MALZEME BİLİMİ
Admin 12:0808 Eylül 2024
Bu bölümde, uygun konveyör tasarımı için taşınacak gerçek dökme malzemelerin test edilmesinin önemini ele alıyoruz. Dökme malzemelerin hem temel hem gelişmiş özelliklerini ve bu özellikleri ölçmek için kullanılan test yöntemlerini, bu testlerin hangi tipik uygulamalar için gerçekleştirildiğiyle birlikte anlatıyoruz. Martin Engineering Foundations™ kitabından alıntıdır
Dökme malzeme bilimi, dökme malzeme( ler)in özelliklerinin belirlenmesini ve bu özelliklerin dökme malzeme taşıma sistemleri ve bileşenlerinin tasarımına uygulanmasını içeren disiplinlerarası bir alandır. Bu bilim (hem bir kütle hem de ayrı parçacıklar olarak) dökme malzeme(ler) ve malzeme(lerin) üzerinde akacağı yüzeyler arasındaki etkileşimi araştırır. İlk konveyörlerin tasarımından beri, dökme malzemelerin dökme yoğunluğu ve yığın açısı gibi özellikleri, ekipmanı boyutlandırmak ve dökme malzeme taşıma sistemlerinin güç gereksinimlerini hesaplamak için kullanılmıştır. Modern dökme malzeme biliminin kökleri, siloların bir kütle akışı durumunda çalışması için gerekli kritik boyutların, dökme malzemenin çeşitli şartlar altındaki mukavemetine dayanarak belirlendiği, Andrew W. Jenike’nin Utah Üniversitesinde yaptığı çalışmaya dayanır. Jenike tarafından geliştirilen yöntemler, dökme malzemenin iç mukavemetini ve dökme malzemeyle temas edeceği yüzeyler (örn. bant ve şut) arasındaki sürtünmeyi belirlemek için kullanılır. Bu özellikler, konveyörler üzerinde hareket ederken ve şutlardan geçerken dökme malzemelerin davranışını ve akışını kestirmek için giderek artan bir başarıyla kullanmakta, dolayısıyla daha temiz, daha güvenli ve daha verimli sistemlerin tasarlanmasını sağlamaktadır. Birçok dökme malzeme için tipik özelliklerle yayınlanmış birtakım başvuru kaynakları vardır (Referans 25.1). Bu referans veriler genellikle genel bir tanımdır ve her ne kadar ön ekipman tasarımında yararlı olsalar da, gerçek kullanım şartları altında belirli bir dökme malzemeyi temsil etmezler Belirli bir dökme malzemenin uygun temel ve gelişmiş özellikleri belirlenmeden bir malzeme taşıma sistemi tasarlayarak ciddi hatalar yapılabilir. Siloların, vidalı konveyörlerin ve stok sahalarının tasarımı gibi, dökme malzeme biliminin birçok uygulama alanı vardır. Bu bölümde, dökme malzemeleri taşımak için bantlı konveyör sistemlerinin ve bileşenlerinin tasarımına dökme malzemelerin özelliklerinin uygulanmasının önemi ele alınacaktır (Şekil 1). Dökme Malzemelerin Temel Özellikleri Dökme malzemeler için birçok temel özellik ve test, Konveyör Ekipmanı İmalatçıları Birliğinin (CEMA) yayını olan CEMA STANDARDI 550-2003’te verilmektedir. Bantlı konveyör sistemlerinin tasarımında en çok kullanılan (veya hatalı kullanılan) özellikler aşağıda anlatılmaktadır. Dökme Yoğunluğu Bir dökme malzemenin dökme yoğunluğu (ρ) hacim birimi başına ağırlıktır (kilogram/ metreküp (lbm/ft3 )). Farklı rutubet içeriklerinde, dökme malzeme, konveyör bandında yolculuk ettikçe ve titreşim nedeniyle sıkıştırıldığında, dökme yoğunluğunda farklar oluşacaktır. Gevşek Dökme Yoğunluğu Bir dökme malzemenin gevşek yığın yoğunluğu (ρ1 ) , numune gevşek veya sıkıştırılmamış durumdayken ölçülen hacim birimi başına ağırlıktır (Şekil 2). Gevşek dökme yoğunluğu, yük bölgesi şutlarını ve yükleme teknelerinin yüksekliğini ve genişliğini tasarlarken daima kullanılmalıdır, aksi takdirde tasarım kapasitesi, gevşek durumda artan hacim nedeniyle transfer noktasından geçemeyebilir. Sıkıştırılmış Dökme Yoğunluğu Titreşimli dökme yoğunluğu adı da verilen sıkıştırılmış dökme yoğunluğu (ρ2 ) normalde dökme malzemelerin taşınmasında bulunabilecek en ağır yoğunluktur (Şekil 3). Bu, malzeme kütlesine bir sıkıştırıcı kuvvet (F) veya titreşim enerjisi uygulanarak elde edilir. Sıkıştırılmış dökme yoğunluğu, dinamik duruş açısına dayanarak bantta taşınan malzemenin ağırlığını belirlemek için kullanılır. Sıkıştırılabilme yüzdesi, titreşimli dökme yoğunluğu eksi gevşek dökme yoğunluğunun, titreşimli dökme yoğunluğunun 100 ile çarpımına bölünmesiyle bulunabilir. Yukarıdaki oran nadiren yüzde 40’ın üzerindedir ve yüzde 3’e kadar düşebilir ki bu, Şekil 2 Bir dökme malzemenin gevşek yığın yoğunluğu (ρ1 ), numune gevşek veya sıkıştırılmamış durumdayken ölçülen hacim birimi başına ağırlıktır. 5. Kısım | Modern Konseptler (Şekil 25.3sıkıştırıcı kuuygulanarayoğunluğu, rak bantta tbelirlemek iyüzdesi, titrgevşek dökmdökme yoğubölünmesiynadiren yüz3’e kadar dhesaplamalgerektiğini gUluslararDerneğinin(Referans 25.lirlemek içinları vardır, flerin taşımaSTANDARyöntemlerinYığın AçısDökme maçısı, yatay bir dökme myığının tabaarasındaki abirlikte, beliyığının nasıŞekil 25.3 Titreşimli dökme yoğunluğu adı da verilen sıkıştırılmış dökme yoğunluğu (ρ2 ), normalde dökme malzemelerin taşınmasında bulunabilecek, malzemekütlesinebirŞekil 25.2 Bir dökme malzemenin gevşek yığın yoğunluğu (ρ1 ), numune gevşek veya sıkıştırılmamış durumdayken ölçülen hacim birimi başına ağırlıktır. 18 yoğunlukla ilgili hesaplamalar yapılırken dikkat edilmesi gerektiğini gösterir. Uluslararası Amerikan Test ve Malzeme Derneğinin (ASTM) ASTM D6683-01’i (Referans 25.2) gibi dökme yoğunluğunu belirlemek için yayınlanmış birtakım standartları vardır, fakat yoğunluk dökme malzemelerin taşımasına uygulanacağında, CEMA STANDARDI 550-2003’te anlatılan test yöntemlerinin kullanılması önerilir. Yığın Açısı Dökme malzemeler için gevşek yığın açısı, yatay bir çizgi ve serbestçe oluşmuş bir dökme malzeme yığınının tepesinden yığının tabanına doğru inen eğimli çizginin arasındaki açıdır (Şekil 4). Bununla birlikte, belirli bir malzeme için yığın açısı, yığının nasıl oluştuğuna ve malzemenin yoğunluğuna, parçacık şekline, rutubet içeriğine ve boyut tutarlılığına bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Yığın açısını ölçmek nispeten kolay olduğundan, çoğu zaman pratik bir tasarım parametresi olarak kullanılır. Bununla birlikte, bu, belirli bir dökme malzeme kategorisi için açıdaki büyük değişimler nedeniyle ciddi hatalara yol açabilir. Örneğin, CEMA STANDARDI 550-2003’te listelendiği şekil de, çeşitli kömür tipleri için yığın açısı 27 dereceden 45 dereceye kadar uzanır. Yığın açısının uygulanması, serbestçe oluşmuş yığınların şekliyle sınırlanmalıdır. Dinamik Duruş Açısı Dinamik duruş açısı, yükün enine kesitinin derece olarak yataya eğiklikle ölçülen açısıdır (Şekil 5). Dinamik duruş açısını göstermek için çoğu zaman θs sembolü kullanılır. Bir dökme malzemenin hareketli bir konveyörde dinamik duruş açısı, kullanılan konveyörün türüne bağlıdır. Oluklu bir bantlı konveyörde, dökme malzemenin yük enine kesitinin üst yüzeyi, dairesel yayın bir parçası ve yayın uçlarının serbest kenar mesafesinde bandın eğik kenarlarıyla birleştiği kabul edilir. (Kenar mesafesi hakkında bir tartışma için bkz. 11. Bölüm: Yükleme Tekneleri). Dikey tava kenarlarına sahip konveyörlerde, yük enine kesitinin üstü, dairesel yayın, uçları dikey kenarlarla birleşen bir parçası olarak kabul edilebilir (Şekil 6). Dinamik duruş açısı, dairesel yaya teğet çizginin eğimiyle ölçülür. Düz bir bantta veya paletli konveyörde, dökme malzemenin üst yüzeyin enine kesitte üçgen olduğu varsayılır (Şekil 7). Dinamik duruş açısı, çeşitli bant genişlikleri ve oluk açıları için banttaki yükün profilini belirlemek amacıyla konveyör tasarımında kullanışlıdır, dolayısıyla bandın teorik taşıma kapasitesini verir. Dökme malzemeler için dinamik duruş açılarını belirlemede kullanılan standart test yöntemleri CEMA STANDARDI 550-2003’te anlatılmaktadır. Malzeme Büyüklüğü Dökme malzemenin büyüklüğü çoğu zaman ya malzemenin maksimum topak büyüklüğü ya da genellikle eleme adı verilen bir proseste tanımlanmış eleklerden geçen parçacıkların yüzdesi olarak tanımlanır. Her iki ölçüm de konveyör tasarımı için önemlidir. Malzeme büyüklüğü çoğu zaman en büyük topağın genişliği ve yüksekliği olarak tanımlanır. Örneğin, 50 milimetre x 50 milimetre (2 inç x 2 inç) maksimum topak büyüklüğ
Dosya