100 mesh – 400 mesh Metalowa maszyna do rozpylania wody w proszku

Proszek otrzymywany metodą atomizacji próżniowo-powietrznej charakteryzuje się wysoką czystością, niską zawartością tlenu i drobnym rozmiarem cząstek. Po latach ciągłych innowacji i udoskonaleń, technologia atomizacji próżniowo-powietrznej stała się główną metodą produkcji wysokowydajnych proszków metali i stopów, a także wiodącym czynnikiem wspierającym i promującym badania nad nowymi materiałami oraz rozwój nowych technologii. Redaktor przedstawił zasadę, proces i urządzenia do mielenia proszków w procesie atomizacji próżniowo-powietrznej, a także przeanalizował rodzaje i zastosowania proszków otrzymywanych metodą atomizacji próżniowo-powietrznej.

Metoda atomizacji to metoda przygotowania proszku, w której szybko poruszający się płyn (medium rozpylające) uderza lub w inny sposób rozbija ciekły metal lub stop na drobne kropelki, które następnie są skraplane do postaci stałego proszku. Rozpylone cząstki proszku nie tylko mają dokładnie taki sam jednorodny skład chemiczny jak dany stop, ale również dzięki szybkiemu krzepnięciu udoskonalają strukturę krystaliczną i eliminują makrosegregację drugiej fazy. Powszechnie stosowanym medium rozpylającym jest woda lub ultradźwięki, co odpowiednio nazywa się atomizacją wodną i atomizacją gazową. Proszki metali otrzymywane metodą atomizacji wodnej charakteryzują się wysoką wydajnością i ekonomiczną wydajnością, a szybkość chłodzenia jest szybka, ale proszki charakteryzują się wysoką zawartością tlenu i nieregularną morfologią, zazwyczaj płatkową. Proszek otrzymywany metodą atomizacji ultradźwiękowej charakteryzuje się małym rozmiarem cząstek, wysoką kulistością i niską zawartością tlenu i stał się główną metodą produkcji wysokowydajnych sferycznych proszków metali i stopów.

Technologia rozpylania metodą próżniowego wytapiania z wysokociśnieniowym rozpylaniem gazowym łączy w sobie technologię wysokiej próżni, wysokotemperaturowego wytapiania, wysokociśnieniowego i szybkiego przepływu gazu. Została opracowana z myślą o zaspokojeniu potrzeb rozwoju metalurgii proszków, a w szczególności produkcji wysokiej jakości stopów zawierających aktywne składniki w postaci proszku. Technologia rozpylania ultradźwiękowego/rozpylania gazowego to nowa technologia szybkiego krzepnięcia. Dzięki wysokiej szybkości chłodzenia, proszek charakteryzuje się rozdrobnieniem ziarna, jednorodnym składem i wysoką rozpuszczalnością w fazie stałej.

Oprócz powyższych zalet, proszek metalowy wytwarzany metodą próżniowego wytapiania z rozpylaniem gazu pod wysokim ciśnieniem charakteryzuje się trzema następującymi cechami: czystym proszkiem, niską zawartością tlenu; wysoką wydajnością drobnego proszku; wysoką kulistością. Materiały strukturalne lub funkcjonalne wykonane z tego proszku mają wiele zalet w porównaniu z materiałami konwencjonalnymi pod względem właściwości fizycznych i chemicznych. Opracowane proszki obejmują proszek superstopu, proszek stopu natryskiwanego cieplnie, proszek stopu miedzi oraz proszek stali nierdzewnej.

1 Proces i wyposażenie do mielenia proszku metodą rozpylania powietrza w próżni

1.1 Proces mielenia proszku metodą rozpylania powietrza w próżni

Metoda rozpylania metodą próżniowego rozpylania powietrznego to nowy rodzaj procesu, opracowany w ostatnich latach w branży produkcji proszków metali. Charakteryzuje się ona niełatwym utlenianiem materiałów, szybkim schładzaniem proszku metalu oraz wysokim stopniem automatyzacji. Specyfika procesu polega na tym, że po stopieniu i rafinacji stopu (metalu) w piecu indukcyjnym, ciekły stop metalu jest wlewany do izolacji termicznej, a następnie trafia do rury prowadzącej i dyszy, gdzie strumień stopu jest rozpylany przez strumień gazu pod wysokim ciśnieniem. Rozpylony proszek metalu krzepnie i osiada w wieży rozpylającej, po czym opada do zbiornika na proszek.

Urządzenia rozpylające, ultradźwiękowe rozpylanie i przepływ cieczy metalicznej to trzy podstawowe aspekty procesu rozpylania gazowego. W urządzeniach rozpylających, wtryskiwany strumień ultradźwiękowy rozpylania przyspiesza i oddziałuje z wtryskiwanym strumieniem cieczy metalicznej, tworząc pole przepływu. W tym polu przepływu strumień stopionego metalu jest rozbijany, chłodzony i zestalany, uzyskując w ten sposób proszek o określonych właściwościach. Parametry urządzeń rozpylających obejmują strukturę dyszy, strukturę cewnika, jego położenie itp., gaz rozpylający i jego parametry procesowe obejmują właściwości ultradźwiękowe, ciśnienie wlotowe powietrza, prędkość powietrza itp., a przepływ cieczy metalicznej i jego parametry procesowe obejmują właściwości przepływu cieczy metalicznej, przegrzanie, średnicę przepływu cieczy itp. Atomizacja ultradźwiękowa osiąga cel regulacji wielkości cząstek proszku, rozkładu wielkości cząstek i mikrostruktury poprzez dostosowanie różnych parametrów i ich koordynację.

1.2 Sprzęt do rozpylania metodą rozpylania próżniowego

Obecny sprzęt do rozpylania próżniowego obejmuje głównie urządzenia zagraniczne i krajowe. Sprzęt produkowany za granicą charakteryzuje się wysoką stabilnością i precyzją sterowania, ale jego koszt, a także koszty konserwacji i napraw są wysokie. Koszt sprzętu krajowego jest niski, koszty konserwacji są niskie, a sama konserwacja jest wygodna. Jednak krajowi producenci sprzętu zazwyczaj nie znają podstawowych technologii, takich jak dysze rozpylające i procesy rozpylania. Obecnie odpowiednie zagraniczne instytuty badawcze i przedsiębiorstwa produkcyjne utrzymują technologię w ścisłej tajemnicy, a szczegółowych i przemysłowych parametrów procesu nie można uzyskać z odpowiedniej literatury i patentów. To sprawia, że ​​wydajność produkcji wysokiej jakości proszku jest zbyt niska, aby była ekonomiczna, co jest również głównym powodem, dla którego mój kraj nie był w stanie produkować wysokiej jakości proszku na skalę przemysłową, mimo że istnieje wiele jednostek produkujących proszki aerozolowe i prowadzących badania naukowe.

Struktura urządzenia do rozpylania ultradźwiękowego składa się z następujących części: pieca indukcyjnego do topienia o średniej częstotliwości, pieca podgrzewającego, układu rozpylającego, zbiornika rozpylającego, układu odpylającego, układu zasilania ultradźwiękowego, układu chłodzenia wodnego, układu sterowania itp.

Obecnie różne badania nad aerozolizacją koncentrują się głównie na dwóch aspektach. Z jednej strony badane są parametry konstrukcji dyszy oraz charakterystyka strumienia przepływu. Celem jest uzyskanie zależności między polem przepływu powietrza a konstrukcją dyszy, tak aby ultradźwięki osiągały prędkość na wylocie dyszy przy niskim natężeniu przepływu, co stanowi podstawę teoretyczną do projektowania i przetwarzania dyszy. Z drugiej strony, badano zależność między parametrami procesu rozpylania a właściwościami proszku. Celem jest zbadanie wpływu parametrów procesu rozpylania na właściwości proszku i wydajność rozpylania w odniesieniu do konkretnej dyszy, w celu optymalizacji i ukierunkowania produkcji proszku. Innymi słowy, poprawa wydajności drobnego proszku i zmniejszenie zużycia gazu wyznaczają kierunek rozwoju technologii rozpylania ultradźwiękowego.

1.2.1 Różne rodzaje dysz do rozpylania ultradźwiękowego

Gaz rozpylający zwiększa prędkość i energię przepływu przez dyszę, skutecznie rozbijając ciekły metal i przygotowując proszek spełniający wymagania. Dysza kontroluje przepływ i strukturę przepływu rozpylanego medium i odgrywa kluczową rolę w poziomie wydajności rozpylania i stabilności procesu rozpylania, będąc kluczową technologią rozpylania ultradźwiękowego. We wczesnych etapach rozpylania gazowego powszechnie stosowano konstrukcję dyszy swobodnego spadku. Dysza ta ma prostą konstrukcję, niełatwo ją zablokować, a proces sterowania jest stosunkowo prosty, ale jej wydajność rozpylania nie jest wysoka i nadaje się jedynie do produkcji proszku o wielkości cząstek 50–300 μm. W celu poprawy wydajności rozpylania, później opracowano dysze ograniczające lub ściśle sprzężone dysze rozpylające. Dysza ściśle sprzężona lub ograniczająca skraca drogę lotu gazu i zmniejsza straty energii kinetycznej w procesie przepływu gazu, zwiększając w ten sposób prędkość i gęstość strumienia gazu oddziałującego z metalem, a tym samym zwiększając wydajność drobnego proszku.

1.2.1.1 Dysza szczelinowa obwodowa

Wysokociśnieniowy strumień ultradźwiękowy wnika do dyszy stycznie. Następnie jest wyrzucany z dużą prędkością, tworząc wir.