L'écoulement d'une poudre est dû à un déséquilibre des forces s'exerçant sur ses particules. Ces forces comprennent la gravité, l'adhérence, le frottement et les forces électrostatiques. La gravité et l'adhérence sont les facteurs les plus influents. De nombreux éléments affectent la fluidité d'une poudre. La granulométrie et la forme des particules sont essentielles et ont une influence considérable. La température, la teneur en eau et l'humidité ont également un impact, tout comme la tension électrostatique, la porosité, la masse volumique apparente et l'indice de liaison. Il est donc crucial d'analyser ces facteurs et de les mesurer scientifiquement.
Application de poudre
L'ingénierie des poudres englobe les connaissances et les méthodes d'application des technologies de traitement des poudres et des théories scientifiques connexes au sein d'un service de production spécifique. La technologie des poudres, quant à elle, désigne les concepts et les compétences nécessaires à la résolution de problèmes techniques. L'ingénierie des poudres constitue une méthode systématique de résolution des problèmes de production. Elle repose essentiellement sur la technologie des poudres, associée à des technologies connexes. En tant qu'étudiant en sciences des matériaux, il est indispensable de maîtriser cette ingénierie des procédés de traitement des poudres.
Le génie des poudres désigne l'ensemble des technologies d'application des poudres utilisées en production industrielle. Ces technologies reposent sur les propriétés et le comportement des particules et des poudres. Elles mettent en œuvre des connaissances et des méthodes systématiques. On étudie les propriétés des poudres, puis on contrôle leur comportement et on applique diverses opérations unitaires lors de leur transformation.
Le génie des poudres englobe de nombreuses opérations unitaires, notamment le concassage, la pulvérisation, le classement, le stockage, le remplissage et le transport. Il comprend également la granulation, le mélange, la filtration, la sédimentation, la concentration, le dépoussiérage, le séchage, la dissolution, la cristallisation, la dispersion, le formage et le frittage.
Le génie des poudres est largement utilisé dans de nombreux secteurs industriels, notamment les matériaux de construction, la mécanique, l'énergie, les plastiques, le caoutchouc, l'exploitation minière, la métallurgie, la médecine, l'agroalimentaire, la production d'aliments pour animaux, les pesticides, les engrais, la papeterie et la protection de l'environnement. Il est également employé dans les domaines de l'information, de l'aéronautique, de l'aérospatiale et des transports.
Cinq facteurs influençant la fluidité des poudres
Taille des particules :
La surface spécifique d'une poudre est inversement proportionnelle à la taille de ses particules. Plus les particules sont petites, plus la surface spécifique est grande. Lorsque la taille des particules diminue, plusieurs phénomènes se produisent. Premièrement, l'attraction moléculaire et électrostatique entre les particules augmente, ce qui réduit leur fluidité. Deuxièmement, les particules plus petites ont davantage tendance à s'adsorber et à s'agglomérer, ce qui accroît la cohésion, augmente l'angle de talus naturel et réduit la fluidité. Troisièmement, les particules plus petites se tassent plus densément, ce qui réduit la perméabilité à l'air, augmente le taux de compression et diminue la fluidité.
Morphologie:
La taille des particules est importante, tout comme leur forme. Ces deux facteurs influent sur la fluidité. Des poudres de même taille mais de formes différentes présentent des fluidités différentes. Les particules sphériques, avec leur surface de contact minimale, offrent la meilleure fluidité. Les particules aciculaires, quant à elles, présentent de nombreux points de contact plans. Les forces de cisaillement entre les particules irrégulières réduisent la fluidité.
Température:
Le traitement thermique peut augmenter la masse volumique apparente et la masse volumique tassée de la poudre. Ceci s'explique par l'augmentation de la densité des particules de poudre avec la température. Cependant, à haute température, la fluidité de la poudre diminue. Cela est dû à une adhésion accrue entre les particules de poudre et la paroi du récipient. Si la température dépasse le point de fusion de la poudre, celle-ci se liquéfie, renforçant ainsi l'adhérence.
Teneur en humidité :
Lorsque la poudre est sèche, sa fluidité est généralement bonne. Si elle est trop sèche, les particules s'attirent par électricité statique, ce qui diminue sa fluidité. Une petite quantité d'eau est adsorbée à la surface des particules, formant ainsi de l'eau de surface qui a peu d'influence sur la fluidité de la poudre. À mesure que la teneur en eau augmente, un film se forme autour de l'eau adsorbée, ce qui accroît la résistance au mouvement des particules et réduit la fluidité de la poudre. Lorsque la teneur en eau dépasse la capacité maximale d'eau liée, la fluidité chute. Plus il y a d'eau, plus l'indice de fluidité est faible, ce qui dégrade la fluidité de la poudre.
Interaction entre les particules de poudre :
La friction et la cohésion entre les particules de poudre influencent fortement leur fluidité. La taille et la forme des particules ont également un impact sur la fluidité, car elles modifient la cohésion et la friction. Pour les particules de grande taille, la fluidité dépend de leur forme. La force volumique est alors bien supérieure à la cohésion entre les particules. Les particules de poudre à surface rugueuse ou de forme irrégulière peuvent présenter une meilleure fluidité. En revanche, pour les particules très fines, la fluidité dépend de la cohésion entre elles. La force volumique est alors bien inférieure à cette cohésion.
Méthode de détection de la teneur en humidité des poudres :
1. Méthode au four
La méthode au four est également appelée four séchage La méthode de séchage par pyrolyse consiste à sécher l'échantillon à l'étuve à 105 ± 2 °C sous pression normale jusqu'à obtention d'une masse constante. La perte de masse correspond à la perte d'eau. La teneur en eau à 105 °C est ainsi déterminée en pesant l'échantillon avant et après séchage. Il existe deux méthodes de séchage : sous pression normale et sous pression réduite. Leur principe est identique.
Formule : (poids avant séchage – poids après séchage) ÷ poids avant séchage × 100 = humidité (%)
Formule de calcul : (W1-W2) / (W1-W0) × 100 = humidité (%)
Où : W1 = poids de l'échantillon et du plat de pesée avant séchage à 105℃ (g) ;
W2 = poids de l'échantillon et du plat de pesée après séchage à 105℃ (g) ;
W0 = poids du récipient de pesée ayant atteint un poids constant (g)
2. Méthode de détermination rapide de l'humidité :
Déposez l'échantillon sur le plateau et cliquez sur « Démarrer ». Le résultat du test sera disponible en 3 à 5 minutes, sans aucun calcul.