Как измеряется или оценивается WFA?

Введение

Белый плавленый глинозем (WFA)Промышленный плавленый глинозем, получаемый методом электродуговой плавки прокаленного глинозема. Он используется в отдельных абразивных и огнеупорных материалах, где могут иметь значение такие свойства, как химический состав, твердость, характеристики частиц и поведение при высоких температурах.

Оценка WFA может происходить на двух различных уровнях:

1. Характеристика зерна или порошка WFA.

2. Испытание абразивного инструмента или огнеупорного состава, содержащего WFA.

Это не взаимозаменяемые показатели качества WFA. Характеристика материала описывает поставляемое зерно или порошок, а испытания на уровне применения оценивают поведение всей абразивной или огнеупорной системы в определенных условиях.

Определение характеристик материала и тестирование на уровне приложения

Характеристика на уровне материала охватывает свойства и характеристики, измеренные на зерне или порошке WFA. В зависимости от марки продукта и предполагаемого использования они могут включать размер частиц или обозначение зернистости, химический состав, объемную плотность, морфологию частиц и твердость в качестве характеристики эталонного материала.

Тестирование на уровне применения оценивает продукт или состав, содержащий WFA. Примеры включают степень помола и шероховатость поверхности заготовки для абразивных систем, а также огнеупорность под нагрузкой (RUL) или испытания на коррозию огнеупорных тел. Эти результаты зависят от состава инструмента или огнеупора в целом, процедуры испытания, а также от среды заготовки или эксплуатации, а не только от зерна WFA.

Анализ размера частиц и классификация зернистости

Размер частиц является важным параметром спецификации WFA. Его значение зависит от предполагаемого применения абразива или огнеупора, конструкции изделия и условий обработки. Нет синглагранулометрический составоптимален для любого применения.

Ситовая сортировка

Для подходящих более крупных сортов абразивного зерна стандартным подходом является ситовая сортировка. Репрезентативная проба пропускается через ряд сит с определенными отверстиями, а масса, оставшаяся на соответствующих ситах, используется для оценки распределения зерен по размерам.

В разных диапазонах размеров частиц и системах классификации абразива могут использоваться разные процедуры измерения или классификации. Обозначения ячеек, измеренные значения размера частиц и обозначения абразивной зернистости описывают связанные, но разные характеристики, и их не следует считать прямо эквивалентными.

Для абразивных зерен на связке стандарт ISO 8486-1 охватывает макрозерна от F4 до F220, а ISO 8486-2 охватывает микрозерна от F230 до F2000 в пределах, определенных этими стандартами.

Лазерная дифракция мелких порошков

Лазерная дифракция может использоваться для характеристики более мелких порошков WFA. В этом методе дисперсные частицы взаимодействуют с лазерным лучом, а полученная картина рассеяния света используется для расчета распределения частиц по размерам с помощью оптической модели.

Сообщаемый размер основан на представлении эквивалентной сферы, а не на прямом измерении трехмерной геометрии каждой неправильной частицы. Поэтому результаты могут зависеть от подготовки проб, условий диспергирования, агломерации, оптических настроек и процедуры измерения.

ISO 13320:2020 обеспечивает общую основу для анализа размера частиц методом лазерной дифракции. Это стандарт метода измерения, который сам по себе не определяет класс абразивного зерна WFA.

Почему методы определения размера частиц не взаимозаменяемы

Ситовая градуировка и лазерная дифракция основаны на разных принципах измерения, и их результаты не следует рассматривать как взаимозаменяемые.

Например, D50, полученный методом лазерной дифракции, является статистическим параметром в пределах измеренного распределения частиц по размерам. Оно не эквивалентно автоматически обозначению F-зернистости, P-зернистости или другого сорта абразива.

Поэтому данные о размере частиц следует интерпретировать вместе с методом испытаний, сообщаемыми параметрами, системой оценок и применимыми спецификациями продукта.

Объемная плотность

Объемная плотность — это масса абразивного зерна, деленная на объем, который оно занимает при определенных условиях испытания. Поскольку результат зависит от способа введения материала в мерный контейнер, при сравнении значений объемной плотности следует указывать применимую процедуру.

Объемная плотность отличается от измеренной плотности и от измерений плотности материала, таких как скелетная или истинная плотность.

Для абразивных зерен стандарт ISO 9136-1:2004 определяет метод определения объемной плотности макрозерен, а стандарт ISO 9136-2:1999 касается микрозерен. Их использование должно соответствовать диапазону материалов и размеров, определенному в соответствующих стандартах.

Более высокое значение объемной плотности не должно автоматически интерпретироваться как превосходные характеристики материала или применения. На результат могут влиять гранулометрический состав, морфология и заданная процедура измерения.

Морфология частиц

Морфология частиц, включая форму зерна и характеристики поверхности, также могут быть оценены, где это уместно.

Морфология может взаимодействовать с распределением частиц по размерам и другими переменными материала, влияя на обращение с порошком, поведение упаковки и поведение при контакте с абразивом. Поэтому его следует рассматривать вместе с другими характеристиками оценок, а не использовать в качестве отдельного показателя эффективности.

Химический состав и оксидные профили

Химический состав является важной областью спецификации WFA. WFA состоит преимущественно из оксида алюминия (Al2O3), тогда как концентрации второстепенных компонентов варьируются в зависимости от марки и спецификации продукта.

В зависимости от марки сообщаемый химический состав может включать такие параметры, как Na2O, SiO2, Fe2O3 и TiO2. Эти примеры не являются исчерпывающими, и соответствующие пределы состава зависят от применимой спецификации продукта.

Рентгеновская флуоресценция (РФА) обычно используется для элементного анализа, при этом аналитические результаты часто сообщаются как концентрации, эквивалентные оксиду. Влажные химические методы также могут использоваться для выбранных аналитов с использованием пробоподготовки и аналитических процедур, соответствующих материалу и целевому компоненту.

Химический состав следует оценить на соответствие требованиям указанного сорта WFA и предполагаемого применения. Более высокое значение Al2O3 само по себе не обеспечивает превосходных абразивных или огнеупорных характеристик.

Твердость как характеристика материала

Твердостьявляется характеристикой WFA, связанной с его корундовой или альфа-глиноземной структурой. Его можно использовать в качестве эталонного свойства материала, но это не обязательно стандартный тест для конкретной партии для каждого коммерческого сорта WFA.

Корунду обычно присваивают твердость около 9 по шкале Мооса. Шкала Мооса является порядковой, а не линейной, поэтому числовые различия между соседними уровнями не следует интерпретировать как равные количественные различия в твердости.

Твердость при отпечатке по Виккерсу также можно измерить, но это не прямое испытание на рассыпчатый порошок и требует соответствующим образом подготовленного образца, например, закрепленного и отполированного зерна или подготовленной поверхности материала. Зарегистрированные значения зависят от таких факторов, как подготовка образца и условия испытаний.

Испытание абразива на уровне применения

Коэффициент помола

Коэффициент шлифования, обычно называемый G-коэффициентом, является одним из показателей, используемых для оценки поведения шлифовального круга в определенных условиях. Обычно его выражают как объем удаленного материала заготовки относительно объема износа шлифовального круга.

G-коэффициент не является внутренним свойством зерна WFA. Это зависит от полной спецификации круга, материала заготовки, рабочих параметров, условий охлаждающей жидкости, метода правки и других переменных процесса.

Более высокий коэффициент G указывает на то, что в условиях данного конкретного испытания удаляется больше материала заготовки по сравнению с износом круга. Его следует интерпретировать вместе с требуемым поведением при удалении материала, состоянием поверхности и технологическими требованиями, а не рассматривать как универсальную меру качества абразива.

Шероховатость поверхности

Шероховатость поверхности — это еще один результат прикладного уровня, который можно измерить после шлифования или чистовой обработки. Можно использовать контактную или оптическую профилометрию, а при необходимости можно сообщать такие параметры, как Ra.

На шероховатость поверхности влияют абразивный инструмент, заготовка, зернистость, параметры процесса и метод измерения. Более низкое значение шероховатости не всегда является предпочтительным; Критерии приемки зависят от требуемого состояния поверхности и цели производства.

Испытания огнеупоров на уровне применения

Огнеупорность под нагрузкой

Огнеупорность под нагрузкой (RUL) оценивает деформационное поведение фасонного огнеупорного изделия при заданной сжимающей нагрузке при повышении температуры.

В соответствии с определенной процедурой испытаний измеряются изменения размеров огнеупорного образца в зависимости от температуры. ISO 1893:2007 определяет дифференциальный метод определения огнеупорности под нагрузкой фасонных огнеупорных изделий при постепенном повышении температуры.

Таким образом, RUL представляет собой свойство огнеупорного тела, а не рутинный тест рыхлого зерна WFA. Результаты зависят от состава огнеупора, пористости, фазы и системы связующего, истории обработки и условий испытаний.

Испытание на химическую и шлакостойкость

Испытания на химическую коррозию или шлаковую коррозию оценивают взаимодействие между готовым огнеупорным составом и указанной коррозионной средой при определенных условиях воздействия.

Результаты могут зависеть от огнеупорного состава, пористости, фазового распределения, химического состава коррозионной среды, температуры, атмосферы, продолжительности воздействия и процедуры испытаний. Такие результаты характеризуют огнеупорную систему и не должны объясняться только содержанием WFA.

Что покупатели должны проверять в TDS или COA

Для целей закупок и спецификации информация, относящаяся к продукту WFA, зависит от его класса и предполагаемого использования.

Полезная документация и данные могут включать:

- Сорт WFA и форма продукта

- Химический состав

- Обозначение зернистости или размера частиц

- Распределение частиц по размерам и метод измерения

- Применимый стандарт сортировки абразива

- Объемная плотность, где это необходимо.

- Морфология частиц, где это необходимо.

- Данные испытаний для конкретного применения, где это необходимо.

- Технический паспорт (TDS)

- Сертификат анализа (COA)

- Паспорт безопасности (SDS)

TDS обычно предоставляет типичную или номинальную техническую информацию о продукте, тогда как сертификат подлинности сообщает конкретные результаты анализа или проверки для конкретной партии или партии. Паспорт безопасности содержит информацию о безопасности и информации об опасностях.

Не каждый параметр или документ необходим для каждого продукта WFA. Критерии приемки должны основываться на применимой спецификации марки, согласованных требованиях заказчика и предполагаемом применении.

Почему важна сопоставимость методов испытаний

Значимое сравнение результатов испытаний требует достаточно сопоставимых методов измерения и условий испытаний.

Например:

- Ситовая сортировка и измерение размера частиц с помощью лазерной дифракции не являются взаимозаменяемыми.

- Значения объемной плотности следует сравнивать, используя совместимые процедуры.

- Результаты измерения твердости зависят от метода определения твердости и подготовки образца.

- Коэффициент G зависит от шлифовального круга, заготовки и условий эксплуатации.

- Результаты RUL применимы к испытанному огнеупорному телу и определенной процедуре испытаний.

Таким образом, числовое значение без метода измерения или контекста испытаний может обеспечить неполную основу для сравнения сортов WFA или систем, содержащих WFA.

Заключение

Белый плавленый глинозем можно оценить как на уровне материала, так и на уровне применения. Спецификация размера частиц или зернистости, химический состав, объемная плотность, морфология и эталонные характеристики твердости описывают само зерно или порошок WFA.

Вместо этого степень измельчения, шероховатость поверхности заготовки, огнеупорность под нагрузкой, а также стойкость к шлаку или коррозии описывают поведение абразивных инструментов или огнеупорных систем, содержащих WFA, в определенных условиях.

Для значимого сравнения покупатели и инженеры должны оценивать результаты испытаний вместе с соответствующим методом, стандартом классификации, спецификациями продукта и требованиями применения, а не полагаться на отдельные числовые значения.

Ссылки

1. Международная организация по стандартизации. ИСО 8486-1:1996. Абразивы на связке. Определение и обозначение гранулометрического состава. Часть 1. Макрогриты от F4 до F220.
2. Международная организация по стандартизации. ИСО 8486-2:2007. Абразивы на связке. Определение и обозначение гранулометрического состава. Часть 2. Микрозерна от F230 до F2000.
3. Международная организация по стандартизации. ИСО 13320:2020. Гранулометрический анализ частиц - Методы лазерной дифракции.
4. Международная организация по стандартизации. ИСО 9136-1:2004. Абразивные зерна. Определение насыпной плотности. Часть 1. Макрогрошки.
5. Международная организация по стандартизации. ИСО 9136-2:1999. Абразивные зерна. Определение насыпной плотности. Часть 2. Микрозерна.
6. Международная организация по стандартизации. ИСО 1893:2007. Изделия огнеупорные - Определение огнеупорности под нагрузкой - Дифференциальный метод с повышением температуры.
7. Малкин С. и Го К. (2008). Технология шлифования: теория и применение обработки абразивами. 2-е изд. Промышленная пресса.
8. Шаффонер С., Дитце К., Мёмель С., Фрусторфер Дж. и Анезирис К.Г. (2017). Огнеупоры, содержащие плавленые и спеченные агрегаты оксида алюминия: исследования по обработке, гранулометрическому составу и морфологии частиц. Керамика Интернэшнл, 43(5), 4252–4262. DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.12.067.