Jaké způsoby výroby pěn existují?

Abstrakt vědeckého článku o průmyslových biotechnologiích, autor vědecké práce – Nazarova M. A., Aminova G. A., Kuznetsov V. G.

Článek zkoumá a vybírá způsob výroby kovové pěny z neželezných kovů na základě technických a ekonomických ukazatelů s použitím niklu jako příkladu.

Podobná témata vědecké práce o průmyslových biotechnologiích, autorem vědecké práce je Nazarova M. A., Aminova G. A., Kuznetsov V. G.

Nové úpravy kovů v moderní výrobě
Příprava a aplikace porézních kovových materiálů v technologii
Srovnávací akustické charakteristiky porézních materiálů na bázi kovové matrice
Technologie a mechanismus tvorby pěnových kovů a jejich aplikace v letadlech II
Kovová pěna na bázi ušlechtilých kovů
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

Text vědecké práce na téma “Metody výroby kovové pěny”

M. A. Nazarova, G. A. Aminova, V. G. Kuzněcov

ZPŮSOBY ZÍSKÁNÍ KOVOVÉ PĚNY

Klíčová slova: kovová pěna, suspenze taveniny, kovový prášek, pórovitost.

Článek zkoumá a vybírá způsob výroby kovové pěny z neželezných kovů na základě technických a ekonomických ukazatelů s použitím niklu jako příkladu.

Klíčová slova: kovová pěna, suspenzní tavenina, kovový prášek, poréznost.

Článek popisuje výběr a implementaci procesu výroby kovové pěny z neželezných kovů na technické a ekonomické parametry např. nikl.

Porézní kovy, tzv. pěnové kovy, jsou velmi perspektivní pro průmyslové využití pro své vlastnosti: lehkost, odolnost proti deformaci, tepelnou odolnost a mnohé další [1]. Jsou známy různé způsoby výroby porézních kovů. Kovovou pěnu poprvé získal v roce 1948 B. Sosnik [2]. Proces pěnění je založen na společném zahřívání těkavých a netěkavých kovů. Během zahřívání se netěkavý kov slinuje a těkavý kov (například rtuť) se odpařuje, čímž dochází k pěnění směsi. Tento způsob však nebyl komerčně úspěšný, protože výroba takového materiálu zahrnovala nebezpečné materiály. V současnosti existující různé způsoby výroby pěnového kovu se dělí do dvou skupin: výroba pěnového kovu pomocí kovových prášků a pomocí tekutých roztavených kovů.

Podívejme se na první skupinu metod výroby kovové pěny. To zahrnuje způsob výroby materiálu napěněním suspenze a použitím Fraunhoferova procesu [3]. První způsob zahrnuje smíchání suspenze kovového prášku a pěnidla a následné umístění suspenze do vysokoteplotní sušárny. Při zahřívání se z pěnidla uvolňuje plyn, suspenze se stává viskózní a začíná pěnit. Způsob má nevýhodu – tvorbu trhlin v pěnovém kovu. Fraunhoferův proces zahrnuje smíchání kovových prášků s pěnotvorným činidlem, slisování směsi a následné zahřátí. (Proces získal své jméno podle místa, kde byl tento způsob výroby pěnového kovu vyvinut a patentován – Fraunhoferův institut v Německu). V závislosti na požadovaném tvaru se používají 3 způsoby získání tvaru – lisování, válcování a vytlačování. Poslední jmenovaný je považován za nejekonomičtější. Další výhodou této metody je regulace poréznosti kovu v závislosti na volbě pěnidla a teplotě a rychlosti ohřevu. Vzhledem k tomu, že směs byla tvarována, pěnidlo v ní bude distribuováno rovnoměrněji než při použití suspenzního pěnění. Obě metody umožňují získat obrobek s

Další skupina způsobů výroby pěnového kovu zahrnuje: nanášení kovu na povrch polyuretanu; Odlévání ztraceného vosku a přímé napěňování tavenin.

Přímé napěnění tavenin. Metoda je založena na kontinuálním průchodu plynu taveninou kovu. Podstatou této metody je, že taveninu kovu lze za určitých podmínek napěnit zavedením plynů do kapaliny. Plynové bubliny vytvořené v tavenině kovu mají tendenci rychle stoupat k povrchu v důsledku vysoké vztlakové síly kapaliny o vysoké hustotě, ale vzestupu brání vysoká viskozita roztaveného kovu. Tento proces je obtížně ovladatelný, ale tuto nevýhodu lze odstranit přidáním jemného keramického prášku nebo legujících prvků, které zase tvoří částice v tavenině. Existuje další způsob, jak přímo napěnit taveniny – to je přidáním pěnidla do taveniny. Pěnidlo se zahříváním rozkládá a uvolňuje plyn, který provádí proces pěnění [4]. Druhá možnost bude výhodnější díky nahrazení foukání kovu plynem, a to nejen z hlediska doby provedení, ale také ekonomicky. Výhodou této metody je schopnost vyrábět obrovské objemy tohoto materiálu, relativně nízká cena a nízká hustota. Pórovitost pěny se pohybuje od 80 do 97 %. Mezi nevýhody patří nutnost řezání pěny.

Depozice kovů na povrchu polyuretanu. Podstatou metody je snížit polyuretan do roztoku, ve kterém je kov vylučován. Počkejte, až se kov usadí na polyuretanu (10-20 minut). Další

Metalizovaná houba se umístí do pece při teplotě spalování polyuretanu. Výsledná kovová pěna se ochladí.

Poslední navrhovaný pro

Uvažovanou metodou je lití do ztraceného vosku. Kovová pěna může být vyrobena bez přímého pěnění kovu. Pro tento účel je základem polymerová pěna. Polymerní pěna se manipulací přemění na strukturu s otevřenými buňkami

například napěnění nebo zpracování porézní struktury. Dále se základna naplní suspenzí žáruvzdorného materiálu a nechá se zaschnout. Po vysušení se polymer odstraní a do vzniklých otevřených dutin se nalije roztavený kov. Po odstranění formovacího materiálu (například pod tlakem vody) se získá kovová pěna, která má stejný tvar jako původní polymerová pěna. Pórovitost výsledných pěn je 2,5-16 pórů na 1 cm3. Jedná se o velmi drahou pěnu. Obvykle se tímto způsobem napěňují hliníkové slitiny, ale tímto způsobem lze zpracovávat i jiné kovy.

Každý proces má výhody i nevýhody. Na základě výše uvedeného lze říci následující: pro výrobu pěnového kovu z neželezných kovů je výhodnější skupina 2 metod, kde se používají taveniny tekutých kovů. To je vysvětleno skutečností, že většina neželezných kovů jsou tavitelné kovy. Z hlediska časové i pracnosti procesu je výhodnější použít metodu nanášení kovů. Například niklová pěna se získává právě srážením. [5]

Niklová pěna byla získána zvolenou metodou v laboratorních podmínkách. Polyuretanová pěna

byly nasyceny roztokem tetrakarbonylu niklu, načež byly zahřáty na teplotu 200 °C. Vlivem teploty se rozkládal tetrakarbonyl niklu, vysrážel se nikl a uvolňovaly se sloučeniny oxidu uhelnatého.

1. Aminova G.A., Kuznetsov V.G., Ismagilova A.I., Bronskaya V.V., Nazarova M.A. Kovová pěna na bázi ušlechtilých kovů // Vestnik Kazan. Technol. Univerzita – 2013 – T.16, č. 10. – S. 226-228.

2. Rabiei A, Vendra L, Reese N, Young N, Neville BP. Zpracování a charakterizace nové kompozitní kovové pěny. 2005.str.369-374.

3. Banhart J., Baumeister J. Výrobní metody pro kovové pěny//Mat. Res. Soc. Symp. Proč. 1998. Č. 521.

4. Korner C, zpěvák RF. Procesy pěnění hliníku. Německo. 2002.

5. Lisakov Yu.N. Výzkum a vývoj technologie výroby niklové pěny metodami karbonylové metalurgie: Abstrakt disertační práce kandidáta technických věd. Petrohrad.2005, S.21

6. Nikolaenko G.R. Nanočástice stříbra v polyuretanových matricích.//Bulletin of Kazan Technological University – 2014, vol. 17., No. 4 p 8993.

© M. A. Nazarova – postgraduální studentka katedry. TKM KNRTU; G. A. Aminova – doktor technických věd, prof., přednosta. Katedra TCM KNRTU; V. G. Kuzněcov – Ph.D., docent stejné katedry, rami21@yandex.ru.

© MA Nazarova — postgraduální studentka katedry. oddělení TCM TCM KNRTU; GA Aminova – doktorka technických věd, profesorka katedry TCM KNRTU; VG Kuzněcov – kandidát technických věd, docent katedry TCM KNRTU, rami21@yandex.ru.

Druhy pěn, jejich fyzikální a hasicí vlastnosti.

Pěna – Jedná se o nahromadění bublinek, které přispívá k uhašení požáru, především díky povrchovému zhášecímu účinku. Při smíchání vody a pěnidla vznikají bublinky. Pěna je lehčí než nejlehčí hořlavý ropný produkt, takže při aplikaci na hořící ropný produkt zůstává na jeho povrchu.

Navíc si přečtěte ještě jednu materiál k tématu zde.

Hašení hořícího auta pěnou

Fyzikálně-chemické vlastnosti pěny

Hasicí vlastnosti pěny

Druhy pěny podle rychlosti expanze:

• nízkoexpanzní pěna – expanze pěny od 4 do 20 (získáno z kmenů SVP, zařízení na odvodnění pěny);
• střední expanzní pěna – poměr expanze pěny od 21 do 200 (vyrábí generátory GPS);
• vysokoexpanzní pěna – expanze pěny nad 200 (získaná nuceným vstřikováním vzduchu).

Oblast použití. Výhody a nevýhody

Pěna je široce používána k hašení požárů pevných (požáry třídy A), kapalných látek (požáry třídy B), které nereagují s vodou, a především k hašení požárů ropných produktů.

Příklady pěnového hašení 1

Příklady pěnového hašení 2

Chemická pěna ovzniká smícháním alkálie (obvykle hydrogenuhličitanu sodného) s kyselinou (obvykle síranem hlinitým) ve vodě. Tyto látky jsou obsaženy v jedné uzavřené nádobě. Aby pěna byla odolnější a prodloužila její životnost, přidává se do ní stabilizátor.

Při interakci těchto chemikálií se tvoří bubliny naplněné oxidem uhličitým, který v tomto případě nemá prakticky žádnou hasicí schopnost; jeho účelem je, aby bubliny plavaly.

Prášek lze skladovat v nádobách a vnášet do vody během hašení požáru pomocí speciální nálevky, nebo lze každou z obou chemikálií předem smíchat s vodou, což vede k vytvoření roztoku síranu hlinitého a roztoku hydrogenuhličitanu sodného.

Vzduchově mechanická pěna. Tato pěna je vytvořena z pěnového roztoku získaného smícháním pěnidla s vodou. Bubliny vznikají, když se vzduch turbulentně mísí s roztokem pěny. Jak již název pěny napovídá, její bublinky jsou naplněny vzduchem. Kvalita pěny závisí na stupni promíchání a také na konstrukci a účinnosti použitého zařízení a její množství závisí na konstrukci tohoto zařízení.

Existuje několik typů vzduchomechanických pěn, které jsou svou povahou identické, ale s různou hasicí účinností. Jeho pěnidla jsou vyráběna na bázi bílkovin a povrchově aktivních látek. Povrchově aktivní látky jsou velkou skupinou látek, která zahrnuje detergenty, smáčedla a tekutá mýdla.

Nehlavní druhy pěny

Omezení při použití pěny

Při správném použití je pěna účinným hasicím prostředkem. V jeho použití však existují určitá omezení, která jsou uvedena níže.

omezení použití pěny

1. Protože pěna je vodný roztok, vede elektrický proud a neměla by být aplikována na elektrická zařízení pod napětím.
2. Pěnu, stejně jako vodu, nelze použít k hašení hořlavých kovů.
3. Mnoho druhů pěn nelze použít s hasicími prášky. Výjimkou z tohoto pravidla je “lehká voda”, kterou lze použít s hasicím práškem
4. Pěna není vhodná k hašení požárů spalováním plynů a kryogenních kapalin. Při hašení rozšiřujících se kryogenních kapalin se však používá vysoce expanzní pěna, která rychle zahřeje výpary a sníží nebezpečí spojené s takovým šířením.

Pozitivní vlastnosti pěny

1. Navzdory stávajícím omezením při použití je pěna velmi účinná při hašení požárů třídy A a B.
2. Pěna je velmi účinný hasicí prostředek, který má zároveň chladivý účinek.
3. Pěna vytváří parozábranu, která zabraňuje úniku hořlavých par. Povrch nádrže může být pokryt pěnou, aby byla chráněna před požárem v sousední nádrži.

Pozitivní vlastnosti pěny

4. Pěnu lze použít k hašení požárů třídy A kvůli přítomnosti vody v ní. Zvláště účinná je „lehká voda“.

5. Pěna je účinným hasicím prostředkem pro zakrytí rozšiřujících se ropných produktů. Pokud dojde k úniku ropného produktu, měli byste se pokusit uzavřít ventil a tím přerušit průtok. Pokud to nelze provést, musí být proudění zablokováno pěnou, která by měla být aplikována na oblast požáru k uhašení a poté k vytvoření ochranné vrstvy, která zakryje unikající kapalinu.

6. Pěna je nejúčinnějším hasicím prostředkem pro hašení požárů ve velkých nádobách s hořlavými kapalinami.

7. K výrobě pěny lze použít čerstvou nebo tvrdou nebo měkkou vodu.

Zvláštní pozornost si zaslouží i kompresní pěna, která se velmi dobře osvědčila při hašení požárů.

Pěnový systém se stlačeným vzduchem (CAFS) je technologie používaná při hašení požárů k dodání hasicí pěny k uhašení požáru nebo k ochraně nespalovací oblasti před vznícení.

Kompresní pěna se vyrábí ze standardní čerpací jednotky, která má bod vstřikování stlačeného vzduchu do pěnového koncentrátu pro vytvoření pěny. Stlačený vzduch navíc dodává energii trysce, což umožňuje delší doručovací vzdálenosti než standardní pěnové generátory nebo sudy.

Při použití tlakové pěny je účinnost hasiva asi 80 %. Tento indikátor je možný díky speciálním fyzikálním vlastnostem kompresní pěny, jmenovitě přilnavosti. Při hašení požáru získává pohraničník nové schopnosti ve svém arzenálu. Při aplikaci na strop a stěny pěna izoluje přilehlé místnosti od vysokých teplot, zatímco pěna vydrží dlouho i na svislých plochách: od jedné hodiny na kovu po dvě až tři hodiny na dřevě. Každá bublina kompresní pěny má silné spojení se svými sousedy, což určuje vysokou odolnost pěny. Výsledkem je tenká (asi 1-2 centimetry) a odolná „deka“, která doslova „pokryje“ hořící povrch a zastaví přístup kyslíku ke zdroji ohně.

Hotová tlaková pěna je dodávána tlakovými požárními hadicemi o průměru 38 nebo 51 mm pod pracovním tlakem 7 ÷ 10 kgf/cm 2 .

Změnou poměru složek se mění fyzikální parametry kompresní pěny a tím i hasicí vlastnosti pěny. Lze vyrobit „mokrou“ (těžkou) pěnu s poměrem 1:5 (voda:vzduch) a „suchou“ (lehkou) pěnu s poměrem až 1:20 (voda:vzduch).

přívod kompresní pěny

Dodávka kompresní pěny v poměru 1:10 (voda:vzduch) na svislé plochy

(kovové dveře, cihlová zeď).

Pěna má zároveň i lepší vlastnosti vody – ochlazuje krb a díky smáčedlům obsaženým v jejím složení proniká do pórů a prasklin povrchu, zabraňuje doutnání materiálu a jeho opětovnému zapalování.

Hlavní výhody kompresní pěny: rychlé sražení plamene a snížení teploty, zkrácení doby hašení o 5 ÷ 7krát (o 500 ÷ 700 %), snížení spotřeby vody o 5 ÷ 15krát (o 500 ÷ 1500 %).

Pěnidla

Pěnidlo (pěnový koncentrát) – koncentrovaný vodný roztok stabilizátoru pěny (tenzidu), který po smíchání s vodou tvoří pracovní roztok pěnidla.

Pěnové koncentráty jsou určeny pro výrobu vzduchomechanické pěny nebo smáčecích roztoků pomocí hasicích zařízení používaných k hašení požárů tříd A (spalování pevných látek) a B (spalování kapalných látek).

Pěnidla se v závislosti na chemickém složení (povrchově aktivní báze) dělí na:

Pěnidla, v závislosti na jejich schopnosti tvořit hasicí pěnu na standardním požárním vybavení, se dělí na:

• pěnové koncentráty pro hašení požárů nízkoexpanzní pěnou (expanze pěny od 4 do 20);
• pěnové koncentráty pro hašení požárů středně expanzní pěnou (expanze pěny od 21 do 200);
• pěnové koncentráty pro hašení požárů vysokoexpanzní pěnou (expanze pěny více než 200).

Nejoblíbenější a levné a zároveň účinné jsou dnes pěnové koncentráty označené PO-6 a PO-3. Čísla na štítku udávají úroveň koncentrace pěnidla v pracovním roztoku (6 nebo 3 litry na určitý objem vody).

Takové výrobky by měly být skladovány ve vytápěných místnostech. Při zmrazení neztrácí pěnidlo své vlastnosti a po rozmrazení je znovu připraveno k použití, ale v podmínkách požáru nemusí být čas na jeho uvedení do požadované konzistence. Oba typy jsou biologicky odbouratelné a naprosto bezpečné pro skladování a přepravu.

CHARAKTERISTIKA NEJBĚŽNĚJŠÍCH PĚNIVÝCH LÁTEK

Vodný roztok neutralizovaného petroleje kontaktní 84±3 %, kostní lepidlo pro odolnost proti pěně 5±1 % syntetický etylalkohol nebo koncentrovaný etylenglykol 11±1 %. Teplota mrazu nepřesahuje -8 °C. Je to hlavní pěnotvorné činidlo pro výrobu vzduchově mechanické pěny s jakýmkoli expanzním poměrem.

Při hašení olejů a ropných produktů je koncentrace vodného roztoku PO-1 6 %. Při hašení jiných látek a materiálů používejte roztoky o koncentraci 2–6 %.

Pěnidla pro cílené použití.

TEAS-NT – syntetický, biologicky odbouratelný. Určeno k výrobě hasicí pěny s nízkou a střední roztažností při nízkých teplotách.

PO-6NP – syntetické, biologicky odbouratelné. Určeno k hašení požárů ropných produktů, plynných kapalin, pro použití s ​​mořskou vodou. Morpen je syntetický a biologicky odbouratelný. Navrženo pro výrobu hasicí pěny s nízkou, střední a vysokou expanzí za použití sladké i mořské vody.

PO-6MT – syntetický, mrazuvzdorný, biologicky odbouratelný. Navrženo pro výrobu hasicí pěny s nízkou, střední a vysokou roztažností.

Zajímavé video o kompresní pěně