粉體物理特性測試儀 粉體特性檢測儀型號:TC-1000/TC-1001
多功能粉體物理特性測試儀(或稱
粉體綜合特性測試儀)是依據(jù)美國ASTM D6393- 99標(biāo)準(zhǔn)(Standard Test Method for Bulk
Solids Characterization by Carr Indices) 的要求,并參考了中國標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5162- 006/ ISO 3953:1993(金屬粉末 振實(shí)密度的測 定)、GB/T 1482-2010(用標(biāo)準(zhǔn)漏斗法測定金屬粉末的流動性)、GB/T 1479.1 -2010(金屬粉 末松裝密度——漏斗法)、GB/T 16913.3- 2008(自然堆積法松裝密度的測定)中主要技術(shù) 指標(biāo)的規(guī)定,研制的一種用于評價粉體綜合物理特性的測試儀器。
TC-1000/1001型粉體物理特性測試儀一種用于評價粉體綜合物理特性的測試儀器。由于粉體無論是處于靜止?fàn)顟B(tài)還是流動狀態(tài),都是一種兩相存在的體系。顆粒本身的特性以及顆粒之間相互摩擦將會產(chǎn)生一些特殊流動特性,研究這些特性對粉體加工、輸送、包裝、存儲等方面的工作具有重要意義。該儀器的特點(diǎn)是一機(jī)多用、測定條件靈活多樣、操作簡便、重復(fù)性好、適合多種標(biāo)準(zhǔn)等。該儀器的研制成功,為科研、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域評價粉體綜合特性測試工作的普遍開展提供了一個新的手段。
該儀器測試項(xiàng)目包括振實(shí)密度、松裝密度、休止角、崩潰角、平板角、分散度等參數(shù),通過上述測試數(shù)據(jù)可得到差角、壓縮度、空隙率、均齊度等指標(biāo),還能通過卡爾指數(shù)得到流動性指數(shù)、噴流性指數(shù)等參數(shù)。
一、儀器結(jié)構(gòu):
二、測定與計(jì)算項(xiàng)目及其定義:
1、測定項(xiàng)目與定義:
1)、 振實(shí)密度:振實(shí)密度是指粉體裝填在特定容器后,在一定條件下對容器進(jìn)行振動,從而破壞粉體中的空隙,使粉體處于緊密填充狀態(tài)后的密度,一般情況下粉體的振實(shí)密度小于粉體中單顆顆粒的真密度。
2)、 松裝密度:松裝密度是指粉體在規(guī)定條件下自然充滿特定容器后的密度,測試松裝密度時,不可施加額外的振動等外力。該指標(biāo)對存儲容器和包裝袋的設(shè)計(jì)很重要。
3)、 休止角:粉體堆積層的自由表面,在靜平衡狀態(tài)下,與水平面形成的大角度叫做休止角。它是通過特定方式使粉體自然下落到特定平臺上形成的。休止角對粉體的流動性影響大,休止角越小,粉體的流動性越好。休止角也稱安息角、自然坡度角等。
4)、 崩潰角:給測量休止角的堆積粉體以一定的沖擊力,使其表面崩潰后,剩余粉體圓錐體的底角稱為崩潰角。
5)、 平板角:將埋在粉體中的平板向上垂直提起,粉體在平板上的自由表面(斜面)和平板之間的夾角與受到震動后的夾角的平均值稱為平板角。在實(shí)際測量過程中,平板角是以平板提起后的角度和平板受到?jīng)_擊后除掉不穩(wěn)定粉體的角度的平均值來表示的。平板角越小,粉體的流動性越強(qiáng)。一般地,平板角大于休止角。
6)、 分散度:粉體在空氣中分散的難易程度稱為分散度。測量方法是將10克試樣從一定高度落下后,測量接料盤外試樣占試樣總量的百分?jǐn)?shù)。分散度與試樣的分散性、漂浮性和飛濺性有關(guān)。如果分散度過50%,說明該樣品具有很強(qiáng)的飛濺傾向。
2、計(jì)算項(xiàng)目與定義:
1)、 差角:休止角與崩潰角之差稱為差角。差角越大,粉體的流動性與噴流性越強(qiáng)。
2)、 壓縮度:同一個試樣的振實(shí)密度與松裝密度之差與振實(shí)密度之比為壓縮度。壓縮度也稱為壓縮率。壓縮度越小,粉體的流動性越好。
3)、 空隙率:空隙率是指粉體中的空隙占整個粉體體積的百分比??障堵室蚍垠w的粒子形狀、排列結(jié)構(gòu)、粒徑等因素的不同而變化。顆粒為球形時,粉體空隙率為40%左右;顆粒為細(xì)或不規(guī)則形狀時,粉體空隙率為70-80%或更高。
三、TC-1000/1001型粉體物理特性測試儀附屬配件:
1. 減振臺 1個;
2. 安息角、崩潰角試樣臺 1個;
3. 振實(shí)密度振動組件 1套;
4. 振實(shí)密度用量筒(100ml、50ml、25ml) 4支;
5. 金屬粉末松裝密度漏斗 2個;
6. 通用松裝密度量杯(100ml) 1個;
7. 金屬粉末松裝密度量杯(25 ml) 1個;
8. 松裝密度量杯定位臺 1個;
9. 刮板尺 1個;
10. 溢料盤 1個;
11. 分散度接料盤 1個;
12. 毛刷 3個;
13. 升降臺手柄 1個;
14. 振動篩(F75mm) 3只;
15. 試樣勺 1把;
16. 阻塞棒 1根。
四、用戶需自備的設(shè)備:
1. 電子天平 1臺
2. 干燥箱 1臺
3. 真空吸塵器 1臺
五、儀器的安裝:
1. 工作環(huán)境與安裝位置:
TC-1000/1001型粉體物理特性測試儀放置與使用地點(diǎn)一般應(yīng)具備以下條件:
1) 溫度在5℃—40℃之間,相對濕度小于85%。
2) 環(huán)境整潔無煙塵。
3) 周圍沒有機(jī)械振動源或電磁干擾源。
4) 工作臺必須牢固、水平,高度適當(dāng)。
2. 拆箱:拆箱步驟及注意事項(xiàng)如下:
1) 拆箱時要注意不要損壞儀器及箱內(nèi)其它物品。主機(jī)部分取出后,小心地放到事先準(zhǔn)備好的工作臺上。
2) 小心地取出包裝填充物和附件等,除去儀器表面的雜物、灰塵。
3) 打開儀器前蓋,查看內(nèi)部有無填充物等,查看儀器外觀及鍵、鈕、插座等,看它們是否正常、完好。
4) 將所有的附件、備品、資料等一一點(diǎn)清并收存好。拆箱完畢后,在處理包裝材料時不要將小部件在里面。
3. 安裝人員的要求:
4. 安裝:
1) 檢查振動篩是否安裝好;檢查分散度卸料控制器、各個開關(guān)、門等部位是否正常;對照裝箱單檢查附件是否齊全。
2) 安裝振實(shí)密度振動組件:
a) 將配套的聚氨酯墊圈從量筒上部慢慢套入量筒;將鋁質(zhì)的量筒托架上層也從量筒上部慢慢套入;
b) 在量筒底部加入硅膠墊;
c) 將帶有導(dǎo)向桿的鋁質(zhì)量筒托架下層與托架上層慢慢旋緊,并固定牢固。如圖3
3) 定時器的設(shè)置:
按定時器?鍵,需調(diào)整的時間顯示數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)閃爍后,按▲鍵完成設(shè)置。設(shè)置時間為99分59秒。 粉體物理特性測試儀的定時器采用一管二的控制技巧,及一個定時器同時控制振動篩、振實(shí)密度兩部分功能,但控制時間要相同。如圖4
六、操作規(guī)程:
1、通用振實(shí)密度的測定:
A、振動組件的安裝:TC-1000/1001型粉體物理特性測試儀配備了25ml、50 ml、100 ml三種不同規(guī)格的量筒(見附件)。為了提高測試的精度,請依據(jù)被測粉體的重量(M)和松裝密度(ρ)選擇合適的量筒。
量筒容積(cm3)粉體重量(克)松裝密度(g/cm3)
25m≤10.0ρ≤0.8
10.0≤m≤20.00.8≤ρ≤2.0
20.0≤m≤50.02.0≤ρ≤7.0
50.0≤m≤100.0ρ≥7.0
5010.0≤m≤20.0ρ≤0.8
20.0≤m≤50.00.8≤ρ≤2.0
50.0≤m≤100.02.0≤ρ≤7.0
100m≤100.0ρ≤1.0
m≥100.0ρ≥1.0
根據(jù)所選擇的量筒,完成量筒的安裝:參見第四節(jié)“儀器的安裝”中的安裝“振實(shí)密度振動組件”部分,待量筒組件安裝好后,將組件的導(dǎo)向桿放入導(dǎo)向軸承的孔中。
注意:不可用力過度,損壞量筒。
B、設(shè)定振幅:本儀器振動組件的振幅為10mm,儀器出廠時振幅已調(diào)整為3mm??梢詫⒏郊械?mm、2mm或5mm減振墊適量加入到儀器上部的振實(shí)組件圓圈內(nèi)既可。
振幅 = 減振墊總高度 + 2mm
C、設(shè)定振動次數(shù):本儀器振實(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分鐘,請?jiān)O(shè)定定時器的時間,可確定振動次數(shù)(如設(shè)定顯示為12:00,及12分鐘,可完成3000次的振動)。參見第四節(jié)“儀器的安裝”中的安裝“定時器的設(shè)置”部分,
D、測試:設(shè)置完成后,將已稱取的試樣M連續(xù)試驗(yàn)3次。分別讀取量筒內(nèi)試樣的體積,,用下式計(jì)算振實(shí)密度ρa:
ρa = 3 × M /(V1 + V2 + V3)
2、 通用松裝密度(ρa)的測定方法:
將減振臺、接料盤、休止角試樣臺的下部、松裝密度量杯定位臺、100ml的不銹鋼量杯,如圖5。安裝好,打開振動篩開關(guān),在振動篩上加料,如圖6使樣品通過篩網(wǎng)、內(nèi)置漏斗充滿量杯密度容器。當(dāng)粉體充滿密度容器后即可停止加料,關(guān)閉振動篩,用刮板將多余的料刮出,并用毛刷將外面的粉掃除干凈,用天平稱量粉體的質(zhì)量,如圖7。連續(xù)試驗(yàn)3次。設(shè)3次的平均質(zhì)量為M,用下式計(jì)算松裝密度ρa:
ρa = M / 100
3、 休止角(θr)、崩潰角(θf)、差角(θd)的測定:
1)、放置休止角器具:將減振臺器放到儀器的定位孔中、再放上接料盤和休止角試樣臺。如果發(fā)現(xiàn)休止角試樣臺不水平,請調(diào)整減振器上的三個螺絲的高度,使休止角試樣臺的上平面處于水平狀態(tài)。
2)、加料:關(guān)上將儀器前門,準(zhǔn)備好試樣,將定時器調(diào)到3分鐘左右,開振動篩蓋,打開儀器的電源開關(guān)和振動篩開關(guān),用小勺在加料口徐徐加料,物料通過篩網(wǎng)、出料口灑落到試樣臺上,形成錐體。圖8。
3)、休止角的測定:當(dāng)試樣落滿試樣臺并呈對稱的圓錐體后,停止加料,關(guān)閉振動篩電源,將測角器置于試樣托盤左側(cè)并靠近料堆,與圓錐形料堆的斜面平齊,測定休止角。測量休止角時應(yīng)從三個不同位置測定休止角,然后取平均值,該平均值為這個樣品的休止角(θr)。
休止角θr=(θr1+θr2+θr3)/3
4)、崩潰角的測定:測完休止角后,用兩手指輕輕提起試樣臺中軸上的崩潰角振子,高度為距離頂部大約10mm左右,然后張開手指使振子自由落下,使試樣臺上的堆積的試樣受到振動,圓錐體的邊緣崩塌落下。如圖9。如此振動三次,然后再用測角器測定三個不同位置的休止角,其平均值即為崩潰角(θf)。
崩潰角θf=(θf+θf+θf)/3
5)、差角的測定:差角即休止角與崩潰角之差:
差角(θd)=休止角(θr)—崩潰角(θf)
4、 平板角(θs)的測定:
1) 將升降臺上放好托盤,平板伸入托盤中,將待測樣品徐徐撒落在托盤中,直到埋沒平板為止。加料時也可以先將樣品加到1.18mm的篩子上,然后將樣品篩到試樣盤中。
2) 加完料以后,輕輕扭動升降臺旋鈕使升降臺的高度緩緩降低,平板與試樣盤*分離,這時用測角器測定三處留在平板上粉體所形成的角度,取平均值θs1。
3) 用錘下落一次,沖擊平板,再用測角器測定三處留在平板上粉體所形成的角度,取平均值θs2,如圖10。
平板角θs=(θs1+θs2)/2
5、 分散度(Ds)的測定:
1) 將分散度卸料控制器拉到右端并卡住,關(guān)閉料斗,如圖11。
2) 用天平稱取試樣10g,通過漏斗把試樣均勻加到儀器頂部的分散度入料料斗中。
3) 將接小料盤(Ф80mm)置于分散度測定筒正下方的分散度測定室內(nèi)的定位圈中,關(guān)上抽屜。然后瞬間開啟卸料閥,使試樣通過分散度筒自由落下。
4)這樣試驗(yàn)二次,取出接料盤,稱量殘留于接料盤的粉末,取其平均值,再用下式求分散度Ds。
分散度Ds=(10—M) /10×99%
其中: M落在接料盤中粉體的重量;
6、 壓縮度(Cp)的計(jì)算:
測定松裝密度ρa和振實(shí)密度ρp后,就可以計(jì)算壓縮度Cp了:
Cp=(ρp-ρa)/ρp×99%
壓縮度反映粉體的流動特性。壓縮度越大,粉體的流動性就越差。
7、 均齊度的測定:
用粒度測定儀測出D60和D10,用下式計(jì)算均齊度:
均齊度=D60/D10
8、 流動性指數(shù):
流動性指數(shù)的計(jì)算方法是英國人Carr在60年代確定的。他對大量粉體進(jìn)行測量后,用類似模糊數(shù)學(xué)中綜合平分的方法對定性的概念進(jìn)行模糊量化。簡單地說,流動性指數(shù)是休止角、壓縮度、平板角、均齊度、凝集度等項(xiàng)指數(shù)的加權(quán)和。
用表1分別查得休止角、平板角、壓縮度、聚集度、均齊度的指數(shù),這五個指數(shù)的總和稱為流動性指數(shù)(flowability)。注:流動指數(shù)與壓縮度有關(guān)。
金屬粉末松裝密度(漏斗法):
將減振臺、接料盤、休止角試樣臺的下部、休止角試樣臺中間立桿、松裝密度量杯定位臺、25ml的不銹鋼量杯,如圖12。安裝好,打開振動篩開關(guān),在振動篩上加料,如圖6。使樣品通過篩網(wǎng)、內(nèi)置漏斗充滿量杯密度容器。當(dāng)粉體充滿密度容器后即可停止加料,關(guān)閉振動篩,用刮板將多余的料刮出,并用毛刷將外面的粉掃除干凈,用天平稱量粉體的質(zhì)量,如圖7。連續(xù)試驗(yàn)3次。設(shè)3次的平均質(zhì)量為M,用下式計(jì)算松裝密度ρa:
ρa = M / 25
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