CC BY
17АНАЛ1З ТЕХНОЛОГ1Й ОТРИМАННЯ ПОРИСТИХ
ВИРОБ1В
Рудь В. Д.
Повстяна Ю. С.
Савюк I. В.
Самчук Л. М.
Abstract. Based on the literature review the possibility of making a porous filter material discerning of industrial waste products for the filtration of process water. We analyzed the existing technology ofporous material, a new technology for the production ofporous ceramic materials using wastes of engineering and natural mineral in the SHS process.
Keywords: filtration, SHS - process, process water, SHS - reaction, porous materials.
Постановка задачь Одним з основних напрямюв розвитку технологи машинобудування в даний час е вдосконалення юнуючих та розробка нових безвщходних, ресурсозберпаючих виробничих процешв. Таких процешв, яю забезпечують отримання заготовок з мтмальними припусками тд наступну мехашчну обробку або взагалi без них. У виршенш ще! проблеми певна роль належить порошково! металурги. Порошкова металургiя -це галузь техшки, що включае виготовлення порошкiв з металiв та !х сплавiв i одержання з них заготовок i виробiв без розплавлення основного компонента. Методами порошково! металурги можна створювати матерiали з рiзних компонентiв з рiзко вщмшними властивостями i температурами плавлення, новi матерiали з рiзноманiтним комплексом фiзико-механiчних властивостей. Порошкова металургiя використовуеться як для створення принципово нових матерiалiв i виробiв з них, так i для виготовлення само! широко! номенклатури конструкцiйних деталей загального призначення.
В тепершнш час виникае необхщшсть у використаннi пористих металокерамiчних матерiалiв (ПММ), якi складають основу рiзних пристро!в i агрегатiв. Рiзноманiття конструкцшних рiшень i умов експлуатацi! та ПММ передбачае наявшсть рiзних титв матерiалiв цього класу, орiентованих на оптимально техшчно! i економiчно! точок зору i використання !х для конкретних завдань. На сьогодш вiдомi роботи щодо розроблення технологiй виготовлення пористих керамiчних матерiалiв методом порошково! металурги. Це е перспективний метод, який розширюе технолопчш можливостi та забезпечуе необхщш структурнi властивостi хiмiчного i фазового складу матерiалу, що дозволяе у багатьох випадках надавати йому новi структурш властивостi. Аналiз лiтературних джерел свiдчить про те, що останшм часом застосування пористих керамiчних для очистки питно! та спчно! води набувае все бшьшого значення.
Метою роботи е анашз технологiй отримання пористих виробiв та розробка ново! технологи виготовлення пористих керамiчних матерiалiв в режимi СВС-синтезу для очистки стiчно! води.
Викладення основного матерiалу. 1снують численнi технолопчш прийоми отримання пористих матерiалiв методами порошково! металурги [1]. Виробництво нових матерiалiв з оптимальним комплексом ефективних властивостей передбачае розвиток технолопчних процешв нового рiвня, головними особливостями яких е обмежене число основних операцш, що забезпечують повний перехщ вихщних матерiалiв в цiльово! продукт. Процесом, що володiе значним технологiчним потенщалом, е високотемпературний синтез [2]. Технолопя отримання пористих матерiалiв за допомогою СВС-синтезу багато в чому подiбна з виготовленням пористих проникливих матерiалiв методом порошково! металургi! i заснована на спалюванш шихти в спещальних реакторах. Автором [3] в основу були покладеш результати дослiдження горшня сумiшей порошкiв в реакторi постшного тиску. Технологiчна схема вiдпрацьовувалася на дослщному технологiчному стендi, створеному на експериментальнш базi вiддiлу структурно! макрокшетики Томського наукового центру СВ РАН. Процес отримання фшьтрш складаеться з трьох послщовних стадiй: приготування екзотермiчно! сумiшi, формування i синтезу виробiв з необхiдною геометрiею. Технологiчна схема отримання фшьтрш наведена на рис. 1
У АлтГТУ пiд керiвництвом В. В. Евстигнеева, А. Л. Новосьолова, О. А. Лебедево! та шших почала проводитися розробка та впровадження дано! технологi! [4]. Новизна СВС-технологi! отримання матерiалiв для фшьтраци вiдпрацьованих газiв виявила недостатню вивченiсть деяких фiзико-механiчних i експлуатацшних властивостей пористих СВС-матерiалiв
при конструюванш i розрахунку каталiтичних нейтралiзаторiв двигунiв.
Рис.1. Технолог!чна схема отримання пористих проникливих матергалгв в режимг СВС
На рис.2 наведена схема технолопчного циклу отримання СВС -матерiалу з виявленням основних впливiв, керуючих параметрiв i контролюючих показникiв.
Автором [5] запропонована технолопя отримання багатошарових градieнтних фшьтрувальних пористих проникливих матерiалiв (ППМ) з порошку ШХ15 та пороутворювача. Технолопя отримання одношарових фiльтруючих ППМ з порошку ШХ15 мае принциповi вщмшносп. Схема розробленого технологiчного процесу представлена на рис.3.
Новий технолопчний процес отримання багатошарових градiентних фiльтруювальних ППМ з порошку ШХ15 та пороутворювача включае наступнi основнi операцн: шдготовку вихщних металiчних порошкiв та пороутворювача (вибiр потрiбного гранулометричного складу порошку ШХ15 та пороутворювача - порошку карбамщу СО(ЫИ2)2, контроль !х технолопчних властивостей); дозування кожного шару (наприклад, 80% металiчного порошку ШХ15, 20% пороутворювача по об'ему); приготування шихти у змiшувачевi типу "п'яна бочка" об'емом 2 дм3.
Змшування проводилось у режимi перекочування при швидкосп обертання п=80-120 об/хв. При змшуванш використовувались стальнi кулi дiаметром 12мм у кшькосп 8 шт. Корпус, кут та основнi деталi змшувача виготовлено iз сталi Х18Н9Т. Час змшування 2 год; поетапне дозування (засипка) кожного шару в форму, яке здшснювалось на вiбростендi з метою забезпечення рiвномiрноl насипно! густини по довжиш (об'ему) виробу;
В робой [6] на основi результата розроблено технолопчний процес виготовлення фшьтрувальних елеменпв для очищення гiдравлiчних систем металообробного виробництва та змащувально! охолоджувально! рiдини пiдшипникового виробництва. Технологiчний процес схематично представлено в таблиц 1.
Рис. 2. Технолог1чна схема отримання пористих проникливих матер1ал1в
Рис.3. Схема технолог!чного процесу отримання багатошарових градгентних фыьтруючих
ППМ з порошку ШХ15 та пороутворювача
Таблиця 1. Схема технолопчного процесу виготовлення фшьтрувальних елемеипв
Приготування шихти
Вщсяти фракци порошкiв Тi, ШХ15, С - 50+40 вiбросито
Вiдсiяти порошок пороутворювача СаС03 вiбросито
Змiшувати компоненти шихти та пороутворювача iз розрахунку 8 - 10% впродовж години барабанний змшувач
Пiдготовка матерiалу до формування
Засипати шихтою пластичну оболонку спецiальна полiyретанова оболонка
Bi6pyBaHM полiуретановоi оболонки вiбростенд
Формування
Формування вихiдноi заготовки методом сухого радiального iзостатичного пресування Спещальний блок для здiйснення пресування
Контрольна операцiя
Пресовка не повинна мати розривiв, трщин i iнших дефектiв вiзуальний контроль
Термiчна операщя
Помiстити вихiдну заготовку у реактор для здшснення СВС- спiкання реактор для СВС- синтезу (ЛНТУ)
Здшснити iнiцiювання СВС- процесу реактор для СВС- синтезу
Продовження таблиц 4.6
Охолодження заготовки реактор для СВС- синтезу (ЛНТУ)
Контрольна операщя
Вимiряти пористiсть виробу; вона повинна знаходитись в межах 35 ^ 40% пдрозважування по геометричних параметрах
Автором роботи [7] наведена технолопчна схема отримання фiльтрувальних елементiв в Луцькому НТУ.
Технолопчний процес характеризусться в загальному випадку такими основними рисами : 1) Включае обмежену кшьюсть (найчастiше - не бшьше трьох ) основних операцiй при незначному обсязi пiдготовчих i допомiжних операцiй; 2) Забезпечуе найбiльш повний перехщ вихiдних матерiалiв в цшьовий продукт (безвiдходнiсть) при малiй потребi в допомiжних матерiалах; 3) В^^зняеться глибоким передiлом вихiдних матерiалiв в ходi основних операцiй, при яких вщбуваються радикальнi змiни структури i властивостей матерiалу, нерiдко зi змшою його агрегатного стану; 4) Дозволяе отримувати в ходi основних операцш цшьово! продукт (вирiб), в максимальному ступеш придатний до експлуатаци, або вимагае незначно! кшцево! обробки; 5) Передбачае домшування енергетичних витрат на проведення базово! операци (операцiй) в загальному баланс енергоспоживання. Авторами статп запропонована технологiя отримання пористих матерiалiв з використанням вiдходiв машинобудування та природних мiнералiв, що наведена на рис.5. Основним фактором технологи, який визначае як штенсивнють i параметри И взаемоди з навколишнiм середовищем (рiвень потреби в сировинних, енергетичних i трудових ресурсах; екологiчну значимють, яка характеризуеться кiлькiстю i характеристикою вiдходiв, активнiстю !х впливу на середовище), так i И продуктивну щннють е технологiчний процес.
Наведена схема наочно шюструе гнучкiсть операцй технологiчного горiння в аспектi отримання широко! номенклатури цiльових виробiв рiзного типу. Технологiчний процес одержання виробiв з допомогою СВС характеризуеться обмеженим числом основних операцш; безвщходнютю; глибоким перетворенням вихщних компонентiв в процес термосинтеза (при цьому вщбуваються радикальш змiни структури i властивостей матерiалу iз змшою агрегатного стану); можливютю отримання готових виробiв задано! форми, що не вимагають додатково! обробки.
Висновок: На пiдставi лiтературного огляду показана можливють виготовлення пористого проникливого фшьтрувального матерiалу з вiдходiв промислового виробництва для фшьтраци технiчно! води. Проаналiзовано iснуючi технологi! отримання пористих матерiалi, запропоновано нову технологiю для отримання пористих керамiчних матерiалiв з використанням вiдходiв машинобудування та природнього мiнералу в режимi СВС процесу.
Puc. 4. Texnonosinna cxeMa ompuMannn fönbmpyeanbnux eneMenmie MedoM CBC
Рис. 5. Технолог1чна схема отримання пористих проникливих матер1ал1в
Л1ТЕРАТУРА
1. Витрянюк В. К., Орденко В. Б. Классификация методов и технологии производства высокопористых металлокерамических материалов. Сообщение 1 // Порошковая металлургия. -1967. - № 9. - С. 10-17.
2. Merzhanov A.G.; в кн.: Combustion and plasma synthesis of high-temperature materials, ed. by Z. Munir, J. Holt, N.Y. 1990, pp. 1-53.
3. Юсупов Р. А. Технология получения пористых проницаемых материалов с использованием природных минералов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Р. А. Юсупов ; Томский научный центр СО РАН; науч. рук.: А. И. Кирдяшкин. - Томск, 2005. - 20 с. : ил.
4. Получение пористых изделий методом термосинтеза из промышленных отходов для решения экологических проблем / В.В. Евстигнеев, О.А. Лебедева, Н.П. Тубалов, В.И. Яковлев // Проблемы и перспективы развития литейного производства. - Барнаул, 1999. - Вып. 1. - С. 190-191.
5. Повстяной О. Ю. Удосконалення технологи виготовлення пористих проникливих матерiалiв з використанням вiдходiв промислового виробництва [Текст] : дис. канд. техн. наук: 05.02.01 / Повстяной Олександр Юршович ; Луцький держ. техшчний ун-т. - Луцьк, 2007. - 156 арк. - арк. 134-151
6. Самчук Л.М. Технолопя самопоширюваного високотемпературного синтезу системи Ть С-ШХ15 з використанням вiдходiв металообробки [Текст] : дис. канд. техн. наук : 05.02.01 / Самчук Людмила Михайшвна ; Луц. нац. техн. ун-т. - Луцьк, 2012. - 150 арк. - Бiблiогр.: арк. 113-129
7. Гутева Н. М. Технолопчний процес виготовлення пористих проникних матерiалiв / Н. М. Гутева // Вюник Нацюнального ушверситету "Львiвська полггехшка". Оптимiзацiя виробничих процешв i техшчний контроль у машинобудуванш та приладобудуванш. - 2015. -№ 822.- С. 78-85.
