Outils de mélange
Les outils de mélange sont les éléments fonctionnels à action directe des mélangeurs de poudres. Ils influencent le comportement cinétique des produits à mélanger. Ils déterminent l'intensité de mélange pouvant être atteinte. Selon leur géométrie et leur disposition, ils produisent des effets différents. Ils peuvent avoir un effet de refoulement, de dispersion, de compactage, de désagglomération ou de transport.
Dans cet article, les produits à mélanger sont des poudres sèches, humides ou mouillées. Les outils de mélange sont reliés à l'arbre de mélange. Selon le type de construction, la connexion s'effectue directement ou via des bras de mélange. La conception dépend de la taille, de la puissance d'entraînement et de la vitesse de rotation.
Dans la pratique, il existe différents types d'outils. Il s'agit notamment des pales Becker, des outils de mélange à socs, des outils de mélange hélicoïdaux, des outils de mélange à broches et des outils de mélange à pales. Le choix du type d'outil dépend du produit. La tâche de mélange et l'effet de mélange souhaité sont déterminants.
Les outils de mélange sont soumis à une usure normale. Celle-ci dépend de l'abrasivité du produit mélangé. Elle est influencée par la force normale, la durée de fonctionnement et la vitesse relative. En cas d'abrasion douce et glissante, l'usure peut être décrite de manière approximative de manière linéaire avec la vitesse relative.
Dans les modèles simples, on suppose souvent une proportionnalité entre le taux d'usure, la force, la course de glissement et la dureté inverse du matériau. En tribologie, l'usure abrasive est souvent décrite par la loi d'usure d'Archard :
V = k ⋅ H ⋅ F ⋅ vr⋅ t / H
où
V est le volume d'usure,
k est le coefficient d'usure sans dimension,
F est la force normale entre l'outil et le produit en vrac,
vr est la vitesse relative
t est la durée d'exposition et
H est la dureté du matériau.
Dans les applications industrielles, l'usure peut être très faible. Dans des conditions favorables, les mélangeurs de poudre fonctionnent pendant des décennies sans usure visible des outils. C'est notamment le cas avec des produits peu abrasifs et des vitesses périphériques modérées.
Il en va autrement avec les poudres abrasives. À des vitesses périphériques élevées, l'usure augmente souvent de manière disproportionnée. L'enlèvement de matière n'augmente alors plus de manière linéaire avec la vitesse. Au contraire, il augmente potentiellement avec une puissance de la vitesse relative. L'exposant « m » se situe généralement entre 2 et 3, ce qui s'explique par la forte augmentation de l'énergie cinétique des particules. Dans le même temps, l'intensité des chocs et des contacts à la surface de l'outil augmente.
V˙ = C ⋅ (vr)m
où
V˙ est le taux d'usure par unité de temps
vr est la vitesse relative
C est la constante dépendant du matériau et du système
m est l'exposant de vitesse
Pour les produits abrasifs, une protection contre l'usure est nécessaire pour les outils de mélange. Les mesures typiques sont le rechargement par soudage et le blindage en carbure. À cela s'ajoute l'utilisation de matériaux hautement résistants à l'usure. Comme le montrent les mélangeurs de poudre amixon, la durée de vie des outils de mélange peut ainsi être prolongée de plusieurs fois. Dans certains cas, il est possible d'augmenter la durée de vie d'un facteur cent. L'article du blog amixon « Mélangeurs de poudre amixon® avec protection contre l'usure » fournit des détails à ce sujet.