Порошковая металлургия и композиционные материалы (стр. 4 )

Вредное действие на организм человека оказывает также пыль по­рошка нитрида бора (слабо выраженное фиброгенное действие), карбидов кремния и бора (поражение органов дыхания, слизистой оболочки, органов обоняния).

Рабочие, занятые в производстве ферритов, подвергаются воздейст­вию неблагоприятных факторов (пыли, шума, инфракрасного излучения, токсичных газов). Наиболее отрицательно сказывается пыль ферритов.

Ее воздействие на организм характеризуется слабовыраженным фиб - рогенным и общетоксическим действием. У работающих в производстве ферритов без достаточных защитных мер отмечается повышенный уровень заболеваемости органов дыхания.

Значения предельно допустимых концентраций для различных веществ

Установлены предельно допустимые концентрации для различных веществ (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Вещество	ПДК, мг/м	Вещество	ПДК, мг/м
Медь	0,5	Аммиак	0,02
Оксид меди	0,1	Бензин	0,3
Медь с добавками графита до 30 %,	Оксид углерода	0,02
олова до 10 %, никеля до 30 %	0,5	Серная кислота	0,001
Марганец (в пересчете на МпО4)	0,3	Спирт этиловый	1,0
Железо восстановленное с со­	Цианистый водород и соли си­
держанием до 3 % графита	6,0	нильной кислоты (в пересчете на
Оксид железа	6,0	HCN)	0,0003
Свинец	0,01	Аммиак	0,02
Оксид алюминия	2,0	Бензол	0,05
Карбид бора	2,0	Оксид азота (в пересчете на
Карбид кремния	5,0	N2O5)	0,05
Нитрид бора	6,0	Сернистый газ	0,02-0,04
Дисульфид молибдена	10,0	Сероводород	0,01

Степень опасности порошков и промышленных пылей для здоровья человека определяется многими факторами: химическим составом, размером частиц, концентрацией, длительностью воздействия, путями проникновения в организм человека.

Пожаро - и взрывоопасность порошков. Мероприятия по охране труда. 

Пожаро - и взрывоопасность процессов порошковой металлургии обу­словлена применением тонкодисперсных порошков, а также легковоспламе­няющихся и хорошо горящих основных и вспомогательных материалов (во­дород, диссоциированный аммиак, конвертированный природный газ).

Пирофорность порошков (способность при определенных условиях вос­пламеняться под действием внутренних экзотермических процессов) и их взры - ваемость зависят от природы порошка, его дисперсности, формы частиц и др.

Взрывная активность смеси порошков повышается при возрастании содержания наиболее активной примеси, снижении степени окисленности, уменьшении размера частиц, повышении их удельной поверхности. Боль­шинство порошков взрывоопасны при размере частиц меньше 200 мкм и концентрации от десяти до десятков тысяч граммов на кубический метр.

Наибольшее давление взрыва наблюдается при концентрации 500-2 000 г/м3 и размере частиц менее 50 мкм.

Показатели пирофорности и взрываемости металлических порошков

Пирофорностъ порошков зависит от их дисперсности и химического состава (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Материал	Диаметр частиц Пч, мкм	Порошок в слое	Взвешенная в воздухе пыль
Температура самовозго­рания Тсв, °С	Температура воспламене­нияТв,°С	Температура воспламене­нияТв,°С	Нижняя концентра­ция пылевой взвеси (НКПВ), г/м3
Железо восста­новленное	< 50	475	350	300	66
Кремний	< 74	790	770	100
Ферромарганец	< 74	240	450	130
Медь	< 44	700

Взрывным процессам присущи высокие скорости распространения. Над слоем осевших порошковых активных металлов возможно распростра­нение взрывной волны со сверхзвуковыми скоростями. Воспламенение пыли, состоящей из различных взрывоопасных материалов, включая металлы, мо­жет привести к взрыву.

Взрыв происходит при строго определенной концентрации огнеопасных материалов, находящихся во взвешенном состоянии в воздухе. Для предотвра­щения пирофорности и взрываемости порошков применяют их пассивацию.

Наличие специфических факторов опасного воздействия на организм человека требует проведения в производстве мероприятий санитарно - технического и технологического порядка, предупреждающих выделение пыли, газов и испарений и доведение их концентрации до допустимых норм.

К этим мероприятиям относятся: использование менее токсичных ма­териалов, герметичной аппаратуры, эффективных пылеуловителей, замена сухих способов производства мокрыми, применение средств индивидуальной защиты работающих (масок, респираторов, перчаток, одежды).

Наиболее радикальным решением проблемы обеспечения безопасно­сти труда является автоматизация операций, представляющих опасность для здоровья рабочего.

Контрольные вопросы и задания

Назовите основные операции процессов порошковой металлургии. К какой категории по степени вредности и безопасности относятся производства порошковой металлургии? Перечислите факторы вредного воздействия на организм персонала производств порошковой металлургии. Назовите наиболее опасные факторы воздействия. Какие размеры имеют частицы порошка, находящиеся в пылевой

массе?

При выполнении каких операций наблюдается большое содержание пылевой фракции на рабочих местах? Что такое пирофорность порошков? От чего зависит пирофорность порошков? При каких условиях порошок может взорваться? Что является радикальным решением проблем обеспечения безо­пасности труда?

Механические методы получения порошков

План лекции

Теоретические основы процессов разрушения твердых материалов. Предварительное измельчение крупных сырьевых материалов в щековых, валковых, конусных дробилках и молотковых мельницах. Получение порошков резанием металлических заготовок.

Теоретические основы процессов разрушения твердых материалов

Механическим измельчением можно пре­вратить в порошок практически любой из металлов, их окислов и тугоплав­ких неметаллических соединений (боридов, нитридов, карбидов и пр.). Измельчение дроблением, размолом или истиранием – старейший метод перевода твердых веществ в дискретное состояние. Он может быть самостоятельным способом получения порошков или дополнительной операцией при других способах их изготовления.

Под измельчением понимают уменьшение начального размера частиц материала путем разрушения их действием внешних усилий, преодолевающих внутренние силы сцепления.

Наиболее целесообразно применять механическое измельчение при производстве порошков хрупких металлов, сплавов и неметаллических со­единений (кремний, бериллий, хром, марганец, ферросплавы, оксиды, бориды, карбиды и др.). Размол таких металлов, как медь, алюминий, серебро, зо­лото, затруднен, что объясняется их высокой пластичностью.

В процессе измельчения на материал действуют различные разру­шающие усилия - раздавливающие (расплющивающие), ударные, истираю­щие. При механическом измельчении твердых материалов затрачиваемая энергия расходуется на деформацию (упругую и пластическую) и на увели­чение поверхности измельчаемого материала, которое свидетельствует об уменьшении размеров частиц, что и является основной целью процесса.

Разрушение твердого тела может происходить на различных масштабных уровнях:

Субмикроскопическом; Микроскопическом; Макроскопическом;

Процесс деформации твердых тел заключается в том, что под дейст­вием внешней статической нагрузки в твердом теле начинается движение дислокаций. Движущиеся дислокации образуют дислокационные «стенки», столкновение которых приводит к появлению зародышей трещин. Образова­нию трещин способствуют и многочисленные дефекты на поверхности час­тиц твердого тела, а также на его межзерновых грани­цах. Действие динамических ударных нагрузок приводит к быстрому увели­чению этих микротрещин. Однако при «снятии» внешней нагрузки трещины под действием сил межатомарного взаимодействия могут смыкаться («само­заживляться», релаксировать).

В момент разрушения напряжения в деформи­рующемся теле превышают некоторое предельное значение («предел прочно­сти материала»), упругая деформация сменяется деформацией разрушения и происходит уменьшение размеров (измельчение) исходных агрегатов. Согласно теории дробления, предложенной , работа, затрачиваемая на измельчение, в общем случае является суммой двух энергий: энергии затрачиваемой на образование новых поверхностей и энергии, расходуемой на деформацию.

При крупном дроблении вновь образующаяся поверхность невелика, так как получаемые частицы имеют сравнительно большие размеры. В связи с этим энергия, затрачиваемая на образование новой поверхности, намного меньше энергии деформации, а расход энергии на дробление приблизительно пропорционален объему разрушаемого тела.

При тонком измельчении вновь образующаяся поверхность очень ве­лика. Поэтому расход энергии на измельчение приблизительно пропорциона­лен вновь образующейся поверхности. Однако сама работа диспергирования всегда незначительна, так как почти вся энергия измельчающего устройства затрачивается на деформацию разрушаемого тела и на образование теплоты. Коэффициент полезного действия любого такого устройства очень низок.