振动填料辅助介质对微粉填充过程影响的实验研究

陈水胜 唐鑫 吕彦杰 吴专

陈水胜, 唐鑫, 吕彦杰, 吴专. 振动填料辅助介质对微粉填充过程影响的实验研究[J]. 粉末冶金技术, 2019, 37(1): 3-10. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.001
引用本文: 陈水胜, 唐鑫, 吕彦杰, 吴专. 振动填料辅助介质对微粉填充过程影响的实验研究[J]. 粉末冶金技术, 2019, 37(1): 3-10. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.001
CHEN Shui-sheng, TANG Xin, LV Yan-jie, WU Zhuan. Experimental study on the effect of vibrating filler auxiliary medium on micro powder filling process[J]. Powder Metallurgy Technology, 2019, 37(1): 3-10. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.001
Citation: CHEN Shui-sheng, TANG Xin, LV Yan-jie, WU Zhuan. Experimental study on the effect of vibrating filler auxiliary medium on micro powder filling process[J]. Powder Metallurgy Technology, 2019, 37(1): 3-10. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.001

振动填料辅助介质对微粉填充过程影响的实验研究

doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.001
基金项目: 

湖北省地质局基金资助项目 KJ2018-25

详细信息
    通讯作者:

    陈水胜, E-mail: cssg@163.com

  • 中图分类号: TB44

Experimental study on the effect of vibrating filler auxiliary medium on micro powder filling process

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    Corresponding author: CHEN Shui-sheng, E-mail: cssg@163.com
  • 摘要: 对矿石成分做光谱分析时需将矿粉紧实地填充到实验碳棒中,为增强填充效果,本文提出添加辅助介质的二维振动填料法对微粉进行填充,运用离散单元法建立微粉力学接触模型,通过EDEM软件构建微粉颗粒模型并对填充过程进行仿真模拟。选用玛瑙球作为辅助介质,在参考振动填料法主要参数(振动频率和振动时间)的基础上,利用仿真模型模拟了颗粒尺寸为50~150 μm矿粉微粒混合物的填充过程(填充空腔体积1 cm3),其中振动频率为60~80 Hz,振动时间为10~15 s;分析了振动频率、振动时间等影响因素对微粉填充率和填充密度的影响规律,并采用自制实验台对仿真模型进行了振动填料实验验证。结果表明:加入辅助介质的振动填料填充紧实,填充质量可满足实验需要,为其他粉体填料提供借鉴和参考。
  • 图  1  微粉填充示意图:(a)二维振动填料结构图;(b)坩埚运动示意图

    Figure  1.  Micro powder filling schematic: (a) two-dimensional vibrating filler method; (b) crucible motion diagram

    图  2  接触理论中颗粒间接触示意图:(a)黏连作用下颗粒表面所在位置;(b)颗粒接触面直径

    Figure  2.  Schematic diagram of particle contact in contact theory: (a) particle surface position in adhesion force; (b) contact surface diameter of particles

    图  3  矿粉和催化剂颗粒仿真模型(粒度50~150 μm)

    Figure  3.  Simulation model of ore powders and catalyst particles (particle size 50~150 μm)

    图  4  辅助介质仿真模型(玛瑙球,粒度6 mm)

    Figure  4.  Simulation model of auxiliary medium particles (agate ball, particle size 6 mm)

    图  5  微粉颗粒及玛瑙球速度分布情况:(a)0 s;(b)1 s

    Figure  5.  Velocity distribution of particles and agate balls: (a) 0 s; (b) 1 s

    图  6  振动填料7 s时颗粒状态示意图

    Figure  6.  Schematic diagram of particle state at vibration filling for 7 s

    图  7  不同振动频率条件下碳棒内矿粉填充效果(振幅3 mm、振动时间10 s):(a)60 Hz;(b)70 Hz

    Figure  7.  Filling effect of ore powders in carbon rod by different vibration frequency (vibration amplitude 3 mm and vibration time 10 s): (a) 60 Hz; (b) 70 Hz

    图  8  振动频率与粉末颗粒填充密度的关系

    Figure  8.  Relationship between vibration frequency and powder particle filling density

    图  9  振动时间与粉末颗粒填充密度的关系

    Figure  9.  Relationship between vibration time and powder particle filling density

    表  1  矿粉、催化剂、玛瑙球颗粒以及坩埚材料参数

    Table  1.   Parameters of ore powders, catalyst, agate ball particles, and crucible materials

    材料 密度/(g·cm-3) 维氏硬度,HV 泊松比 弹性模量/MPa 抗压强度/MPa 抗拉强度/MPa
    矿粉 4.32~4.45 600 0.30 210 1620 120
    催化剂 4.26~4.42 450 0.25 190 1580 100
    玛瑙球 2.23~2.65 700 0.20 180 1700 130
    坩埚 2.22~2.35 650 0.23 100 222 500
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    表  2  颗粒接触参数

    Table  2.   Particle contact parameters

    材料 弹性恢复系数 静摩擦系数 动摩擦系数
    矿粉–矿粉 0.3 0.545 0.010
    矿粉–催化剂 0.3 0.634 0.010
    催化剂–催化剂 0.3 0.589 0.010
    矿粉–坩埚 0.3 0.300 0.010
    催化剂–坩埚 0.3 0.634 0.010
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    表  3  颗粒生成基本参数

    Table  3.   Basic parameters of particles generation

    材料 生成总质量/g 生成数量/个 起始时间/s
    矿粉 5 106~107 0.1
    催化剂 2 0.4×106~0.4×107 0.1
    玛瑙球 2.5 1 0.5
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  • 收稿日期:  2018-06-11
  • 刊出日期:  2019-02-27

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