Optimización del proceso de quemado de un aglutinante polimérico en la pulvimetalurgia
En la metalurgia de sinterización, el aglutinante polimérico añadido mejora la adherencia al polvo metálico. Sin embargo, si la primera fase de calentamiento es demasiado rápida, la desgasificación del aglutinante puede provocar microfisuras.
Para el proceso de producción, esto significa encontrar un buen equilibrio entre los dos factores siguientes:
- El calentamiento lento aumenta el tiempo tiempo.
- El calentamiento rápido provoca defectos de calidad debido a la intensa evolución de gases durante la descomposición del polímero.
Por lo tanto, el perfil de temperatura óptimo en todas las zonas del horno túnel para garantizar una relación favorable entre la duración del proceso y la calidad del producto.
Problema:
Encontrar las temperaturas de zona óptimas para un proceso de producción en horno túnel con el fin de obtener un rendimiento con una duración mínima y una calidad máxima.
Solución:
se realizaron 6 mediciones a velocidades de calentamiento de 0,1, 0,3, 1, 3, 5 y 10K/min en nitrógeno, y se halló el Modelo cinéticoEl modelo cinético es el término general que contiene el esquema (estructura) de los pasos individuales de reacción en la reacción química multipaso, los tipos de reacción y los parámetros cinéticos de estos pasos.modelo cinético. La tasa óptima de pérdida de masa para mantener la mejor calidad del material es de 0,05%/min durante todo el proceso; para una tasa de descomposición más alta, se produce una pérdida de calidad, y para una tasa más baja, se produce un aumento del tiempo. A partir de esta optimización para una pérdida de masa constante, se hallaron las temperaturas de zona óptimas para la producción en el horno túnel.
La figura A muestra seis mediciones termogravimétricas realizadas a diferentes velocidades de calentamiento en atmósfera de nitrógeno. Utilizando el modelo de tres pasos aquí presentado, es posible realizar una aproximación de alta calidad de todas las mediciones. Cuanto mayor sea la calidad del ajuste, más fiables serán las predicciones.
La figura B muestra el perfil de temperatura óptimo para el quemado del polímero en condiciones de laboratorio. Para obtener la mejor calidad del material, debe mantenerse una tasa de pérdida de masa constante del 0,05%/min durante todo el proceso.
Tasas superiores mejorarían el tiempo de proceso, pero reducirían la calidad del producto. Los perfiles de temperatura para otras tasas de pérdida de masa pueden calcularse fácil y rápidamente.
La figura C muestra la predicción de pérdida de masa en un horno túnel de 5 zonas para un programa de temperatura correspondiente a las temperaturas de zona óptimas para la combustión del polímero durante el proceso de producción.