Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка):
При использовании вяжущих веществ (смолы, мастики и др.) прочность образовавшейся связи зависит от равномерного нанесения слоя на поверхность частиц, адгезионного взаимодействия смазочного материала с поверхностью частиц, состояния поверхности и формы частиц.
Пленкообразующие связующие вещества применяют обычно в виде растворов или суспензий. Эти связующие образуют адсорбционные слои на частицах. Тонкие адсорбционные слои вокруг частиц не могут двигаться свободно. Однако они могут приходить в соприкосновение или проникать один в другой более легко, чем чистые твердые частицы. Если толщина адсорбционных слоев составляет единицы нанометров, то можно ожидать, что возникающие при этом молекулярные силы полностью перекроят расстояние между частицами. Площадь контактирующей поверхности адсорбционных слоев может еще больше увеличиться, если на частицы действуют какие-либо внешние силы.
На границе раздела жидкой и газообразной компонент дисперсной среды действует капиллярное давление, которое обусловливает воз-
44 йикновение капиллярных сил. Капиллярная сила определяется количеством жидкости в паровом объеме:
где гж — радиус пятна жидкого контакта; апн — поверхностное натяжение жидкости на поверхности твердой частицы.
Эффективность применения химических связующих веществ зависит от характера взаимодействия между компонентами связующего или между связующим и материалом твердых частиц. В зависимости от качества исходного материала и требований к готовому продукту химические связующие вещества могут быть вяжущими или пленкообразующего типа.
Выбор связующих веществ определяется свойствами сыпучего материала, условиями технологического процесса и типом используемого оборудования.
Механические связи между частицами возникают за счет того, что пластинчатые частицы, а также частицы неправильной формы имеют тенденцию зацепляться или переплетаться между собой. Прочность связей такого типа зависит непосредственно от прочности самих частиц и вида зацепления. При действии внешних сил на сыпучий материал эффект упрочнения структуры материала от сил зацепления увеличивается.
В заключение следует отметить, что для различных сыпучих материалов могут преобладать те или иные из указанных типов связей. В процессе компактирования сыпучего материала при действии внешнего давления проявления каждой группы связей может меняться. Те связи, которые не были характерны или вообще не проявлялись в исходном насыпном состоянии для данного материала, могут стать преобладающими в зависимости от условий проведения конкретного технологического процесса и деформирования первоначальной структуры.
Текстура сыпучих материалов. Напомним, что такие понятия, как размер, форма, характер поверхности, количественное соотношение слагающих дисперсную смесь элементов и характер их взаимной связи, определяют структуру сыпучих сред. Включение в понятие «структура» характера межчастичных связей вполне правомерно. Именно такое представление, а не узкое определение структуры как только особенностей взаиморасположения частиц, отвечает современным представлениям о физико-механической сущности таких чрезвычайно сложных материальных систем, как сыпучие материалы.
Текстуру сыпучего тела определяет пространственное положение слагающих его элементов, причем размер элементов не играет роли. Текстура может быть упорядоченной, характеризующейся определен-
45 ной ориентацией структурных элементов относительно какого-либо направления в пространстве, и беспорядочной, характеризующейся хаотическим расположением структурных элементов.
Среди упорядоченных текстур различают: осевые текстуры с предпочтительной ориентацией относительно одного направления (ось текстуры), плоские текстуры с ориентацией относительно плоскости (плоскость текстуры). Текстуры называются полными при наличии плоскости и выделенной оси текстуры. Возможно образование сложной текстуры с несколькими видами ориентаций.
В текстурах обычно не бывает ориентации всех элементов. Существует разброс ориентаций относительно выделенных осей и плоскостей.
Упорядоченные текстуры пористых тел могут образовываться при термомеханическом и термомагнитном воздействиях в процессах формирования изделий из сыпучих материалов, например, под действием давления, тепловых потоков, электрических и магнитных полей и др. При изучении текстуры наиболее часто используются рентгенографические и оптические методы.
Под действием внешней нагрузки на сыпучий материал происходит перестройка его структуры, заключающаяся в перекомпоновке частиц, их деформировании, образовании мостиков сцепления и в изменении их ориентации. Если в начале процесса деформирования частицы ориентированы хаотично или эта ориентация упорядочена, но не совпадает с направлением действия внешних сил, то в результате деформирования материала частицы стремятся принять упорядоченное положение, что отвечает минимуму внутренней энергии.
Такое изменение ориентации частиц происходит при любом виде деформирования (теоретически, кроме равномерного всестороннего сжатия). Направление ориентации зависит от вида напряженного состояния. Так, при сжатии без возможного бокового деформирования (прессование в замкнутой матрице) частицы главным образом ориентируются базисными плоскостями ортогонально направлению действия наибольшего нормального напряжения (направлению движения пуансона). Переориентация начинается даже при сравнительно небольших нагрузках, а с их возрастанием степень ее увеличивается. В этом случае в материале возникает осевая текстура.
