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Une usine de rotomoulage change de fournisseur de résine et en une semaine, la poudre commence à s'accumuler au-dessus de la vis d'alimentation. Les réactions habituelles sont de le sécher plus fort, de fixer un vibrateur sur la trémie ou de blâmer la nouvelle résine. Un test de fluidité de la poudre remplace cette supposition par des chiffres que vous pouvez écrire dans une spécification d'achat.
Le test mesure le comportement d'une poudre en vrac sous les contraintes appliquées par votre équipement, et non son apparence dans un sac ou sa sensation entre vos doigts. Deux poudres ayant des résultats de tamisage identiques peuvent être évacuées de manière très différente, et l'écart est généralement mesurable bien avant qu'il ne se transforme en un lot rejeté.
Ce que mesure réellement un test de fluidité de la poudre
La fluidité est la capacité d'une poudre à se déplacer de la manière dont un équipement spécifique en a besoin : hors d'une trémie, à travers un alimentateur à vis, à travers un moule, dans une extrudeuse. Cette définition est volontairement spécifique à l'équipement, c'est pourquoi un seul chiffre règle rarement une discussion entre fournisseur et client.
- Cohésion — la force avec laquelle les particules s'accrochent les unes aux autres sans charge externe. Les fines, l’humidité et le collant de la surface l’augmentent.
- Frottement interne — la résistance lorsque les particules glissent les unes sur les autres. Les particules angulaires et broyées en génèrent plus que les particules arrondies.
- Frottement des murs — la résistance entre la poudre et l'acier, qui décide si une trémie a besoin d'un cône à 60 degrés ou à 70 degrés.
- Compressibilité et perméabilité — dans quelle mesure la densité apparente change sous la charge et avec quelle facilité l'air se déplace à travers le lit. Les deux influencent les inondations et les rats.
Les conditions comptent autant que la méthode. Un résultat enregistré à une consolidation de 10 kPa en dit peu sur un rejet à 1 kPa dans une trémie peu profonde. Indiquez toujours la contrainte, la teneur en humidité et la répartition granulométrique à côté de la valeur du débit ; sans eux, le numéro ne peut pas être reproduit ou comparé.
Méthodes de test et ce que chacune renvoie
La plupart des laboratoires choisissent entre un test d'indice rapide pour les contrôles de routine et un test de cisaillement pour les travaux de conception. Le tableau ci-dessous présente les résultats réels des méthodes courantes.
| Méthode | Ce qu'il retourne | Notes pratiques |
|---|---|---|
| Angle de repos | Angle du tas en degrés | Rapide et bon marché ; aucun contrôle de contrainte et sensible à la technique de coulée |
| Densité taraudée, indice de Carr, rapport de Hausner | Compressibilité en pourcentage ou en ratio | Dix minutes avec une éprouvette graduée ; aveugle au frottement et à la perméabilité |
| Écoulement par orifice ou entonnoir | Secondes pour vider une tasse standard | Très bien pour les granulés ; les poudres plastiques cohésives bloquent souvent simplement |
| Cellule de cisaillement, directe ou annulaire (ASTM D6128, ASTM D6773) | Cohésion, flow function, internal and wall friction angles | Base de conception de la trémie ; opérateur qualifié et quelques centaines de grammes d’échantillon |
| Rhéométrie dynamique | Énergie ou couple par cycle de lame | Bon pour les études de classement et d'aération ; non transférable à la conception de silos |
| Tambour rotatif ou avalanche | Angle et propagation des avalanches | Convient aux flux en couche mince tels que l'épandage de poudre dans un moule |
| Frottement des murs | Frottement des murs angle against a named steel | Nécessite le vrai matériau du mur et la finition de surface |
Deux notes pratiques. Les méthodes d'entonnoir qui fonctionnent bien pour les granulés se coincent fréquemment avec des poudres plastiques cohésives, donc un entonnoir bloqué est un résultat plutôt qu'un test raté. Les données des cellules de cisaillement ne sont aussi bonnes que la préparation des échantillons : un séchage excessif d'un échantillon peut donner à une poudre limite un aspect bien meilleur que son comportement dans l'usine.
Transformer les chiffres en ligne de réussite ou d'échec
Les valeurs limites publiées dans les normes et les manuels sont des conventions tirées de grands ensembles d'échantillons, et non des lois physiques. Ils sont utiles comme filtres de filtrage et ne doivent jamais constituer la seule phrase d’une spécification.
| Indicateur | Fluide (typique) | Cohésif (typique) |
|---|---|---|
| Rapport Hausner | moins de 1,25 | au-dessus de 1,40 |
| Indice de compressibilité Carr | moins de 15 pour cent | au-dessus de 25 pour cent |
| Angle de repos | moins de 30 degrés | au-dessus de 40 degrés |
| Fonction d'écoulement ff (cellule de cisaillement) | au-dessus de 10 | en dessous de 4 |
Lisez la fonction de débit avec attention. Entre 4 et 10 environ, une poudre est généralement exploitable dans une trémie correctement proportionnée ; en dessous de 4, attendez-vous à une courbure ; en dessous de 2, le matériau ne se déplacera qu'avec aération, vibration ou assistance mécanique. Conserver la contrainte de consolidation attachée au résultat, car une poudre cohésive testée à 20 kPa n'est pas comparable à une poudre fluide testée à 1 kPa.
Pour une spécification d'achat, nommez une méthode d'indexation pour les contrôles de routine des lots et un test de cisaillement pour l'échantillon de qualification, puis indiquez la routine de conditionnement, la contrainte d'essai et la plage acceptable dans le même document.
Pourquoi les poudres de plastique broyées constituent un cas particulier
La forme compte plus que la taille médiane. Un pulvérisateur coupe et cisaille, de sorte que la sortie est angulaire et contient généralement une fraction en forme de plaque. Les frottements entre eux sont donc plus élevés que pour une poudre atomisée ou cristallisée du même D50, et deux échantillons peuvent partager une taille médiane tout en se comportant de manière complètement différente dans une même trémie.
Les amendes dominent le comportement. Sur les qualités de rotomoulage, une légère augmentation de la fraction inférieure à 100 microns suffit souvent à faire passer le rapport Hausner d'environ 1,2 dans la bande de 1,35 à 1,45, où commence le pontage. Rapportez la distribution granulométrique et le résultat du débit ensemble, jamais l'un sans l'autre.
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Les composés formulés sont encore plus durs. Les mélanges maîtres et les composés fortement chargés transportent des cires, des stéarates et des agglomérats de pigments à la surface des particules. Les résultats de débit peuvent varier d'un lot à l'autre même lorsque les paramètres de la résine de base et du broyeur n'ont pas changé, ce qui fait d'un échantillon de référence stocké l'élément le plus utile du laboratoire.
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Les données de débit deviennent utiles lorsqu'elles pointent vers un réglage de la machine. Si la cohésion augmente parce que la fraction fine a augmenté, le problème réside généralement dans la classification, l'état du tamis, la vitesse d'avance ou le jeu et la netteté des éléments de broyage. L'état et la conception du disque de meulage déplace toute la distribution, donc un changement de lame ou de disque doit toujours être suivi d'une nouvelle vérification du débit plutôt que de supposer que le débit est inchangé.
L’histoire thermique compte aussi. Le broyage ambiant du polyamide et du polypropylène sans azote liquide réduit les coûts d'exploitation, mais un broyage à chaud peut arrondir et fusionner légèrement les surfaces des particules. Cela peut améliorer le débit tout en réduisant la densité apparente et la dispersibilité, de sorte que les deux propriétés appartiennent aux critères d'acceptation. Les équipements conçus pour le traitement à température ambiante reflètent ce compromis dans leur conception de refroidissement et d’alimentation.
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Échantillonnage, conditionnement et plan de test que vous pouvez exécuter la semaine prochaine
La reproductibilité la plus médiocre vient de l'échantillonnage et non des instruments. Prélevez l'échantillon dans le flux de traitement lui-même plutôt que dans le haut d'un sac, scellez-le immédiatement et enregistrez l'humidité, la densité apparente et la distribution granulométrique ainsi que la valeur du débit. Si vous êtes encore en train de restreindre les options de la machine, cet aperçu de types de pulvérisateurs et conseils d'achat est un point de départ judicieux avant de vous engager dans une spécification.
- Définissez d'abord la décision : conception de la trémie, acceptation du lot ou surveillance de l'usure des outils.
- Conditionner les échantillons pendant 24 heures à 23 degrés Celsius et 50 pour cent d’humidité relative, puis revérifier l’humidité.
- Exécutez la méthode d'indexation choisie trois fois par échantillon et indiquez la moyenne et la plage ; les différences inférieures à environ 10 pour cent sont généralement du bruit.
- Testez l'échantillon de qualification en cellule de cisaillement à la contrainte de consolidation mesurée ou estimée dans votre équipement.
- Réessayez après une, quatre et douze semaines de stockage pour connaître le temps de consolidation et de prise en masse.
- Conservez un échantillon de référence scellé de chaque lot approuvé afin que les comparaisons futures aient une base de référence.
Le comportement d'écoulement est l'un des rares attributs de qualité que vous pouvez mesurer avant qu'une seule pièce ne soit moulée, et il est bon marché par rapport à un lot rejeté. Choisissez la méthode qui correspond à la décision qui vous est présentée, enregistrez les conditions à chaque fois et observez la tendance sur les lots. La direction du déplacement vous en dit plus que n'importe quelle simple lecture.
