Otimização do processo de queima de um aglutinante de polímero na metalurgia do pó
Na metalurgia de sinterização, o aglutinante polimérico adicionado proporciona melhor adesão ao pó metálico. No entanto, se a primeira fase de aquecimento for muito rápida, a liberação de gás do aglutinante pode causar microfissuras.
Para o processo de produção, isso significa encontrar um bom equilíbrio entre os dois fatores a seguir:
- Aquecimento lento aumenta o tempo do processo tempo.
- Aquecimento rápido leva a defeitos de qualidade devido à intensa evolução do gás durante a decomposição do polímero.
Portanto, o perfil de temperatura ideal em todas as zonas do forno túnel precisa ser determinado para garantir uma relação favorável entre a duração do processo e a qualidade do produto.
Problema:
Encontrar as temperaturas ideais da zona para o processo de produção em um forno de túnel, a fim de produzir com o mínimo de tempo e o máximo de qualidade.
Solução:
foram realizadas 6 medições com taxas de aquecimento de 0,1, 0,3, 1, 3, 5 e 10K/min em nitrogênio, e o Modelo cinéticoModelo cinético é o termo geral que contém o esquema (estrutura) das etapas individuais de reação em uma reação química de várias etapas, tipos de reação e parâmetros cinéticos dessas etapas.modelo cinético foi encontrado. A taxa ideal de perda de massa para manter a melhor qualidade do material é de 0,05%/min durante todo o processo; para uma taxa de decomposição mais alta, há uma perda de qualidade, e para uma taxa mais baixa, há um aumento no tempo. Com base nessa otimização para perda de massa constante, foram encontradas as temperaturas ideais da zona para produção no forno de túnel.
A Figura A mostra seis medições termogravimétricas realizadas em diferentes taxas de aquecimento em uma atmosfera de nitrogênio. Usando o modelo de três etapas apresentado aqui, é possível realizar uma aproximação de alta qualidade de todas as medições. Quanto maior a qualidade do ajuste, mais confiáveis serão as previsões.
A Figura B mostra o perfil de temperatura ideal para a queima do polímero em condições de laboratório. Para obter a melhor qualidade do material, uma taxa de perda de massa constante de 0,05%/min deve ser mantida durante todo o processo.
Taxas mais altas melhorariam o tempo do processo, mas reduziriam a qualidade do produto. Os perfis de temperatura para outras taxas de perda de massa podem ser calculados com facilidade e rapidez.
A Figura C mostra a previsão de perda de massa em um forno de túnel de 5 zonas para um programa de temperatura correspondente às temperaturas ideais da zona para a queima do polímero durante o processo de produção.