Zařízení pro rozprašování plynu

zařízení pro rozprašování plynu vyrábí jemné sférické kovové prášky s řízenou distribucí velikosti částic, které jsou důležité pro aplikace AM, tepelného nástřiku, MIM a další aplikace práškové metalurgie. Tato příručka se zabývá principy procesu, typy atomizátorů, součástmi systému, provozními parametry, výrobci a srovnávacím hodnocením.

zařízení pro rozprašování plynu Přehled procesů

Plynová atomizace využívá kinetickou energii vysokorychlostních proudů plynu k rozpadu proudů roztaveného kovu na jemné kapičky rychle tuhnoucí v prášek:

Princip	Rozbití proudu kovu na jemné kapičky nárazem plynu
Typy plynu	Dusík, argon
Typy kovů	Slitiny niklu, železa a kobaltu
Váhy	Laboratorní, pilotní, průmyslové
Vlastnosti prášku	Řízená PSD, vysoká sféricita, rovnoměrnost chemického složení povrchu
Velikost částic	3 mikrony až 120 mikronů
produkty	Práškové slitiny, hlavní slitiny
Odvětví	Metal AM, MIM, povlaky

Plynem rozprašované prášky nabízejí přesnou kontrolu vlastností, ale vyžadují vyšší kapitálové investice než jiné techniky rozprašování.

zařízení pro rozprašování plynu Typy

Rozprašovač	Podrobnosti
Těsné spojení	Integrace trysek a plynu umožňuje výrobu velmi jemných prášků o velikosti 20 mikronů.
Volný pád	Proud roztaveného kovu propadá plynovou komorou pro provoz bez podpory
Rotary	Spolehlivý výkon pro vysoce legované oceli prostřednictvím rotujících kovových licích trubek

Vznikající návrhy

Rozprašování s více tryskami a odstředivé rozprašovače zvyšují produktivitu. Ultrazvuková atomizace a elektrodové indukční plynové atomizátory zjednodušují výrobu prášku s volným pádem.

Součásti systému

Klíčové moduly kompletních systémů průmyslové atomizace plynu zahrnují:

Komponent	Role
Tavicí pec	Indukční tavení kovů do stavu přehřátí
Sestava trysek	Řídí vstřikování proudu roztaveného kovu do plynové komory
Řízení plynu	Reguluje typ plynu, tlak a dynamiku proudění.
Tuhnutí kapek	Rychlé ochlazení přemění kapky na prášek
Systém sběru	Sítování odděluje prášek podle velikosti částic
Pytlová hala	Zachycuje ultrajemné ztuhlé částice z výfukových plynů.
Recyklace	Znovu zavádí nevyužitý plyn a nadměrné částice.

Přesné monitorování a těsně integrovaná zpětná vazba mezi výše uvedenými moduly jsou rozhodující pro konzistentní kvalitu prášku.

Parametry procesu

Parametr	Typický rozsah	Dopad
Teplota kovu	30-100 °C přehřátí	Tekutost, oxidace povrchu
Velikost otvoru trysky	2-6 mm	Velikost kapek, dynamika proudění
Typ plynu	N2, Ar	Rychlost chlazení, chemie povrchu
Tlak plynu	5-15 barg	Distribuce velikosti částic
Průtok plynu	0,1-3 m3/min	Účinnost atomizace a výtěžnost
Výška pádu	2-10m	Doba tuhnutí a vlastnosti prášku

Vzájemně závislé vztahy mezi těmito parametry vyžadují empirickou optimalizaci řízenou výpočetními modely, aby bylo dosaženo požadavků na prášek.

zařízení pro rozprašování plynu Dodavatelé

Společnost	Rozsah kapacity	Odhad nákladů
AP&C	10 kg/hod - 300 kg/hod	$750,000-$4 milionů
PSI	25 kg/hod - 500 kg/hod	$950,000-$6 milionů
Gasbarre	50 kg/hod - 1000 kg/hod	$1,2 milionu - $8 milionů
Buhler Group	500 kg/hod - 35 000 kg/hod	$6 milionů+

Větší rozsah výroby s sebou nese exponenciálně vyšší ceny. Je nutná značná zakázková konstrukce.

Srovnávací hodnocení

	Rozprašovač s úzkou vazbou	Rozprašovač s volným pádem
Investiční náklady	Vysoký	Střední
Složitost	Vysoká - Integrovaná konstrukce trysky a plynu	Střední - Oddělené součásti
Údržba	Náročné - manipulace s celým plavidlem	Jednodušší - modulární díly
Produktivita pro jemné prášky	Vyšší	Střední
Flexibilita materiálu	Střední - omezeno rizikem ucpání trysky	Vysoká - otevřená architektura
Monitorování procesů	Umožňuje přísnou kontrolu procesu	Více se spoléhá na charakterizaci

Klíčové poznatky

• Precizní konstrukce částic s velkou flexibilitou činí z plynové atomizace výkonnou, ale nákladnou techniku.
• Integrované modelování a monitorování umožňuje výrobu kvalitních prášků s úzkými specifikacemi
• Klíčovým omezením zůstává škálovatelnost u malých, středních a velkých plynových atomizérů.

Nejčastější dotazy

Otázka: Jaká velikost plynových atomizačních systémů je nejvhodnější pro potřeby práškové technologie AM na kovy?

Odpověď: Pro výzkum a vývoj jsou vhodné stolní laboratorní rozprašovače s měřítkem 1-5 kg/hod. Pro komerční výrobu AM kovů jsou vhodné atomizéry o kapacitě 50-200 kg/hod., které vyvažují požadavky na výkon, náklady a kvalitu prášku.

Otázka: Jaký tlak plynu se obvykle používá při atomizaci?

Odpověď: Většina rozprašování plynu se opírá o tlaky 5-12 barg. Vyšší tlaky umožňují jemnější prášky, ale vyžadují těžší nádoby. Argon umožňuje rychlejší odvod tepla než dusík.

Otázka: Jak malých částic může rozprašovač plynu dosáhnout?

Odpověď: Špičkové atomizátory s úzce spojenými tryskami prokázaly konzistentní produkci kovových prášků o velikosti 15-20 mikronů při zachování rozumného procenta výtěžnosti.

Otázka: Které kovy nejsou vhodné pro plynovou atomizaci?

Odpověď: Vysoce reaktivní slitiny, jako je titan a slitiny hliníku, představují problém při oxidaci a hrozí ucpání trysky. Indukční tavení lebky pomáhá tyto problémy zmírnit.

znát více procesů 3D tisku