Введение
В настоящее время с интенсивным развитием металлургии и машиностроения в Республике Беларусь имеются отходы медного кабеля, из которого УП «Белцветмет» наладил выпуск медной сечки — медных разнотолщинных волокон небольшой длины, которые представляют интерес в качестве исходного сырья для производства пористых волокновых материалов (ПВМ). Известно, что свойства пористых материалов определяются свойствами исходного сырья, а также технологией их изготовления.
Целью настоящей работы является исследование свойств исходных волокон, изготовление экспериментальных образцов ПВМ и исследование их структурных и гидродинамических свойств.
Результаты исследований. К основным свойствам волокон относятся их дисперсность, гранулометрический состав, насыпная плотность, плотность утряски, микротвердость и прессуемость.
Дисперсность волокон можно характеризовать двумя параметрами: диаметром волокон и их длиной [1]. На рисунке 1 приведена фотография исходных волокон в состоянии поставки. Их анализ позволяет прийти к заключению, что размеры волокон характеризуются разбросом диаметров от 0,1 до 2,0 мм и длин от 1,0 до 20 мм.
Рисунок - 1. Внешний вид волокон в состоянии поставки.
Гранулометрический (дисперсионный) состав. Волокна представляют собой линейные элементы, и потому, с точки зрения геометрии, характеризуются двумя пара- метрами: диаметром и длиной. Для определения гранулометрического состава применялся метод ситового анализа. Использовались сита с размером ячеек 2,2; 1,6; 1,0; 0,63; 0,4; 0,315; 0,2 мм. На рисунке 2 представлена гистограмма распределения волокон по фракциям, а на рисунке 3 приведены их фотографии.
Рисунок - 2. Гистограмма распределения волокон по фракциям
Рисунок - 3. Фотографии волокон различного гранулометрического состава
Основной морфологической характеристикой дисперсной среды является форма ее частиц, которая определяется по принципу сравнения с формой известных макротел.
При рассмотрении исходного сырья были выделены следующие типы форм: пластинчатые гранулы, осколочные гранулы и непосредственно волокна различных длин и диаметров (рисунок 4).
Результаты анализа ситового рассева исходного сырья позволяют прийти к заключению: на сите с размером ячейки 2,2 мм задерживаются в основном пластинчатые гранулы; на сите с размером ячейки 1,6 мм — осколочные гранулы; на сите с размером ячейки 1,0 мм — осколочные гранулы и волокна большого диаметра (1–2 мм); на сите с размером ячейки 0,63 — волокна диаметром более 0,5 мм и длиной более 15 мм; на сите с размером ячейки 0,4 мм — в основном волокна диаметром менее 0,5 мм и длиной 7– 15 мм; на ситах с размером ячейки 0,315 и 0,2 мм — большей частью волокна диаметром менее 0,5 мм и длиной до 7 мм.
Рисунок 4. Классификация частиц исходного сырья
Насыпную плотность определяли по ГОСТ 19440-94. Результаты по определению насыпной плотности представлены на рисунке 5. Плотность утряски определяли по ГОСТ 25279-92. Результаты исследований отражены на рисунке 6.
Рисунок 5. Зависимость насыпной плотности волокон от гранулометрического состава
Рисунок 6. Зависимость плотности утряски волокон от гранулометрического состава
Микротвердость определяли по ГОСТ 9450-76. Результаты исследования микротвердости неотожженных волокон приведены в таблице 1.
Таблица 1. Зависимость микротвердости неотожженных волокон от фракционного состава
Прессуемость волокон характеризовали их уплотняемостью.
Выводы. Анализ зависимостей структурных и гидродинамических свойств ПВМ, полученных из отходов, показывает возможность варьирования пористостью от 20 до 60 %, максимальными размерами пор — от 30 до 310 мкм, средними — от 10 до 100 мкм и коэффициентом проницаемости — от 1 до 150 мкм2, что в конечном итоге позволяет создавать фильтрующие материалы с требуемыми эксплуатационными характеристиками.
Литература
- Буланов, В.Я. Диагностика металлических порошков / В.Я. Буланов [и др]. – М.: Наука, 1983. – 186 с.
- Косторнов, А.Г. Материаловедение дисперсных и пористых металлов и сплавов. Т.1. Киев: Наукова думка, 2002. – 576 с.