W skrócie
Klasyfikacja i kontrola proszków metali, stopów, kobaltu i tytanu przed procesami metalurgii proszków, natrysku oraz wytwarzania addytywnego.
Spis treści
- Gdzie i po co stosuje się przesiewanie w tej branży?
- Przykładowe produkty i materiały
- Typowe punkty instalacji i dobór technologii
- Najważniejsze wyzwania procesowe
- Bezpieczeństwo pyłu reaktywnego
- Mały nominalny wymiar otworu siatki
- Wysoka wartość produktu
- Zanieczyszczenie krzyżowe
- Kontrola integralności sita
- Jakie urządzenia ERIMAKI można zastosować?
- Przesiewacz zataczający EFJ (tumbler)
- Przesiewacz wibracyjny klasyfikujący z wysypami bocznymi
- Przesiewacz wibracyjny kontrolny z jednym silnikiem
- Separator rotacyjny
- Przesiewacz laboratoryjny ERIMAKI
- Konfiguracja przesiewacza do produktu i instalacji
- Jak dobrać nominalny wymiar otworu siatki, liczbę pokładów i powierzchnię sitową?
- Dane potrzebne do doboru urządzenia
- Test przesiewania na próbce produktu
- Najczęściej zadawane pytania
- Jaki przesiewacz wybrać dla przykładowego produktu: proszki żelaza i stali?
- Jak dobrać nominalny wymiar otworu siatki dla przykładowego produktu: proszki aluminium?
- Od czego zależy wydajność przesiewacza?
- Czy jeden przesiewacz może uzyskać kilka frakcji?
- Kiedy potrzebny jest system doczyszczania siatki?
- Czy dostępne jest wykonanie AISI 304 lub AISI 316?
- Czy urządzenie może pracować w strefie ATEX?
- Jak przebiega test przesiewania?
W metalurgii proszków rozkład wielkości cząstek wpływa na zasypywanie formy, gęstość nasypową, spiekalność oraz jakość gotowej powierzchni. W procesach addytywnych przesiewanie może służyć do kwalifikacji świeżego proszku, usuwania aglomeratów z materiału odzyskanego i przygotowania mieszanki do ponownego użycia.
Proszki metali wymagają szczególnej oceny bezpieczeństwa. Tytan, aluminium i niektóre stopy mogą być reaktywne oraz tworzyć pyły wybuchowe. Standardowy przesiewacz nie jest automatycznie odpowiedni do pracy w atmosferze obojętnej ani do systemu zamkniętego. Koncepcję bezpieczeństwa, szczelność, uziemienie, ATEX i ewentualną inertyzację trzeba zaprojektować oraz potwierdzić indywidualnie.
Klasyfikacja i kontrola proszków metali, stopów, kobaltu i tytanu przed procesami metalurgii proszków, natrysku oraz wytwarzania addytywnego. Rozwiązania ERIMAKI obejmują urządzenia do przesiewania kontrolnego, klasyfikacji, odpylania, deaglomeracji i separacji faz. Każda aplikacja jest dobierana do właściwości produktu oraz miejsca montażu, dlatego przesiewacze do proszków metalicznych nie powinny być wybierane wyłącznie na podstawie średnicy i nominalnego wymiaru otworu siatki.
Gdzie i po co stosuje się przesiewanie w tej branży?
Przesiewanie może być operacją jakościową, procesową albo ochronną. W odsiewie bezpieczeństwa prawidłowa frakcja ma możliwie szybko przejść przez sito, a przypadkowe ciała obce, grudki i nadziarno są odprowadzane do odrzutu. W klasyfikacji materiał jest dzielony na ściśle określone klasy. W odpylaniu usuwa się niepożądaną frakcję drobną, natomiast w separacji mokrej celem jest rozdzielenie cieczy i cząstek stałych. To rozróżnienie decyduje o typie urządzenia, liczbie pokładów, ruchu produktu i sposobie odbioru frakcji.
Najczęstsze cele procesu:
- usunięcie aglomeratów z proszku;
- klasyfikacja do wąskiego zakresu granulacji;
- kwalifikacja proszku odzyskanego;
- ochrona podajników i systemów dozowania;
- kontrola jakości partii.
Przykładowe produkty i materiały
Poniższa lista pokazuje typowe grupy materiałów, ale nie zastępuje analizy konkretnej próbki. Dwa produkty o tej samej nazwie handlowej mogą różnić się wilgotnością, gęstością, kształtem cząstek i podatnością na zbrylanie.
- proszki żelaza i stali
- proszki aluminium
- tytan i stopy tytanu
- kobalt i stopy kobaltu
- nikiel i superstopy
- proszki brązu i miedzi
- proszki do natrysku
- materiały do MIM
- proszki do druku 3D
- odpady i proszek odzyskany
Typowe punkty instalacji i dobór technologii
| Miejsce w procesie | Cel operacji | Przykładowy materiał | Wstępnie rekomendowane urządzenie | Uwaga procesowa |
|---|---|---|---|---|
| Kwalifikacja świeżego proszku | Usunięcie aglomeratów | proszki metali | Przesiewacz zataczający EFJ (tumbler) | precyzyjne przesiewanie drobnych frakcji |
| Odzysk proszku po procesie | Usunięcie odprysków i nadziarna | proszek do druku 3D | Przesiewacz wibracyjny klasyfikujący z wysypami bocznymi | konfiguracja jedno-sitowa z ultradźwiękami po testach |
| Kontrola przed dozowaniem | Odsiew bezpieczeństwa | proszki stopowe | Przesiewacz wibracyjny kontrolny z jednym silnikiem | tylko po potwierdzeniu koncepcji bezpieczeństwa |
| Zamknięta kontrola proszku | Deaglomeracja | proszki metaliczne | Separator rotacyjny | szczelność i bezpieczeństwo do indywidualnej weryfikacji |
| Klasyfikacja kilku frakcji | Rozdział proszku | granulaty i proszki | Przesiewacz wibracyjny klasyfikujący z wysypami bocznymi | kilka pokładów przy większych granicach rozdziału |
| Kontrola R&D | Analiza uziarnienia | proszki metaliczne | Przesiewacz laboratoryjny ERIMAKI | metodyka badania dostosowana do reaktywności produktu |
Ważne: tabela przedstawia kierunek doboru, a nie ostateczną specyfikację. Wydajność, nominalny wymiar otworu siatki, średnicę, liczbę pokładów, materiał wykonania i system doczyszczania należy potwierdzić na podstawie danych procesowych lub testu.
Najważniejsze wyzwania procesowe
Bezpieczeństwo pyłu reaktywnego
Należy określić właściwości wybuchowe i reaktywność produktu. Wymagana może być atmosfera obojętna, specjalna szczelność i procedury obsługi; dostępność takiej konfiguracji ERIMAKI wymaga potwierdzenia producenta.
Mały nominalny wymiar otworu siatki
Proszki do druku 3D często wymagają precyzyjnego rozdziału frakcji. Aglomeracja i elektrostatyka ograniczają przepustowość, dlatego ultradźwięki i testy są kluczowe.
Wysoka wartość produktu
Minimalizacja pozostałości, kontrola odzysku i łatwe opróżnienie są istotne ekonomicznie. Projekt wysypów powinien ograniczać zatrzymywanie proszku.
Zanieczyszczenie krzyżowe
Zmiana stopu wymaga pełnego czyszczenia i potwierdzenia braku pozostałości. Osobne urządzenia lub dedykowane elementy kontaktowe mogą być konieczne.
Kontrola integralności sita
Uszkodzenie siatki może przepuścić nadziarno i zanieczyszczyć całą partię. Potrzebna jest procedura inspekcji przed i po pracy.
Jakie urządzenia ERIMAKI można zastosować?
Oferta ERIMAKI obejmuje kilka technologii, które realizują odmienne zadania. Najlepsze rozwiązanie wynika z celu procesu; nie zawsze urządzenie o największej powierzchni jest najbardziej skuteczne. Poniżej wskazano warianty najczęściej rozważane dla tej branży.
Przesiewacz zataczający EFJ (tumbler)
Ruch zataczający imituje przesiewanie ręczne i utrzymuje drobny lub lekki produkt w kontakcie z siatką. Technologia jest rozważana przy dokładnej klasyfikacji, gdy silna wibracja powodowałaby odbijanie cząstek, wtórne rozdrobnienie albo nadmierne pylenie. Możliwe są układy wielopokładowe oraz systemy doczyszczania siatek.
Zastosowanie w tej branży: do drobnych proszków i precyzyjnej klasyfikacji.
Przesiewacz wibracyjny klasyfikujący z wysypami bocznymi
Rozwiązanie do klasyfikacji, odpylania i odsiewu produktów sypkich, a w odpowiedniej konfiguracji także cieczy. Ruch trójwymiarowy rozprowadza materiał po powierzchni sita. Konstrukcja może mieć kilka pokładów; liczba pokładów i uzyskiwanych frakcji zależy od średnicy oraz wykonania. Dostępne są systemy doczyszczania siatek, pokrywy i wykonania materiałowe dobierane do procesu.
Zastosowanie w tej branży: do odzysku i podziału na frakcje.
Przesiewacz wibracyjny kontrolny z jednym silnikiem
Niskoprofilowy przesiewacz przeznaczony przede wszystkim do odsiewu bezpieczeństwa proszków i cieczy. Jeden silnik boczny generuje ruch sprzyjający szybkiemu przejściu frakcji prawidłowej przez sito oraz odprowadzeniu nadziarna na bok. To typowe rozwiązanie przed pakowaniem, zasypem zbiornika albo podawaniem produktu do kolejnego urządzenia.
Zastosowanie w tej branży: do kontrolnego odsiewu, jeśli pozwala na to koncepcja bezpieczeństwa.
Separator rotacyjny
Zamknięty separator z wirnikiem pracującym wewnątrz cylindrycznego sita. Stosuje się go do odsiewu kontrolnego, rozbijania miękkich aglomeratów i ujednolicania produktu przed pakowaniem lub dozowaniem. Zwarta obudowa i mechaniczne podawanie sprzyjają integracji z instalacjami proszkowymi.
Zastosowanie w tej branży: do zamkniętej deaglomeracji po potwierdzeniu szczelności.
Przesiewacz laboratoryjny ERIMAKI
Urządzenie do powtarzalnych testów granulometrycznych na sitach analitycznych o średnicy 200 mm. Rama mieści do ośmiu sit, a programowalny timer pozwala ujednolicić czas badania. Materiał producenta wskazuje możliwość analizowania separacji do 20 µm, przy czym dobór sit i metody badawczej musi odpowiadać właściwościom próbki i wymaganej normie.
Zastosowanie w tej branży: do kontroli granulometrii w laboratorium.
Konfiguracja przesiewacza do produktu i instalacji
Konfiguracja powinna obejmować nie tylko model urządzenia, ale również sposób zasilania, odbioru frakcji i czyszczenia. W szczególności należy uzgodnić:
- ultradźwięki do drobnych siatek;
- uziemienie i przewodzące połączenia;
- ATEX po analizie produktu i strefy;
- zamknięta obudowa i ograniczenie strat produktu;
- inertyzacja lub praca w atmosferze obojętnej wyłącznie jako wymaganie do potwierdzenia z producentem;
- nominalny wymiar otworu siatki i typ powierzchni sitowej;
- liczbę pokładów oraz kolejność granic rozdziału;
- położenie i średnice króćców, pokrywę oraz kierunki wysypów;
- sposób podparcia, wibroizolację i elastyczne połączenia z instalacją;
- zakres regulacji napędu oraz przewidywany czas przebywania produktu na sicie;
- procedurę kontroli integralności siatki i dostęp do elementów eksploatacyjnych.
Jak dobrać nominalny wymiar otworu siatki, liczbę pokładów i powierzchnię sitową?
Nominalny wymiar otworu siatki nie jest równoznaczny z idealną, ostrą granicą rozdziału. Cząstki wydłużone lub płaskie mogą przechodzić przez otwór siatki w określonej orientacji, a miękkie aglomeraty mogą rozpadać się podczas procesu. Równie ważna jest powierzchnia otwarta siatki: dwa sita o takim samym nominalnym wymiarze otworu siatki, lecz z inną średnicą drutu, mogą mieć wyraźnie różną przepustowość.
Jeżeli duża część materiału ma wymiar zbliżony do nominalnego wymiaru otworu siatki, cząstki potrzebują wielu prób kontaktu z powierzchnią, co zwiększa wymagany czas przebywania i obniża wydajność. W klasyfikacji wielopokładowej obciążenie każdego kolejnego sita zależy od tego, ile materiału przeszło przez pokłady górne. Dlatego wydajność urządzenia jest estymacją procesową, a nie stałą wartością wynikającą z samej średnicy.
Dane potrzebne do doboru urządzenia
Do przygotowania wiarygodnej koncepcji należy zebrać co najmniej:
- nazwa produktu i jego stan: proszek, granulat, materiał wilgotny, zawiesina albo ciecz;
- gęstość nasypowa oraz, dla cieczy, lepkość i temperatura;
- pełny rozkład uziarnienia materiału zasilającego, nie tylko nominalna wielkość cząstek;
- oczekiwana granica rozdziału, nominalny wymiar otworu siatki i liczba frakcji końcowych;
- udział nadziarna, podziarna oraz cząstek o wymiarach zbliżonych do otworu siatki;
- wymagana wydajność godzinowa i sposób podawania produktu;
- wilgotność, higroskopijność, skłonność do zbrylania, elektryzowania i oblepiania sita;
- temperatura produktu oraz warunki otoczenia;
- wymagania higieniczne, materiałowe, dotyczące kontaktu z żywnością i ewentualnej strefy ATEX;
- dostępna wysokość zabudowy, średnice króćców oraz kierunki wlotów i wysypów.
Test przesiewania na próbce produktu
Test na reprezentatywnej próbce jest najpewniejszym sposobem ograniczenia ryzyka doboru. Powinien możliwie dokładnie odtwarzać temperaturę, wilgotność, sposób podawania i wymagany strumień materiału. Zalecany przebieg obejmuje:
- pobranie reprezentatywnej próbki i opis warunków jej przechowywania.
- analizę wstępnej granulometrii oraz identyfikację udziału cząstek o wymiarach zbliżonych do granicy rozdziału.
- próbę na proponowanej siatce i urządzeniu przy kilku nastawach.
- ważenie frakcji, ocenę sprawności, strat produktu, pylenia i blokowania otworów siatki.
- określenie rekomendowanego systemu doczyszczania oraz orientacyjnej wydajności.
- potwierdzenie konfiguracji w skali produkcyjnej i pozostawienie rezerwy na zmienność surowca.
Najczęściej zadawane pytania
Jaki przesiewacz wybrać dla przykładowego produktu: proszki żelaza i stali?
Wstępnie należy rozważyć przesiewacz zataczający typu tumbler EFJ, ponieważ w tej branży jest stosowany do drobnych proszków i precyzyjnej klasyfikacji. Ostateczny wybór zależy od celu procesu, rozkładu uziarnienia, udziału nadziarna, wymaganej wydajności i zachowania próbki na sicie.
Jak dobrać nominalny wymiar otworu siatki dla przykładowego produktu: proszki aluminium?
Nominalny wymiar otworu siatki powinien wynikać z wymaganej granicy rozdziału i rzeczywistego rozkładu uziarnienia. Należy uwzględnić kształt cząstek, udział frakcji o wymiarach zbliżonych do otworu siatki, powierzchnię otwartą siatki oraz dopuszczalny poziom niedokładnej separacji. Najbezpieczniej potwierdzić wybór próbą materiałową.
Od czego zależy wydajność przesiewacza?
Od czynnej powierzchni sitowej, nominalnego wymiaru otworu, powierzchni otwartej siatki, sposobu podawania, gęstości nasypowej, wilgotności, kształtu cząstek, udziału nadziarna i udziału cząstek o wymiarach zbliżonych do granicy rozdziału. Wydajność jest wartością szacunkową i wymaga potwierdzenia testem.
Czy jeden przesiewacz może uzyskać kilka frakcji?
Tak, w klasyfikacji stosuje się urządzenia wielopokładowe. Liczba możliwych pokładów zależy od typu, średnicy i konkretnego wykonania. Każdy dodatkowy pokład wpływa na wysokość urządzenia, rozkład produktu oraz wydajność.
Kiedy potrzebny jest system doczyszczania siatki?
System doczyszczania jest potrzebny, gdy produkt blokuje otwory siatki, oblepia powierzchnię sitową, elektryzuje się albo zawiera dużo cząstek o wymiarach zbliżonych do granicy rozdziału. Kulki, kleenery, szczotki i ultradźwięki mają różne zakresy zastosowania, dlatego rozwiązanie należy potwierdzić na próbce.
Czy dostępne jest wykonanie AISI 304 lub AISI 316?
Materiały producenta potwierdzają dostępność wykonań ze stali nierdzewnej AISI 304 i AISI 316 dla wielu typów urządzeń. Dostępność gatunku, wykończenia powierzchni i dokumentacji należy potwierdzić dla konkretnego modelu oraz medium.
Czy urządzenie może pracować w strefie ATEX?
Dla wybranych urządzeń producent przewiduje wykonanie ATEX na zamówienie. Do doboru potrzebna jest klasyfikacja strefy, rodzaj pyłu lub gazu, grupa i kategoria urządzenia, temperatura zapłonu oraz parametry wybuchowe produktu.
Jak przebiega test przesiewania?
Reprezentatywna próbka jest przesiewana na proponowanym urządzeniu i powierzchni sitowej. Ocenia się wydajność, bilans frakcji, jakość rozdziału, zachowanie materiału, stopień blokowania siatki i ewentualną degradację produktu. Warunki próby powinny odtwarzać wilgotność, temperaturę oraz sposób zasilania występujące w procesie produkcyjnym.