мельниц.

2. Понятие критической скорости вращения барабана мельницы.

3. Факторы, определяющие степень измельчения.

4. Режимы измельчения материалов.

5. Управление процессом измельчения.

Устройство и основные элементы шаровых мельниц.

Классификация мельниц

Простейший аппарат для измельчения дробленых твердых материалов  – шаровая вращающаяся мельница, которая представляет собой металлический цилиндрический барабан.

Внутри барабана находятся размольные тела полиэдрической или округлой формы (чаще всего стальные или твердосплавные шары). Применение при размоле тел цилиндрической формы предпочтительно в связи с большей площадью контактной поверхности. При вращении мельницы размольные тела (под действием сил трения о стенки барабана мельницы) поднимаются на определенную высоту в направлении вращения до тех пор, пока угол подъема не превысит угол естественного откоса, после чего они скатываются или падают вниз, измельчая материал, находящийся в пустотах между ними.

Соотношение между дробящим и истирающим действием размольных тел в мельнице в значительной мере определяется отношением диаметра барабана D к его длине L. Известно, что в мельницах одинакового объема при L:D > 3 преобладает дробящее действие размольных тел, что полезно для измельчения твердых и хрупких материалов, а при L:D ≤ 3 – истирающее, более эффективное при измельчении пластичных металлов.

В практике порошковой металлургии в большинстве случаев используют шаровые мельницы с периодической загрузкой и разгрузкой, вращение которых осуществляют либо непосредственно от электродвигателя, либо путем установки барабанов на валки.

Известны также мельницы с центральной разгрузкой измельченного материала через полую цапфу, с торцевой разгрузкой через диафрагму – поперечную решетку, установленную у разгрузочного конца барабана, или с периферической разгрузкой через щели в барабане и окружающее его цилиндрическое сито (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Схемы шаровых вращающихся мельниц: а, в – с центральной загрузкой барабана через цапфу; б – с торцевой загрузкой (цилиндро-коническая); г – с периферической загрузкой и выгрузкой материала через сита; д – разрез шаровой мельницы постоянного действия

Шаровые мельницы, для которых D:L = 0,5–1, часто работают по замкнутому циклу совместно с классификатором, отделяющим недоизмельченный продукт после выхода из мельницы и возвращающим его на повторное измельчение.

Производительность мельницы при этом повышается, а расход электроэнергии на измельчение уменьшается.

Решающее влияние на интенсивность и механизм размола оказывают: скорость вращения барабана мельницы, число и размер размольных тел, масса измельчаемого материала, среда размола.

Понятие критической скорости вращения барабана мельницы

С увеличением скорости вращения мельницы в связи с ростом центробежной силы и угла подъема размольные тела падают вниз с большей высоты, производя главным образом дробящее действие. При дальнейшем увеличении скорости вращения мельницы центробежная сила может настолько возрасти, что размольные тела будут вращаться вместе с барабаном и материал практически не будет измельчаться. Скорость, при которой наблюдается подобный режим работы мельницы, называют критической скоростью вращения nкр.

Рис. 1.8. Схема к расчету критической скорости вращения барабана шаровой мельницы

Для вывода критической скорости вращения рассмотрим поведение единичного размольного тела, например шара (рис. 1.8), находящегося в барабане работающей мельницы.

Одиночный шар весом Р на поверхности барабана мельницы, вращающегося со скоростью V, м/с, в точке т будет находиться под действием центробежной силы, равной РV2/gR, где g – ускорение силы тяжести, м/с2; R – внутренний радиус барабана мельницы, м.

При угле подъема α сила собственного веса шара может быть разложена на силы, одна из которых направлена по радиусу и равна Рsin α, а другая – по касательной и равна Рсos α. При этом число оборотов барабана мельницы nкр, об/мин, а V = πDnкр/60, поэтому π2D2n2 кр / 602 = gD/2, где D – внутренний диаметр барабана мельницы, м. Отсюда находим

nкр = g/2π2 (60/√D) = 42,4/√D. (1.9)

Не принимая во внимание трение, можно установить, что одиночный шар будет удерживаться на стенке барабана до тех пор, пока (РV2)/gR Рsin α, или (V2/gR) ≥ sin α. В связи с этим рассчитанное по формуле (1.9) nкр надо понимать как условную величину, в долях которой удобно выражать число оборотов барабана мельницы, характеризующее принятый режим размола.

Если скорость вращения V такова, что в момент прохождения шара через зенит, при котором α = 90°, шар остается на стенке барабана, то sin 90° = V2/gR= 1, или V2 = gR.

Фактически при nкр шар еще не сможет в зените удержаться на стенке барабана мельницы вследствие скольжения по ее поверхности. При скорости вращения, равной nкр, происходит проскальзывание одного ряда шаров относительно другого.

Факторы, определяющие степень измельчения

На процесс измельчения большое влияние оказывают масса (коэффициент заполнения барабана) размольных тел и отношение массы (объема) размольных тел к массе (объему) измельчаемого материала. Оптимальный коэффициент заполнения ϕ барабана мельницы размольными телами составляет 0,4–0,5. При больших значениях ϕ уменьшается объем пространства в мельнице, необходимый для свободного падения или перекатывания размольных тел. Уменьшение длины свободного падения размольных тел приводит к потере кинетической энергии, с которой они действуют на измельчаемый материал. При меньшем коэффициенте заполнения снижается производительность мельницы, что связано как с уменьшением объемов загружаемого материала (его должно быть столько, чтобы он не превышал объема пустот между размольными телами), так и переходом мельницы в другой режим работы (менее интенсивный). Из-за уменьшения площади трения сегмента из размольных тел о внутреннюю поверхность барабана размольные тела поднимаются на меньшую высоту, а следовательно, снижается эффект от их действия на измельчаемый материал.

Если материала будет больше объема пустот между размольными телами, то часть его, не вмещающаяся в зазоры, измельчается менее интенсивно. Кроме того, размольные тела будут падать как бы на «подушку» из лишнего материала, что также снижает эффект от их действия.

Для интенсификации процесса размола его проводят в жидкой среде, которая препятствует распылению материала в свободном объеме барабана мельницы и обратному слипанию тонких частиц благодаря диэлектрическим свойствам. Кроме того, проникая в микротрещины частиц, жидкость создает большое капиллярное давление, способствуя измельчению. Жидкость также уменьшает трение как между размольными телами, так и между частицами обрабатываемого материала, благодаря чему интенсифицируется их перемещение относительно друг друга. Жидкой средой обычно служат спирт, ацетон, вода, некоторые углеводороды и пр.

Полезный эффект от размола в жидкости усиливается при добавлении в нее поверхностно-активных веществ (ПАВ). Количество жидкости должно быть таким, чтобы она достигала верхнего уровня размольных тел, находящихся в барабане мельницы, что составляет 0,15–0,25 л на 1 кг размольных тел.

Обычно в мельницу загружают 1,7–1,9 кг стальных шаров на один литр ее рабочего объема, а соотношение между массой размольных тел и массой измельчаемого материала составляет 2,5–3,0. При интенсивном измельчении это соотношение увеличивается до 6–12 и даже больше.

Если плотности измельчаемого материала и размольных тел близки (как, например, при размоле стальной стружки стальными шарами), указанное соотношение должно составлять 5–6.

Если плотности измельчаемого материала и размольных тел значительно отличаются, то определить необходимое для эффективной работы мельницы количество материала можно расчетным путем. Известно, что при свободной насыпке сферических размольных тел равного диаметра в барабан мельницы объем пустот между размольными телами составляет около 50 %.

Это тот объем, который и может занимать измельчаемый материал. Следовательно, зная объем мельницы и коэффициент заполнения ее размольными телами, можно определить оптимальный объем измельчаемого материала, а зная насыпную плотность материала, – массу. Аналогичным путем можно установить и объем заливаемой в мельницу жидкости.

Размер размольных тел (диаметр шаров) также оказывает влияние на процесс размола. По приближенной оценке его максимальное значение должно быть в пределах 5–6 % внутреннего диаметра барабана мельницы.

Интенсивность измельчения с уменьшением размера размольных тел возрастает до тех пор, пока усилие от воздействия каждого из них оказывается достаточным для разрушения частиц обрабатываемого материала или нарушения целостности их поверхности. На практике для повышения эффективности помола применяют набор различных по размерам размольных тел (например, при соотношении размеров 4 : 2 : 1).

Производительность шаровых вращающихся мельниц во многом зависит от их габаритных размеров и от характера измельчаемого материала.

Длительность размола колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Для предотвращения быстрого износа стенок барабана и загрязнения в результате этого измельчаемого материала применяют защиту (футеровку) внутренних поверхностей барабана износостойкими материалами: марганцовистыми сталями, твердыми сплавами, наплавочными материалами.

Для шаровых вращающихся мельниц соотношение средних размеров частиц порошка до и после измельчения, называемое степенью измельчения, составляет 50–100. Форма частиц, получаемая в результате размола в шаровых вращающихся мельницах, обычно осколочная, т.е. неправильная, с острыми гранями, а шероховатость их поверхности невелика.

Режимы измельчения материалов

При измельчении материалов стараются поддерживать такие режимы работы мельницы, при которых на измельчаемый материал (со стороны размольных тел) действовали бы максимальные усилия. На практике чаще всего применяют два основных режима работы шаровых мельниц: режим интенсивного измельчения, при котором на материал действуют в основном раздавливающие и ударные усилия, либо режим перекатывания, при котором на материал действуют истирающие и раздавливающие усилия. Первый режим применяется для получения грубых, крупных порошков, второй – для тонкого измельчения материала. Переход в тот или иной режим достигается вариацией скоростей вращения барабана мельницы (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Схема движения шаров в барабане шаровой мельницы при различной скорости его вращения: а – режим скольжения при n ≤ 0,2 nкр; б – режим перекатывания при n ≤ 0,4–0,6 nкр; в – режим интенсивного измельчения (водопадный режим) при n ≤ 0,75–0,85nкр; г – движение шаров при n nкр

При получении измельченных материалов с размером частиц порядка одного микрометра размол путем дробления падающими шарами не эффективен. Это связано с тем, что в процессе измельчения материала значительно уменьшается количество ударных воздействий, испытываемых за единицу времени каждой отдельной частицей. Кроме того, у мелких порошков в более значимой степени, чем у крупных, проявляется склонность к комкованию, агрегатированию и релаксации напряжений.

Поэтому на предприятиях после сравнительно непродолжительной (несколько часов) работы мельницы в режиме интенсивного измельчения, ее переводят в режим перекатывания шаров, при котором они не падают, а поднимаются вместе со стенкой вращающегося барабана мельницы и затем скатываются по наклонной поверхности, образованной их массой (рис. 1.9, в).

Измельчаемый материал истирается между шарами, циркулирующими в объеме, занимаемом их массой. При режиме перекатывания различимы четыре зоны движения шаров:

зона их подъема по стенке барабана с некоторой не очень высокой скоростью;

зона скатывания с наибольшей скоростью;

зона встречи скатившихся шаров со стенкой барабана

центральная застойная зона, в которой шары почти неподвижны .

Увеличивая скорость вращения барабана мельницы, можно повысить эффективность режима перекатывания путем сужения или полной ликвидации застойной зоны в шаровой загрузке. Наконец, может быть создан еще один вариант режима размола, получивший название режима скольжения. При использовании мельниц с гладкой внутренней поверхностью барабана и при небольшой относительной загрузке размольные тела не циркулируют внутри барабана мельницы. Вся масса размольных тел скользит по поверхности вращающегося барабана, а их взаимное перемещение отсутствует (рис. 1.9, а). Измельчение материала при таком режиме размола малоэффективно, так как происходит путем истирания его лишь между внешней поверхностью сегмента размольных тел и стенкой барабана мельницы.

Управление процессом измельчения

Наличие перекатывания или скольжения размольных тел при вращении барабана мельницы зависит (при прочих равных условиях) от относительной загрузки ϕ. При загрузке большого числа шаров (или размольных тел другой формы, но обязательно полиэдрической) происходит перекатывание, а при малой загрузке – скольжение.

В практике размола величина ϕ иногда определяется местными условиями (например, наличием загрузочного люка в торцовой стенке барабана мельницы или количеством измельчаемого материала). Изменяя величину загрузки мельницы размольными телами, можно получать в одних случаях режим перекатывания, а в других – режим скольжения, причем в зависимости от устанавливающегося режима эффективность размола будет различной.

Для управления процессом размола необходимо знать условия перехода режима скольжения в режим перекатывания и обратно.

Рассмотрим поведение шаров в барабане мельницы, работающей в режиме скольжения. В неподвижном барабане в состоянии покоя шары занимают положение в его нижней части. При вращении барабана шары под действием силы трения продвигаются в направлении вращения. Для упрощения расчетов будем считать, что объем, занимаемый шарами, ограничен плоской поверхностью. При постоянной и не слишком высокой скорости вращения барабана поверхность массы шаров займет наклонное положение (рис. 1.10).

Угол этого наклона β определяется равенством моментов двух сил: силы трения, перемещающей шары из положения покоя в направлении вращения барабана, и силы тяжести, препятствующей подъему шаров вместе со стенкой барабана.

Рис. 1.10. Направление силы тяжести Р и ее составляющих Р1 и Р2 при наклонном положении внешней габаритной поверхности массы размольных тел во вращающемся барабане мельницы

Максимальный вращающий момент силы трения равен произведению силы трения на радиус цилиндрической стенки барабана мельницы (влиянием трения шаров о торцовые стенки барабана пренебрегаем).

Сила трения в первом приближении не зависит от площади скольжения и определяется лишь общей нагрузкой и коэффициентом трения. Если вес шаровой загрузки Р, коэффициент трения f и радиус внутренней поверхности барабана мельницы R, то момент сил, увлекающих шары во вращательное движение, равен М1 = fPR.

При скольжении взаимное перемещение шаров отсутствует, поэтому совокупность шаров можно рассматривать как жесткое тело и считать, что сила тяжести приложена к центру тяжести шаровой загрузки. Момент сил, препятствующих вращению шаров d месте с барабаном мельницы, равен произведению составляющей силы тяжести P1, направленной перпендикулярно радиусу, проходящему через центр тяжести шаровой загрузки, и длины отрезка, равного расстоянию от центра тяжести до оси вращения барабана мельницы.

При неподвижном барабане мельницы свободная габаритная поверхность массы шаров горизонтальна и центр тяжести шаровой загрузки лежит на вертикали, проходящей через горизонтальную ось вращения барабана мельницы. После пуска мельницы по мере увеличения наклона этой габаритной поверхности и отдаления центра тяжести шаровой загрузки от вертикали, проходящей через ось вращения барабана, возрастает составляющая силы тяжести (при неподвижном барабане мельницы она равна нулю).

Следовательно, с увеличением наклона свободной габаритной поверхности массы шаров растет момент сил, препятствующий движению шаров вместе с барабаном мельницы.

Наклон этой поверхности будет увеличиваться до тех пор, пока момент сил, препятствующих движению шаров вместе с барабаном, не станет равным моменту сил трения. Соответствующий этому равенству наклон свободной габаритной поверхности шаровой загрузки остается постоянным при непрерывном вращении барабана мельницы с постоянной скоростью, обеспечивающей равенство этих моментов. Фактически при режиме скольжения шары совершают колебания около положения равновесия каждого из них, а наклон рассматриваемой поверхности шаровой загрузки колеблется около некоторого среднего положения, определяемого равенством указанных моментов сил.

Момент сил, препятствующий движению шаров вместе с барабаном мельницы, равен М2 = Р 1d, где d – длина отрезка ОА. Величина d может быть выражена через радиус барабана мельницы R и угол α1. (рис. 1.11).

Сегмент ВFС соответствует доле объема барабана мельницы, заполненного шарами. Если через центр тяжести шаровой загрузки провести хорду , параллельную хорде ВС и делящую площадь сегмента ВFС пополам, то угол α1 будет равен углу половины дуги, отсекаемой хордой , проходящей через центр тяжести. Из построения, показанного на рисунке, следует, что

d = R соs α1, Р1 = P sin β и M2 = PR cos α1.

Рис. 1.11. Схема к определению зависимости режимов движения размольных тел от угла их загрузки α1 в барабане мельницы

При установившемся наклоне свободной габаритной поверхности шаровой загрузки моменты М1 и M2 равны: fPR = PR cos α1 sin β, откуда sin β = f / cos α1. (1.10)

Таким образом, устанавливающийся при вращении барабана мельницы наклон свободной габаритной поверхности шаровой загрузки зависит только от двух величин: коэффициента трения f и угла α1. В свою очередь, угол α1 зависит только от относительной загрузки барабана мельницы шарами, т.е. от коэффициента ϕ.

По мере увеличения шаровой загрузки угол α1 возрастает от 0 до  90°, а cos α1 уменьшается от 1 до 0. Отсюда следует, что sin β и β возрастают по мере увеличения шаровой загрузки в барабане мельницы. По формальному требованию sin β не может быть больше единицы. Для сохранения режима скольжения размольных тел угол α1 должен определяться величиной f из условия f /соs α1 ≤ 1.

Формула (1.10) свидетельствует о том, что наклон свободной габаритной поверхности шаровой загрузки должен непрерывно возрастать по мере увеличения ее объема, но практически он не может возрастать беспредельно:  при некотором наклоне шары уже не будут удерживаться на рассматриваемой наклонной поверхности, они будут срываться и скатываться вниз.

Увеличение наклона по мере возрастания объема их загрузки в барабане мельницы будет происходить до тех пор, пока угол наклона β не достигнет величины угла естественного откоса для массы шаров.

При дальнейшем увеличении загрузки шаров наклон не будет возрастать, так как скатывающиеся шары будут обеспечивать сохранение наклона свободной габаритной поверхности шаровой нагрузки, соответствующего углу естественного откоса для нее (или для поверхности размольных тел любой другой полиэдрической формы).

Основное условие сохранения скольжения для массы шаров при этом нарушится: из-за недостаточной величины угла β момент силы тяжести в этих условиях не может быть равным моменту сил трения и будет меньше его. Вследствие этого скольжение шаров полностью прекратится, все шары будут подниматься вместе со стенкой барабана мельницы и скатываться по наклонной поверхности, ограничивающей шаровую загрузку.

Если известны угол естественного откоса и коэффициент трения шаров (или размольных тел другой формы) о стенку барабана мельницы, то можно рассчитать ту их критическую загрузку, при превышении которой вместо скольжения шаров начинается их перекатывание. Коэффициент трения f удобнее всего находить экспериментально для конкретного типа размольных тел и барабана мельницы.

Определив экспериментально угол наклона β при небольшой относительной загрузке барабана, заведомо обеспечивающей скольжение размольных тел, можно рассчитать коэффициент трения f и, используя его значение, установить наклон (угол β) при любой относительной загрузке барабана мельницы или по углу естественного откоса размольных тел угол α1, соответствующий критической загрузке барабана мельницы.

Режим перекатывания обеспечивает более высокую интенсивность размола, чем режим скольжения размольных тел. Его применение позволяет резко увеличить загрузку мельницы размалываемым материалом и ускоряет процесс размола. Преимущество режима перекатывания представляется естественным, так как в этом случае в работе истирания участвуют все размольные тела, в то время как при режиме скольжения работает лишь небольшая их доля (размольные тела, соприкасающиеся со стенкой барабана мельницы).

Знание условий перехода режима скольжения в режим перекатывания позволяет избегать при разработке новых режимов размола случайного установления режима скольжения, снижающего эффективность размола и повышающего износ стенок барабана мельницы.

Контрольные вопросы и задания

1. Для измельчения каких материалов целесообразно использовать шаровые мельницы?

2. Назовите основные виды шаровых мельниц.

3. Чему равна критическая скорость вращения барабана мельницы?

4. Назовите основные факторы, определяющие степень помола в шаровых мельницах.

5. Укажите механизмы перехода мельницы в различные режимы.

6. Назовите основные режимы работы шаровых мельниц.

7. Какие усилия (в основном) действуют на измельчаемый материал в режимах интенсивного измельчения и истирания?

8. Как можно предотвратить пыление и агрегатирование порошка при его размоле?

Получение механолегированных порошков. Измельчение материалов в вибрационных, вихревых, планетарных и гироскопических мельницах

1. Получение механолегированных порошков в шаровых мельницах и аттриторах.

2. Размол материалов в вибрационных мельницах.

3. Размол материалов в планетарных центробежных и гироскопических мельницах.

4. Размол материалов в вихревых и струйных мельницах.

 Получение механолегированных порошков в шаровых мельницах и аттриторах

Несмотря на то, что режим работы шаровой мельницы при скорости вращения барабана больше критической считается крайне неэффективным, на практике применяются высокоскоростные шаровые мельницы, работающие и при этих режимах. Для перевода размольных тел в рабочее состояние, внутри барабана мельницы установлен ряд лопастей. При вращении барабана со скоростью, равной или большей nкр, размольные тела оказываются прижатыми к его цилиндрической поверхности, а лопасти перемешивают их и возвращают в рабочую зону. В такой мельнице получают композитные порошки методом механического легирования путем совмещенного размола двух и более металлов. Отношение массы размольных тел к массе смеси порошков составляет 6 : 1.

Процесс механического легирования во времени можно условно разделить на пять стадий. На первой стадии (≤ 12 мин) происходит расплющивание и размол отдельных частиц. Вторая стадия (12–30 мин) представляет собой чередование разрушения и перестройки структуры частиц за счет холодного сваривания разнородных частиц с образованием «склепанных» частиц с характерной слоистой структурой. На третьей стадии (30–60 мин) эти «склепанные» частицы разрушаются и исчезают частицы исходных порошков, превращаясь в композиционные частицы со слоистой структурой. В течение четвертой стадии (60–100 мин) нарушается параллельность в расположении слоев в структуре композиционных частиц, а на пятой стадии (> 100 мин) повышается внутренняя однородность (гомогенность) частиц, причем слои разнородных компонентов истончаются, а их число растет. Механическое легирование перспективно для получения порошков дисперсно-упрочненных материалов или таких композиций, компоненты которых обладают малой взаимной растворимостью либо резко различаются температурами плавления.

Одной из разновидностей шаровых мельниц являются так называемые аттриторные устройства (рис. 1.12).

Размольные тела загружают в вертикальный (или горизонтальный) неподвижный барабан, внутри которого со скоростью более 100 об/мин вращается вертикальная лопастная мешалка.

Гребки, наклонно укрепленные на лопастях мешалки, обеспечивают циркуляцию размольных тел и истирание измельчаемого материала. Аттриторные мельницы конструктивно просты, удобны в эксплуатации и позволяют вести процесс измельчения непрерывно. В результате размола получают порошок с более равномерным распределением частиц по размерам.

Необходимая дисперсность достигается в несколько раз быстрее, чем в обычных шаровых вращающихся мельницах. Аттриторы весьма эффективны при приготовлении смеси высокодисперсных порошков разнородных компонентов, а также могут применяться для получения механолегированных порошков. В отдельных случаях аттриторы используются при получении материалов методом высокотемпературного самораспространяющегося синтеза.

Рис. 1.12. Схема аттритора: 1 – корпус мельницы (размольная емкость); 2 – водоохлаждаемые стенки корпуса мельницы; 3 – вал мешалки аттритора; 4 – измельчаемый материал; 5 – размольные тела; 6 – лопасти мешалки

Увеличение скорости вращения вала до нескольких сотен оборотов в минуту приводит к проявлению эффекта механолегирования. Отношение массы шаров к массе порошка лежит в пределах от 12 : 1 до 40 : 1. Диаметр размольных тел (чаще всего из хромистоуглеродной стали) – от 4 до 10 мм.

Продолжительность процесса – до нескольких десятков часов.

Размол материалов в вибрационных мельницах

В практике порошковой металлургии широко используют вибрационные мельницы, обеспечивающие быстрое и тонкое измельчение обрабатываемых материалов, например карбидов и других тугоплавких соединений различных металлов, при производстве твердых сплавов и др. При производстве порошков используют вибромельницы различных типов и конструкций, различающиеся главным образом по технологическим и конструктивным признакам. В соответствии с технологическими признаками их подразделяют по типу размола (сухое измельчение или мокрое) и характеру работы (периодического действия или непрерывного). К конструктивным признакам относят тип возбудителя колебаний (эксцентриковые или дебалансные), форму корпуса мельницы (цилиндрический, прямоугольный), тип ее опоры и т.д.

Наиболее распространены вибрационные дебалансные мельницы, (рис. 1.13), дебалансный вал которых приводится во вращение от электродвигателя через эластичную муфту.

Рис. 1.13. Схема вибрационной мельницы: 1 – электродвигатель; 2 – соединительная муфта; 3 – корпус мельницы; 4 – загрузочный люк; 5 – размольные тела; 6 – дебалансный вал; 7 – амортизаторы (пружины)

Вращение дебалансного вала вызывает колебания корпуса мельницы, загруженной размольными телами и измельчаемым материалом. Частота вращения вала составляет от 1 000 до 3 000 об/мин, амплитуда колебаний корпуса мельницы – 2–4 мм.

Размольные тела, получая частые импульсы от стенок корпуса мельницы, совершают сложные движения. Они подскакивают, соударяются и скользят по стенкам корпуса мельницы. В результате трения о стенки мельницы они начинают вращаться. На частицы измельчаемого материала действуют ударные, сжимающие и срезывающие усилия переменной величины.

Ударный импульс единичного размольного тела в вибромельнице по сравнению с ударным импульсом в шаровой вращающейся мельнице относительно невелик.

Однако большое число размольных тел в единице объема корпуса мельницы и высокая частота их колебаний обеспечивают интенсивное измельчение обрабатываемого материала. Суммарное число импульсов i, сообщаемых размольным телам в единицу времени, можно оценить по формуле

i = V k ϕ·n z B,                  (1.11)

где V – объем корпуса мельницы, дм3; k – число размольных тел, размещающихся в 1 дм3 объема корпуса мельницы; ϕ – коэффициент заполнения корпуса мельницы размольными телами (обычно составляет 0,75–0,85); n – частота вращения вала, об/мин (обычно 1 000–3 000 об/мин); z – число импульсов, сообщаемых каждому из размольных тел корпусом мельницы за одно его круговое качание; В – коэффициент, учитывающий дополнительное число импульсов, сообщаемых за один оборот вала каждому размольному телу соседними размольными телами.

Если условно принять k = 1 250 шт./дм3 (при среднем диаметре шаров 10 мм), ϕ = 0,8, n = 1500 об/мин, z = 1 (за один оборот вала каждому из размольных тел сообщается только один импульс), B = 1 (т.е. не учитывать увеличение частоты воздействия за счет импульсов, дополнительно сообщаемых каждому шару соседними с ним шарами), то число импульсов, сообщаемых размольным телам в корпусе мельницы объемом 200 дм3, составит i = 200 ·1 250·0,8·1 500 = 3·108 импульсов в минуту.

Это на несколько порядков выше числа импульсов, сообщаемых размольным телам при измельчении материала в шаровой барабанной мельнице.

Благодаря высокой частоте воздействий релаксация материала (самозаживление трещин под действием сил межатомарного сцепления) в вибрационных мельницах проявляется в меньшей степени, а процесс измельчения протекает значительно быстрее. Время измельчения материала до высокодисперсного состояния (в большинстве случаев) не превышает нескольких часов (5–6 ч).

Исследования порошка, полученного в вибрационной мельнице, показывают наличие большого числа частиц округлой формы, что свидетельствует о существенной роли истирающих воздействий на измельчаемый материал как со стороны размольных тел, так и со стороны частиц самого материала (явление самоистирания).

Основные показатели режима виброразмола (коэффициент заполнения рабочего объема корпуса мельницы размольными телами и измельчаемым материалом, соотношение между ними, продолжительность процесса и др.) обычно устанавливают экспериментально с учетом свойств измельчаемого материала и требуемой дисперсности получаемого порошка.

Размол материалов в планетарных центробежных и гироскопических мельницах

Планетарные центробежные (ПЦМ) и гироскопические мельницы используются для получения сравнительно небольших объемов нано- и ультрадисперсных порошков. В планетарных центробежных мельницах тонкое измельчение трудноразмалываемых материалов производится во много раз быстрее, чем в мельницах других типов. Время измельчения материалов в ПЦМ чаще всего не превышает нескольких десятков минут (10–30 мин).

Наиболее распространенный вариант ПЦМ состоит из корпуса-шкива, на котором установлены обоймы для крепления барабанов мельницы (рис. 1.14). Электродвигатель приводит во вращение корпус оси промежуточных зубчатых колес и обоймы.

Закрепленные в обоймах барабаны вращаются вместе с корпусом- шкивом и одновременно вокруг своей оси в направлении, противоположном направлению вращения корпуса. В процессе вращения корпуса-шкива барабаны получают ускорение до 35g.

Рис. 1.14. Схема планетарной центробежной мельницы: 1 – редуктор; 2 – опорный стол; 3 – корпус-шкив с механизмом привода барабанов; 4 – барабан с размольными телами, обоймы для установки барабанов; 5 – электродвигатель

Во время вращения барабана размольные тела в нем располагаются в виде сегмента, форма и положение которого не изменяются во времени, массив шаров движется вместе с барабаном, а каждый шар (единичное размольное тело) движется по окружности, центром которой является ось барабана.

По достижении «зоны отрыва» размольные тела начинают перекатываться в сегменте и вращаться вокруг собственных центров тяжести, что обеспечивает измельчение обрабатываемого материала за счет его истирания.

На эффективность помола в ПЦМ оказывают влияние геометрические параметры агрегатов мельницы (расстояние от оси корпуса-шкива до оси барабана, диаметр барабана), угловая скорость корпуса-шкива, скорость вращения барабана. Для эффективной работы ПЦМ («отрыва» размольных тел) экспериментально подбирается оптимальное соотношение скоростей вращения корпуса-шкива и барабанов (передаточное отношение).

Наиболее существенный недостаток размола в ПЦМ и гироскопических мельницахзначительное загрязнение измельчаемого порошка примесью, образующейся результате истирания стенок барабанов и размольных тел.

Для того чтобы увеличить срок службы барабанов мельницы и уменьшить загрязнение измельчаемого порошка, рабочую поверхность барабанов покрывают керамической клепкой. Размольные тела, применяемые для работы мельницы также изготавливают из керамики на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия.

Для тонкого измельчения материалов наряду с ПЦМ используют и так называемые гироскопические мельницы. Барабан этих мельниц одновременно вращается относительно горизонтальной и вертикальной осей. Размольные тела внутри барабана совершают сложные движения, аналогичные движению размольных тел в ПЦМ. Оптимальное соотношение скоростей вращения барабана относительно вертикальной и горизонтальной осей составляет от 1 : 1 до 1 : 5.

Размол материалов в вихревых и струйных мельницах

При измельчении в таких мельницах ударные и истирающие усилия возникают при соударении частиц обрабатываемого материала; загрязнение порошка материалом рабочего органа и стенок мельницы существенно уменьшается, а также устраняются явления, связанные с привариванием к стенкам мельницы обкованных, но не измельченных частиц.

В рабочей камере вихревой мельницы друг против друга расположены пропеллеры или била (рис. 1.15), вращающиеся в противоположных направлениях при высоких (порядка 3 000 об/мин), но обязательно равных скоростях.

Мерные отрезки металлической проволоки из бункера поступают в вихревой поток, создаваемый пропеллерами или билами, сталкиваются друг с другом и измельчаются. Насосом в рабочую камеру нагнетается газ (воздух, азот и др.), с помощью которого уже измельченные частицы удаляются из рабочего пространства мельницы и направляются в ее приемную камеру.

Скорость газового потока регулируют так, чтобы из рабочей камеры мельницы удалять частицы определенных размеров (чаще всего в интервале 60–350 мкм).

Когда сила струи газа, подаваемого в рабочую камеру, превысит инерционные (гравитационные) силы, действующие на частицу измельчаемого материала, она будет вынесена из рабочего пространства мельницы.

В приемной камере мельницы крупные частицы оседают на дно и периодически возвращаются в рабочую камеру, где подвергаются дальнейшему измельчению. Более мелкие частицы вместе с потоком газа поступают в отсадочную камеру, где выпадают, накапливаются и периодически выгружаются в емкости для порошка.

Частицы порошка, полученного в вихревых мельницах, могут быть осколочной, чешуйчатой или сферической формы, однако во многих случаях на поверхности частиц материала наблюдаются характерные углубления, отчего их форма напоминает тарелку. Поэтому частицы подобной формы получили название тарельчатых.

Для измельчения стружки металлообработки пропеллеры заменяют одним центральным валом со специальными билами.

В результате вихревого измельчения могут получаться достаточно мелкие, проявляющие склонность к самовозгоранию (пирофорные) порошки.

Для предотвращения самовозгорания в рабочую камеру мельницы вводят какой-либо инертный или нейтральный к материалу порошка газ, к которому добавляют до 5 % кислорода. Кислород, содержащийся в газе, образует на поверхности частицах порошка защитную оксидную пленку.

Рис. 1.15. Вихревая мельница: 1 – рабочая камера мельницы; 2 – бункер для загрузки измельчаемого материала; 3 – приемная камера; 4 – пропеллеры; 5 – отсадочная камера; 6 – насос для подачи газа в рабочую камеру; 7 – порошок; 8 – емкость для выгрузки порошка из отсадочной камеры

Производительность вихревых мельниц сравнительно невелика – не более 15 кг порошка в час у мельницы мощностью около 30 кВт. Более эффективны и производительны струйные мельницы, обеспечивающие сверхтонкое измельчение материала за счет энергии вводимых в рабочую камеру мельницы (со звуковой и даже сверхзвуковой скоростью) потоков сжатого газа (воздуха, азота и др.) или перегретого пара. Материал, подаваемый в рабочую камеру мельницы, находится в постоянном движении, испытывая многократные соударения, которые приводят к его интенсивному истиранию (самоизмельчению). Так же как и в вихревых мельницах, измельченный материал (частицы размером от 1 до 5 мкм) удаляется из рабочей камеры потоком газа или пара.

Контрольные вопросы и задания

1. Перечислите основные этапы получения механолегированных порошков.

2. Какие преимущества имеют механолегированные порошки перед обычными?

3. Что такое аттритор?

4. Объясните принцип устройства вибрационных мельниц.

5. Какие усилия действуют на материал при его измельчении в вибрационных мельницах?

6. Опишите механизм измельчения материалов в вихревых и струйных мельницах.

7. Каким образом измельченный порошок удаляется из рабочей камеры вихревой мельницы?

8. Объясните принцип действия центробежных и гироскопических мельниц.

9. Каковы размеры частиц порошка, получаемого в центробежных и гироскопических мельницах?

10. Назовите достоинства и недостатки измельчения порошков в центробежных и гироскопических мельницах.

PAGE  35


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50268. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 322.5 KB
  Закон Ома и правила Кирхгофа установленные для постоянного тока остаются справедливыми для мгновенных значений переменных токов и напряжений в цепях небольшой протяженности и если их изменения происходят не слишком быстро. Если за время l c необходимое для прохождения электрического сигнала от источника в самую удаленную точку цепи l – размер цепи сила переменного тока изменяется незначительно то мгновенные значения тока в любом сечении цепи в данный момент будут практически одинаковы. Для периодически изменяющихся токов условие...
50269. ПРОЦЕССЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ТОРМОЖЕНИЯ В ЦНС. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ИНТЕГРАТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЦНС (СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ) 150.74 KB
  Реализация интегративной функции ЦНС: анализ поступающих афферентных сигналов и синтеза эфферентного сигнала необходимо большой силы и длительности и адекватности как характеру раздражителя, так и всей окружающей обстановке.
50270. РОЛЬ СПИННОГО МОЗГА В РЕГУЛЯЦИИ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА 150.22 KB
  Проводниковая функция спинного мозга возникает как функция аппарата двусторонних связей с головным мозгом и базируется на материальной основе белого вещества спинного мозга. При развитии белого вещества дорзальные (задние) канатики выполняют функцию чувствительного проведения, вентральные
50271. Роль среднего и заднего мозга в регуляции опорно-двигательного аппарата 242 KB
  Второй и последующий уровни регуляции работы опорно-двигательного аппарата являются надсегментарными (сравнить с сегментарным уровнем – спинным мозгом – посегментно замыкающиеся дуги спинальных двигательных рефлексов).
50272. РОЛЬ МОЗЖЕЧКА И СТРУКТУР ПЕРЕДНЕГО МОЗГА В РЕГУЛЯЦИИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ 2 MB
  Зернистый слой состоит из клеток-зерен и клеток Гольджи. Клетки-зерна – единственные возбуждающие нейроны коры мозжечка. Аксоны клеток-зерен уходят к молекулярному слою, образуя там Т-образные разветвления и контактируя с параллельными волокнами.
50273. ФИЗИОЛОГИЯ ПЕРЕДНЕГО МОЗГА И ЕГО УЧАСТИЕ В РЕГУЛЯЦИИ МЫШЕЧНОГО ТОНУСА И ДВИЖЕНИЯ 278 KB
  Стриопаллидарная система – это система, обеспечивающая сложные поведенческие акты, а у человека – и психофизиологические реакции. Стриопаллидарная система является последней подкорковой инстанцией, ближайшей подкоркой, частью конечного мозга, обеспечивающей связи ассоциативной и моторной коры.
50274. ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ. РОЛЬ ГОРМОНОВ В РЕГУЛЯЦИИ 356.5 KB
  Взаимодействие функций организма как целостной системы достигается за счет деятельности его механизмов регуляции. Нарушение этих механизмов ведет к рассогласованию функций, к дезадаптации организма, т.е. к развитию различных патологических состояний.
50275. РЕГУЛЯЦИЯ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА. ФИЗИОЛОГИЯ АВТОНОМНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ 104 KB
  Разгружают ЦНС от переработки дополнительной информации; Объективизируют регуляцию внутренних органов, обеспечивают местные механизмы регуляции висцеральных функций (интрамуральный ганглий сердца – цетр кардиокардиальных рефлексов); Надежность регуляции внутренних органов.
50276. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ. ФИЗИОЛОГИЯ АНАЛИЗАТОРОВ 182.5 KB
  ЦНС получает информацию о внешнем мире и внутреннем состоянии организма от специализированных к восприятию раздражений органов рецепции. Многие органы рецепции называют органами чувств потому, что в результате их раздражения и поступления от них импульсов в кору больших полушарий головного мозга