Optimisation du processus de combustion d'un liant polymère dans la métallurgie des poudres
Dans la métallurgie du frittage, le liant polymère ajouté améliore l'adhérence à la poudre métallique. Toutefois, si la première phase de chauffage est trop rapide, le dégazage du liant peut provoquer des microfissures.
Pour le processus de production, cela signifie qu'il faut trouver un bon équilibre entre les deux facteurs suivants :
- Un chauffage lent augmente la durée du processus temps.
- Un chauffage rapide entraîne défauts de qualité en raison du dégagement intensif de gaz lors de la décomposition du polymère.
Par conséquent, le profil de température optimal dans toutes les zones du four tunnel doit être déterminé pour garantir un rapport favorable entre la durée du processus et la qualité du produit.
Problème :
Trouver les températures optimales de la zone pour un processus de production dans un four tunnel afin d'obtenir un rendement avec une durée minimale et une qualité maximale.
Solution :
6 mesures à des vitesses de chauffage de 0,1, 0,3, 1, 3, 5 et 10K/min dans l'azote ont été effectuées, et le Modèle cinétiqueLe modèle cinétique est un terme général contenant le schéma (structure) des différentes étapes de réaction dans une réaction chimique à plusieurs étapes, les types de réaction et les paramètres cinétiques de ces étapes.modèle cinétique a été trouvé. Le taux optimal de perte de masse pour maintenir la meilleure qualité du matériau est de 0,05%/min pendant tout le processus ; pour un taux de décomposition plus élevé, il y a une perte de qualité, et pour un taux plus faible, il y a une augmentation du temps. Sur la base de cette optimisation pour une perte de masse constante, les températures optimales de la zone pour la production dans le four tunnel ont été trouvées.
La figure A montre six mesures thermogravimétriques effectuées à différentes vitesses de chauffe dans une atmosphère d'azote. Le modèle en trois étapes présenté ici permet d'effectuer une approximation de haute qualité de toutes les mesures. Plus la qualité de l'ajustement est élevée, plus les prédictions sont fiables.
La figure B montre le profil de température optimal pour la combustion du polymère dans des conditions de laboratoire. Pour obtenir la meilleure qualité de matériau, un taux de perte de masse constant de 0,05 %/min doit être maintenu pendant toute la durée du processus.
Des taux plus élevés amélioreraient la durée du processus, mais réduiraient la qualité du produit. Les profils de température pour d'autres taux de perte de masse peuvent être facilement et rapidement calculés.
La figure C illustre la prédiction de la perte de masse dans un four tunnel à 5 zones pour un programme de température correspondant aux températures optimales de la zone pour la combustion du polymère au cours du processus de production.