Specifikace zařízení pro atomizaci kovů

Obsah

Kov rozprašování je výrobní proces, který přeměňuje kovové slitiny na jemný prášek. Zahrnuje tavení kovu a jeho rozdělení na kapičky pomocí atomizace plynem nebo vodou. Kapičky rychle tuhnou na částice prášku s přizpůsobenými rozsahy velikostí.

Prášek pro atomizaci kovů má jedinečné vlastnosti a používá se v průmyslových odvětvích, jako je automobilový průmysl, letectví, biomedicína, 3D tisk a další. Tento článek poskytuje komplexní přehled zařízení pro atomizaci kovů.

Přehled procesu atomizace kovů

Atomizace kovů využívá fyzikální procesy k výrobě jemných kovových prášků s přesnou kontrolou nad velikostí částic, morfologií a mikrostrukturou. Zde jsou klíčové aspekty procesu atomizace kovů:

ParametryPodrobnosti
MetodyAtomizace plynem, atomizace vodou
Vstupy kovůSlitiny železa, niklu, kobaltu, mědi, hliníku atd.
TáníIndukční tavení, obloukové tavení, tavení elektronovým paprskem
AtomizaceVysokotlaký plyn nebo voda rozbíjí roztavený kov na kapičky
TuhnutíRychlé chlazení vytváří jemné prášky
Velikost částicOd 10 mikronů do 250 mikronů
Tvar částiceSférické, satelitní, nepravidelné tvary
AplikaceVstřikování kovu, aditivní výroba, prášky pro tepelné stříkání

Výchozím bodem je přivádění kovových slitin ve formě drátu nebo ingotu do tavicí jednotky. Tavenina je poté vystavena vysokorychlostním proudům plynu nebo vody, které ji rozdělí na sprej kovových kapiček. Jak kapičky rychle chladnou, tuhnou na jemné sférické částice prášku.

Řízením procesních parametrů, jako je tlak plynu, rychlost toku taveniny a rychlost chlazení, lze prášky přizpůsobit pro tekutost, hustotu, rozsah velikostí, morfologii a mikrostrukturu.

atomizace kovu

Typy zařízení pro atomizaci kovů

Existují dva hlavní typy atomizačních zařízení – VIGA (vakuová indukční atomizace inertním plynem) a Zařízení EIGA (elektrodová indukční atomizace plynu)..

Zařízení VIGA

Zařízení VIGA (Vakuová indukční atomizace inertním plynem).

Zařízení VIGA má širokou škálu aplikací, zejména pro výrobu vysoce výkonných práškových materiálů na bázi železa, niklu, kobaltu, hliníku, mědi a dalších pokročilých slitin. Je široce používán v letectví, zdravotnictví, nástrojích, automobilech, strojích, elektronice, nové energetice a dalších oborech a je také vhodný pro aditivní výrobu (3D tisk), nanášení tavením, laserové plátování, tepelné stříkání, práškovou metalurgii, izostatické lisování za tepla a další pokročilé výrobní procesy.

PREP

Zařízení EIGA (elektrodová indukční atomizace plynu).

Zařízení EIGA se používá hlavně pro aktivní a žáruvzdorné kovové nebo slitinové prášky, jako jsou titan a slitiny titanu, superslitiny, slitiny platiny a rhodia, intermetalické sloučeniny atd. Prášky jsou široce používány při selektivním laserovém tavení, laserovém tavení, výběru elektronového paprsku plošné tavení, prášková metalurgie atd.

Kovový prášek vyrobený zařízením pro atomizaci kovů

Prášek ze slitiny hliníku

Prášek ze slitiny na bázi hliníku se vztahuje na jemně rozdělené částice složené primárně z hliníku, spolu s dalšími legujícími prvky smíchanými ve formě prášku. Tyto legující prvky se přidávají za účelem úpravy vlastností hliníku pro specifické aplikace. Prášky ze slitin na bázi hliníku se běžně používají v různých průmyslových procesech, včetně aditivní výroby, vstřikování kovu, práškové metalurgie a tepelného stříkání.

Zde jsou některé z hlavních typů prášků ze slitin na bázi hliníku spolu s jejich primárními legujícími prvky:

  1. Hliník 6061: Obsahuje hořčík a křemík jako hlavní legující prvky. Nabízí dobrou svařitelnost, vysokou pevnost a vynikající odolnost proti korozi.
  2. Hliník 7075: Zpevněno zinkem jako hlavním legujícím prvkem, spolu s mědí, hořčíkem a chromem. Známo pro svůj vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, často se používá v leteckých aplikacích.
  3. Hliník 2024: Obsahuje měď jako hlavní legující prvek, spolu s manganem a hořčíkem. Nabízí vynikající odolnost proti únavě a používá se ve strukturálních aplikacích vyžadujících vysokou pevnost a obrobitelnost.
  4. Hliník 5052: Obsahuje hořčík jako hlavní legující prvek, s chromem a manganem. Známo pro svou vynikající odolnost proti korozi v mořském prostředí, běžně se používá při výrobě plechů.
  5. Hliník 5083: Primárně složeno z hořčíku, nabízí vynikající odolnost proti korozi, zejména v mořské vodě. Používá se v námořních aplikacích díky své vysoké pevnosti a svařitelnosti.

Toto jsou některé z hlavních typů prášků z hliníkových slitin, z nichž každý má specifické složení přizpůsobené tak, aby splňovalo různé požadavky na použití.

Prášek ze slitiny titanu

Prášek ze slitiny na bázi titanu se vztahuje na jemně rozdělené částice složené primárně z titanu, spolu s dalšími legujícími prvky smíchanými ve formě prášku. Tyto legující prvky se přidávají za účelem úpravy vlastností titanu pro specifické aplikace. Prášky ze slitin na bázi titanu se běžně používají v různých průmyslových procesech, včetně aditivní výroby, práškové metalurgie a tepelného stříkání.

Zde jsou některé z hlavních typů prášků slitin na bázi titanu spolu s jejich primárními legujícími prvky:

  1. Prášek Ti-6Al-4V (Titan 6-4): Jedná se o jednu z nejpoužívanějších titanových slitin, která obsahuje 6 % hliníku a 4 % vanadu. Nabízí vynikající pevnost, odolnost proti korozi a biokompatibilitu, díky čemuž je vhodná pro letecký, lékařský a automobilový průmysl.
  2. Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242): Tato slitina obsahuje hliník, cín, zirkonium a molybden jako primární legující prvky. Poskytuje vysokou pevnost, houževnatost a odolnost proti tečení, často se používá v leteckých součástech.
  3. Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (Ti-6246): Podobná jako Ti-6242, ale s vyšším obsahem molybdenu pro zlepšenou pevnost a odolnost proti tečení, zejména při zvýšených teplotách.
  4. Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si (Ti-6242S): Tato varianta slitiny obsahuje malé množství křemíku pro zlepšenou svařitelnost a zlepšené mechanické vlastnosti, zejména ve svarech.
  5. Ti-3Al-2.5V (Ti-3-2.5): Obsahuje 3 % hliníku a 2,5 % vanadu. Nabízí dobrou svařitelnost, vysokou pevnost a vynikající odolnost proti korozi, běžně se používá v leteckém a námořním průmyslu.
  6. Ti-10V-2Fe-3Al (Ti-10-2-3): Tato slitina obsahuje vanad, železo a hliník a nabízí vysokou pevnost a houževnatost při zvýšených teplotách. Často se používá v leteckých součástech vystavených vysokému namáhání a teplotním podmínkám.

Toto jsou některé z hlavních typů prášků slitin na bázi titanu, z nichž každý má specifické složení přizpůsobené tak, aby splňovalo různé požadavky na použití.

Vysokoteplotní slitinový prášek

Prášek slitiny pro vysoké teploty se vztahuje na typ práškového materiálu složeného z různých legujících prvků, navrženého tak, aby odolával vysokým teplotám a drsným prostředím při zachování svých mechanických vlastností. Tyto prášky se běžně používají v aditivních výrobních procesech, jako je tavení práškového lože (jako je selektivní laserové tavení nebo tavení elektronovým paprskem), k výrobě dílů pro letecký, automobilový a další průmysl, kde jsou nezbytné vysoké teploty a odolnost proti korozi.

Mezi některé běžné typy prášků slitin pro vysoké teploty patří:

  1. Slitiny na bázi niklu:
  2. Slitiny na bázi kobaltu:
    • Stellite
    • Haynes 188
  3. Slitiny na bázi železa:
    • Nerezová ocel 316L
    • Prášky z nástrojové oceli

Tyto prášky se často vybírají na základě specifických požadavků na použití, jako je teplotní odolnost, odolnost proti korozi, pevnost a další mechanické vlastnosti potřebné pro konečný díl.

Konstrukce systému atomizace kovů

Kompletní systém atomizace kovů se skládá z více subsystémů pro manipulaci s materiálem, tavení, atomizaci a zpracování prášku.

Subsystémy v zařízení pro atomizaci kovů

SubsystémRolePoužité vybavení
Manipulace s materiálemSkladování a dodávka vsázkyZásobníky, dopravníky, podavače
TáníTavení kovové slitiny do homogenní kapalinyIndukční pec, oblouková tavicí pec, tavení elektronovým paprskem
AtomizaceRozbití taveniny na jemné kapičkyAtomizační komora, plynové/vodní trysky
Manipulace s práškemSeparace, chlazení, sběr a skladováníCyklony, síta, dopravníky, zásobníky

Kritické faktory při navrhování systému atomizace kovů zahrnují:

  • Řízení procesních parametrů, jako je teplota, tlak plynu/vody, průtoky
  • Minimalizace turbulence taveniny před atomizací
  • Konstrukce trysek a rovnoměrné rozložení plynových/vodních paprsků
  • Řízení rychlosti chlazení pro požadovanou mikrostrukturu prášku
  • Efektivní separace prášku od atomizačního média
  • Zadržování jemných prášků a minimalizace nebezpečí
  • Kontrola kvality prostřednictvím laboratorního testování a odběrových míst

Specifikace zařízení pro atomizaci kovů

Technické specifikace se liší napříč různými kapacitními systémy od laboratorního měřítka po modely s vysokou produkcí.

Typické specifikace pro zařízení pro atomizaci kovů

ParametrTypický rozsah
Kapacita1 kg/h až 5000 kg/h
Výkon tavicí jednotky10 kW až 1 MW
Teplota500 °C až 2000 °C
Tlak5 bar až 4000 bar
Velikost trysky0,5 mm až 5 mm
Materiál tryskyKarbid wolframu, karbid křemíku
Velikost prášku10 μm až 250 μm
KrytNerezová ocel, legovaná ocel
Výška2 m až 10 m
Půdorys2 m x 2 m až 10 m x 4 m
Řídicí systémPLC, SCADA

Kapacita, tlakové hodnocení, teplotní rozsah a půdorys se zvyšují od laboratorních modelů po průmyslové výrobní systémy. K monitorování a regulaci kritických procesních parametrů jsou vyžadovány vysoce přesné ovládací prvky.

Konstrukční normy pro zařízení pro atomizaci kovů

Výrobci zařízení dodržují konstrukční kódy a normy pro kritické komponenty, aby byl zajištěn bezpečný a spolehlivý provoz.

Relevantní normy pro zařízení pro atomizaci kovů

KomponentPoužitelné normy
Tlakové nádobyASME SEC VIII Div 1, EN 13445, PD 5500
PotrubíASME B31.3, ANSI B16.5
Manipulace s práškemNFPA 654, EN 14460
TryskyASME MFC-7M
Ovládací prvkyIEC 61131, NFPA 79
StrukturálníAISC 360, EN 1993
Složení materiáluASTM, DIN, BS, UNS, EN

Dodržování norem souvisejících s tlakovými zařízeními, hořlavým prachem, ovládacími prvky, materiály a konstrukční výrobou je povinné. Dodavatelé musí mít systémy kvality a razítka kódů, jako je ASME U nebo označení CE.

Použití prášků pro atomizaci kovů

Jedinečné vlastnosti prášků pro atomizaci kovů je činí vhodnými pro některé klíčové aplikace:

Hlavní aplikace práškově atomovaných kovů

aplikacePoužité slitinyVýhody
Vstřikování kovůNerezová ocel, nástrojová ocel, měďVysoce přesné, složité díly
Aditivní výrobaSlitiny titanu, hliníku a nikluVlastní slitiny, minimální odpad
Tepelně stříkané povlakyMolybden, měď, slitiny železaOchrana proti opotřebení a korozi
Prášková metalurgieŽelezo, těžké slitiny wolframuPorézní díly, magnety
AerospaceNiklové superslitinyVysoce pevné díly motoru
BiomedicínaTitan, kobaltový chromImplantáty pro náhradu kloubů

Mikrostruktura a tvar částic ovlivňují stlačitelnost, tekutost, zhutňování a odezvu při slinování během výroby dílů. Prášky atomizované plynem se sférickou morfologií nabízejí nejlepší výkon.

Výrobci zařízení pro atomizaci kovů

Někteří přední globální výrobci zařízení pro atomizaci kovů napříč malými, středními a velkými kapacitami jsou:

Významní výrobci zařízení pro atomizaci kovů

SpolečnostUmístěníKapacity
MET3DPČínaLaboratorní, pilotní, výrobní měřítko
EIGUSAMalá až vysoká kapacita
Vakuové technologie ALDNěmeckoMalé laboratorní jednotky
TLS Technik GmbHNěmeckoStřední kapacita
Technologie materiálů SandvikŠvédskoVelké výrobní systémy

Renomovaní výrobci mají desítky let zkušeností s navrhováním přizpůsobených systémů pro různé skupiny slitin a požadavky na prášek. Nabízejí také pomocná zařízení, jako jsou síta, mlýny, metalografické testery.

Cenové rozpětí standardních modelů zařízení pro atomizaci kovů

KapacitaCenové rozpětí
Laboratorní měřítko (1-5 kg/h)100 000 až 250 000 USD
Pilotní měřítko (10-50 kg/h)500 000 až 1,5 milionu USD
Výrobní měřítko (200+ kg/h)2 miliony až 5 milionů USD

Větší výrobní kapacity s více atomizačními proudy, většími tavicími/topnými jednotkami, špičkovými ovládacími prvky a systémy pro manipulaci s práškem jsou nákladnější. Na ceny mají vliv také požadavky na umístění a konkrétní místo.

Jak vybrat dodavatele zařízení pro atomizaci kovů

Důležité faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru dodavatele zařízení pro atomizaci kovů:

Kritéria výběru pro dodavatele zařízení pro atomizaci kovů

ParametrPodrobnosti
ZažítLéta v podnikání, počet dodaných instalací
SchopnostiOdbornost zaměstnanců, technologické portfolio, zařízení pro výzkum a vývoj
FlexibilitaPřizpůsobení tak, aby splňovalo požadavky na produkt
Dodržování noremCertifikace jako ISO, průmyslové normy
Poprodejní servisPodpora instalace, školení, smlouvy o údržbě
NákladyCenové modely, celkové náklady na vlastnictví
DodávkaDodací lhůta, doprava, připravenost místa
UmístěníZeměpisná blízkost pro podporu

Hledejte zavedeného hráče s osvědčenými zkušenostmi napříč různými kovy, měřítkem a specifikacemi prášku. Ujistěte se, že nabízejí flexibilní řešení přizpůsobená vašim potřebám. Před nákupem si projděte náklady na údržbu, dostupnost náhradních dílů a záruky.

Instalace systému pro atomizaci kovů

Zařízení pro atomizaci kovů vyžaduje pečlivé plánování místa a instalaci. Níže jsou uvedeny některé klíčové pokyny:

Kontrolní seznam instalace zařízení pro atomizaci kovů

AktivitaPodrobnosti
Plánování místaZajistěte dostatečný prostor, inženýrské sítě, sekundární zadržování
Stavební práceBetonový základ, stěny, drenážní práce
MontážSestavte subsystémy podle výkresů
Komunální službyElektrické, procesní voda, inertní plynové vedení
VentilaceOdsávání výparů, HEPA filtrace
Uvedení do provozuSuché a mokré testování, zkušební běhy prášku
BezpečnostIntegrujte bezpečnostní blokování, alarmy
DokumentaceProvozní manuály, výkresy P&ID, kontrolní zprávy
Školení obsluhyŠkolení ve třídě a praktické školení

Správné inženýrské sítě, bezpečnostní systémy, konstrukce pro zadržování a školení obsluhy pomáhají zajistit hladký start a bezpečný provoz. Dodavatelé poskytují technickou podporu během instalace a uvedení do provozu.

Jak ovládat systém atomizace kovů

Konzistentní prášek závisí na stabilním provozu podle standardních postupů:

Směrnice pro provoz zařízení pro atomizaci kovů

AktivitaPokyny
SpuštěníZapněte spotřebiče, spusťte proplachovací cykly, předehřejte trysky
TáníNaplňte vsázku, nechte dostatečně dlouho roztát
AtomizaceOtevřete plynové/vodní ventily na jmenovitý tlak
MonitorováníSledujte rozstřikový obrazec trysek, upravte parametry
VypnutíZastavte atomizaci, nechte taveninu ztuhnout před vypuštěním
Manipulace s práškemS horkým práškem zacházejte opatrně, zabraňte vniknutí vzduchu
ÚdržbaZkontrolujte spotřební díly, udržujte zásoby náhradních dílů
BezpečnostUjistěte se, že blokování a ventilace fungují
Kontroly kvalityOdebírejte vzorky pro analýzu velikosti, morfologie a chemického složení

Je nutné průběžné sledování provozních proměnných, jako je teplota, tlak, průtok vody/plynu. Je třeba přísně dodržovat plány údržby a standardní provozní postupy.

Požadavky na údržbu zařízení pro atomizaci kovů

Rutinní údržba je nezbytná pro maximalizaci životnosti a výkonu zařízení.

Kontrolní seznam údržby zařízení pro atomizaci kovů

SubsystémČinnosti údržbyFrekvence
Tavicí jednotkaZkontrolujte indukční cívky, nabíjecí materiály, izolaciMěsíční
TryskyZkontrolujte stav otvorů, vyměňte trysky500 cyklů
Atomizační komoraZkontrolujte stav žáruvzdorného materiálu6 měsíců
PlynovodyKontrola těsnosti, kalibrace průtoku3 měsíce
Vodovodní potrubíKontrola těsnění, ventilů, čerpadelMěsíční
Ovládací prvkyKalibrace senzorů, testování blokování3 měsíce
Odsávání výparůKontrola filtrů, potrubíTýdenní
Manipulace s práškemKontrola nádob, těsnění, těsněníTýdenní

Kritické spotřební náhradní díly, jako jsou indukční cívky, trysky, těsnění, vyžadují plánování zásob, aby se zabránilo prostojům. Doporučují se roční smlouvy o údržbě s dodavateli.

atomizace kovu

Výhody a omezení atomizace kovů

Výhody a omezení procesu atomizace kovů

VýhodyOmezení
Přesná kontrola velikosti a morfologie částicVyšší kapitálové a provozní náklady
Možnost vlastních slitin a mikrostrukturOmezená produktivita pro menší jednotky
Požaduje se minimální přehřátí taveninyReaktivní slitiny vyžadují inertní plyn
Nižší oxidace ve srovnání s atomizací plynemNepravidelný tvar prášku s atomizací vodou
Vhodné pro reaktivní slitiny s použitím inertního plynuVyžaduje pomocné zařízení pro manipulaci s práškem
Téměř tvarované díly z práškůBezpečnostní rizika jemných pyroforních prášků vyžadují opatření

Proces je nejvhodnější pro malé dávky specializovaných prášků navzdory vyšším nákladům. Pro manipulaci s reaktivními jemnými kovovými prášky jsou nezbytné bezpečnostní postupy. Větší výrobní modely nabízejí lepší úspory z rozsahu pro aplikace s velkým objemem.

FAQ

Otázka: Jaký je rozdíl mezi atomizací plynem a atomizací vodou?

Odpověď: Atomizace plynem používá inertní plyny při nižších tlacích k výrobě jemnějších a sféričtějších částic prášku ve srovnání s atomizací vodou, která používá vodu při ultra vysokých tlacích pro vyšší propustnost, ale nepravidelné tvary prášku.

Otázka: Jaké velikosti částic lze dosáhnout atomizací kovů?

Odpověď: Velikosti částic v rozsahu od přibližně 10 mikronů do 250 mikronů lze vyrobit v závislosti na metodě a provozních parametrech. Atomizace plynem může produkovat jemnější prášky v rozsahu 10-100 mikronů.

Otázka: Jaké kovy lze atomizovat na prášky?

Odpověď: Lze atomizovat většinu slitinových systémů včetně ocelí, hliníku, titanu, niklu, kobaltu, slitin mědi. Žáruvzdorné kovy s velmi vysokými body tání se obtížně atomizují.

Otázka: Kolik stojí systém zařízení pro atomizaci kovů?

Odpověď: Náklady se pohybují od přibližně 100 000 USD za laboratorní jednotky až po několik milionů dolarů za velké průmyslové systémy, v závislosti na kapacitě, automatizaci a požadavcích na přizpůsobení.

Otázka: Jaká bezpečnostní opatření jsou vyžadována pro atomizaci kovů?

Odpověď: Mezi klíčové požadavky patří ventilované kryty, cykly proplachování inertním plynem, bezpečnostní blokování, adekvátní zadržovací systémy pro jemné pyroforické kovové prášky a osobní ochranné prostředky.

Otázka: Co určuje distribuci velikosti částic atomizovaného prášku?

Odpověď: Velikost částic je ovlivněna faktory, jako je rychlost toku taveniny, tlak atomizačního plynu/vody, konstrukce trysky, teplota taveniny a rychlost chlazení. Optimalizace těchto parametrů je klíčová pro požadovanou distribuci velikosti.

Otázka: Jaké jsou hlavní aplikace prášku z atomizace kovů?

Odpověď: Klíčové aplikace jsou vstřikování kovů, aditivní výroba včetně 3D tisku, povlakování termickým nástřikem, lisování a slinování práškové metalurgie, letecké součásti, biomedicínské implantáty.

Otázka: Jak často je vyžadována údržba zařízení pro atomizaci kovů?

Odpověď: Doporučuje se rutinní preventivní údržba každých několik měsíců u subsystémů, jako jsou plynovody, vodovody, trysky, indukční cívky a bezpečnostní blokování, aby se maximalizoval výkon. Spotřební materiál může vyžadovat výměnu každých několik set cyklů v závislosti na použití.

Závěr

Atomizace kovů převádí slitiny na jemné sférické nebo nepravidelné prášky s jedinečnými vlastnostmi přizpůsobenými náročným aplikacím napříč průmyslovými odvětvími. Atomizace plynem umožňuje jemnější kontrolu nad velikostí a tvarem částic ve srovnání s atomizací vodou s vyšším objemem.

Pro optimální výkon je vyžadováno pečlivé navrhování subsystémů pro manipulaci s materiálem, tavení, atomizaci a sběr prášku. Renomovaní dodavatelé poskytují přizpůsobitelné zařízení od malých systémů výzkumu a vývoje po velké průmyslové kapacity.

Správná instalace, bezpečnostní prvky, školení obsluhy a běžná údržba jsou nezbytné pro maximalizaci výroby, účinnosti a bezpečnosti při provozu jednotek pro atomizaci kovů. Atomizované kovové prášky umožňují výrobu vysoce výkonných součástí, které by bylo jinak obtížné vyrobit konvenčními metalurgickými postupy.

znát více procesů 3D tisku

Sdílet na

Facebook
Cvrlikání
LinkedIn
WhatsApp
E-mailem

MET3DP Technology Co., LTD je předním poskytovatelem řešení aditivní výroby se sídlem v Qingdao v Číně. Naše společnost se specializuje na zařízení pro 3D tisk a vysoce výkonné kovové prášky pro průmyslové aplikace.

Dotaz k získání nejlepší ceny a přizpůsobeného řešení pro vaše podnikání!

Související články

Získejte Metal3DP
Produktová brožura

Získejte nejnovější produkty a ceník