Equipos atomizadores de gas

Índice

equipo atomizador de gas produce polvos metálicos finos y esféricos con una distribución controlada del tamaño de las partículas, fundamentales en las aplicaciones de AM metálica, pulverización térmica, MIM y otras aplicaciones pulvimetalúrgicas. Esta guía abarca los principios del proceso, los tipos de atomizadores, los componentes del sistema, los parámetros de funcionamiento, los fabricantes y la evaluación comparativa.

equipo atomizador de gas Resumen del proceso

La atomización con gas utiliza la energía cinética de chorros de gas a alta velocidad para desintegrar corrientes de metal fundido en finas gotitas que se solidifican rápidamente y se convierten en polvo:

PrincipioRotura de la corriente de metal en finas gotas por impacto de gas
Tipos de gasNitrógeno, Argón
Tipos de metalAleaciones de níquel, hierro y cobalto
EscalasLaboratorio, Piloto, Industrial
Atributos del polvoPSD controlada, alta esfericidad, uniformidad química superficial
Tamaño de las partículasDe 3 micras a 120 micras
ProductosPolvos de aleación, Aleaciones maestras
IndustriasMetal AM, MIM, Recubrimientos

Los polvos atomizados con gas ofrecen un control preciso de las propiedades, pero requieren una mayor inversión de capital que otras técnicas de atomización.

equipo atomizador de gas

equipo atomizador de gas Tipos

AtomizadorDetalles
Acoplamiento cortoLa integración de boquilla y gas permite polvos muy finos de 20 micras
Caída libreLa corriente de metal fundido cae a través de la cámara de gas para un funcionamiento sin apoyo
RotaryRendimiento fiable para aceros de alta aleación mediante tubos giratorios de colada metálica

Diseños emergentes

La atomización en racimo con boquillas múltiples y los atomizadores centrífugos aumentan la productividad. La atomización ultrasónica y los atomizadores de gas por inducción de electrodos simplifican la producción de polvo de caída libre.

Componentes del sistema

Los módulos clave de los sistemas completos de atomización de gases industriales incluyen:

ComponentePapel
Horno de fusiónFusión por inducción de metales hasta el recalentamiento
Conjunto de boquillaControla la inyección de metal fundido en la cámara de gas
Control del gasRegula el tipo de gas, la presión y la dinámica del flujo
Solidificación de gotasEl enfriamiento rápido transforma las gotas en polvo
Sistema de recogidaEl tamizado separa el polvo por tamaño de partícula
Filtro de mangasCaptura partículas ultrafinas solidificadas de los gases de escape
ReciclajeReintroduce gas no utilizado y partículas de gran tamaño

Una supervisión precisa y un control de retroalimentación estrechamente integrado entre los módulos anteriores son fundamentales para la consistencia de la calidad del polvo.

Parámetros del proceso

ParámetroAlcance típicoImpacto
Temperatura del metalRecalentamiento 30-100°CFluidez, oxidación superficial
Tamaño del orificio de la boquilla2mm-6mmTamaño de las gotas, dinámica del flujo
Tipo de gasN2, ArVelocidad de enfriamiento, química de superficie
Presión del gas5-15 bargDistribución granulométrica
Caudal de gas0,1-3 m3/minEficacia y rendimiento de la atomización
Altura de caída2-10mTiempo de solidificación y características del polvo

Las relaciones interdependientes entre estos parámetros hacen necesaria una optimización empírica guiada por modelos computacionales para alcanzar los requisitos de polvo.

equipo atomizador de gas Proveedores

EmpresaRango de capacidadEstimación de costes
AP&C10 kg/hora - 300 kg/hora$750.000-$4 millones
PSI25 kg/hora - 500 kg/hora$950.000-$6 millones
Gasbarre50 kg/hora - 1000 kg/hora$1,2 millones - $8 millones
Grupo Buhler500 kg/hora - 35.000 kg/hora$6 millones+

Las mayores escalas de producción conllevan precios exponencialmente más elevados. Se requiere una importante ingeniería personalizada.

Evaluación comparativa

Atomizador de acoplamiento cortoAtomizador de caída libre
Coste de la inversiónAltaMedio
ComplejidadAlta - Diseño integrado boquilla-gasMedio - Componentes desacoplados
MantenimientoDesafío - Manipulación de buques enterosMás fácil - Piezas modulares
Productividad para polvos finosMás altoMedio
Flexibilidad del materialMedia - Limitada por el riesgo de obstrucción de las boquillasAlta - arquitectura abierta
Supervisión de procesosControl estricto del procesoSe basa más en la caracterización

Principales conclusiones

  • La ingeniería de partículas de precisión con amplia flexibilidad hace de la atomización con gas una técnica potente pero costosa
  • El modelado y la supervisión integrados permiten obtener polvos de calidad con especificaciones estrechas
  • La escalabilidad sigue siendo una limitación clave en los atomizadores de gas pequeños, medianos y grandes
equipo atomizador de gas

Preguntas frecuentes

P: ¿Qué tamaño de sistemas de atomización con gas son los más adecuados para las necesidades de polvo metálico de AM?

R: Los atomizadores de laboratorio de sobremesa de 1-5 kg/hora son adecuados para I+D. Para la producción comercial de AM metálica, los atomizadores de 50-200 kg/hora equilibran las necesidades de rendimiento, coste y calidad del polvo.

P: ¿Qué presión de gas se utiliza normalmente en la atomización?

R: La mayor parte de la atomización con gas se basa en presiones de 5-12 barg. Las presiones más altas facilitan polvos más finos pero requieren recipientes más pesados. El argón permite una extracción de calor más rápida que el nitrógeno.

P: ¿Qué tamaño de partícula puede alcanzar el atomizador de gas?

R: Los atomizadores de boquilla de acoplamiento estrecho más avanzados han demostrado una producción constante de polvos metálicos de entre 15 y 20 micras, manteniendo unos porcentajes de rendimiento razonables.

P: ¿Qué metales no son adecuados para la atomización con gas?

R: Las aleaciones altamente reactivas, como las de titanio y aluminio, plantean problemas de oxidación y riesgo de obstrucción de la boquilla. La fusión en cráneo por inducción ayuda a mitigar estos problemas.

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