Atomiseur de gaz

Table des matières

équipement d'atomisation du gaz produit des poudres métalliques fines et sphériques avec une distribution granulométrique contrôlée, essentielle pour l'AM des métaux, la pulvérisation thermique, le MIM et d'autres applications de métallurgie des poudres. Ce guide couvre les principes du processus, les types d'atomiseurs, les composants du système, les paramètres de fonctionnement, les fabricants et l'évaluation comparative.

équipement d'atomisation du gaz Aperçu du processus

L'atomisation au gaz utilise l'énergie cinétique de jets de gaz à grande vitesse pour désintégrer les flux de métal en fusion en fines gouttelettes qui se solidifient rapidement en poudre :

PrincipeDécomposition d'un flux de métal en fines gouttelettes par impaction de gaz
Types de gazAzote, Argon
Types de métauxAlliages de nickel, de fer et de cobalt
BalancesLaboratoire, pilote, industriel
Caractéristiques de la poudreDSP contrôlée, sphéricité élevée, uniformité de la chimie de surface
Taille des particules3 microns à 120 microns
ProduitsPoudres d'alliage, alliages maîtres
IndustriesMétal AM, MIM, Revêtements

Les poudres atomisées au gaz permettent un contrôle précis des propriétés, mais nécessitent des investissements plus importants que les autres techniques d'atomisation.

équipement d'atomisation du gaz

équipement d'atomisation du gaz Les types

AtomiseurDétails
Couplage étroitL'intégration de la buse et du gaz permet d'obtenir des poudres très fines de 20 microns.
Chute libreLe flux de métal en fusion tombe à travers la chambre à gaz pour un fonctionnement sans support
RotaryPerformance fiable pour les aciers fortement alliés grâce à des tubes rotatifs de coulée de métal

Modèles émergents

L'atomisation en grappe à buses multiples et les atomiseurs centrifuges augmentent la productivité. L'atomisation par ultrasons et les atomiseurs à gaz à induction par électrode simplifient la production de poudres en chute libre.

Composants du système

Les modules clés des systèmes complets d'atomisation de gaz industriels sont les suivants

ComposantRôle
Four de fusionFusion par induction de métaux à l'état de surchauffe
Assemblage de la buseContrôle l'injection de métal en fusion dans la chambre à gaz
Contrôle du gazRégulation du type de gaz, de la pression et de la dynamique du débit
Solidification des gouttelettesLe refroidissement rapide transforme les gouttelettes en poudres
Système de collecteLe tamisage permet de séparer la poudre en fonction de la taille des particules
BaghouseCapture des particules ultrafines solidifiées dans les gaz d'échappement
RecyclageRéintroduit le gaz inutilisé et les particules surdimensionnées

Une surveillance précise et un contrôle en retour étroitement intégré entre les modules ci-dessus sont essentiels pour assurer la constance de la qualité de la poudre.

Paramètres du processus

ParamètresGamme typiqueImpact
Température du métal30-100°C surchauffeFluidité, oxydation de surface
Taille de l'orifice de la buse2mm-6mmTaille des gouttelettes, dynamique de l'écoulement
Type de gazN2, ArTaux de refroidissement, chimie des surfaces
Pression du gaz5-15 bargDistribution de la taille des particules
Débit de gaz0,1-3 m3/minEfficacité de l'atomisation et rendement
Hauteur de chute2-10mTemps de solidification et caractéristiques de la poudre

Les relations interdépendantes entre ces paramètres nécessitent une optimisation empirique guidée par des modèles informatiques pour répondre aux exigences en matière de poudre.

équipement d'atomisation du gaz Fournisseurs

EntreprisePlage de capacitéEstimation des coûts
AP&C10kg/heure - 300kg/heure$750 000-$4 millions
PSI25kg/heure - 500kg/heure$950,000-$6 millions
Gasbarre50kg/heure - 1000kg/heure$1,2 million - $8 million
Groupe Buhler500 kg/heure - 35 000 kg/heure$6 millions d'euros

Des échelles de production plus importantes entraînent des prix exponentiellement plus élevés. D'importants travaux d'ingénierie sur mesure sont nécessaires.

Évaluation comparative

Atomiseur à couplage étroitAtomiseur à chute libre
Coût de l'investissementHautMoyen
ComplexitéHaut - Conception intégrée buse-gazMoyen - Composants découplés
MaintenanceDéfi - Manipulation de l'ensemble du navirePlus facile - Pièces modulaires
Productivité pour les poudres finesPlus élevéMoyen
Flexibilité des matériauxMoyen - Limité par les risques de colmatage des busesÉlevé - architecture ouverte
Surveillance des processusContrôle étroit des processusS'appuie davantage sur la caractérisation

Principaux enseignements

  • La précision de l'ingénierie des particules et la grande flexibilité font de l'atomisation du gaz une technique puissante mais coûteuse.
  • La modélisation et le contrôle intégrés permettent d'obtenir des poudres de qualité avec des spécifications étroites
  • L'évolutivité reste une limitation essentielle pour les atomiseurs de gaz de petite, moyenne et grande taille.
équipement d'atomisation du gaz

FAQ

Q : Quelle est la taille des systèmes d'atomisation à gaz les mieux adaptés aux besoins en poudre pour l'AM des métaux ?

R : Les atomiseurs de laboratoire de 1 à 5 kg/heure conviennent à la recherche et au développement. Pour la production commerciale de métaux par AM, les atomiseurs de 50 à 200 kg/heure permettent d'équilibrer le débit, le coût et la qualité de la poudre.

Q : Quelle pression de gaz est généralement utilisée pour l'atomisation ?

R : La plupart des atomiseurs à gaz fonctionnent à des pressions comprises entre 5 et 12 bar. Des pressions plus élevées permettent d'obtenir des poudres plus fines, mais nécessitent des cuves plus lourdes. L'argon permet une extraction de chaleur plus rapide que l'azote.

Q : Quelle est la taille des particules d'un atomiseur de gaz ?

R : Les atomiseurs à buse à couplage étroit de pointe ont démontré une production cohérente de poudres métalliques approchant les 15-20 microns tout en conservant des pourcentages de rendement raisonnables.

Q : Quels sont les métaux qui ne conviennent pas à la pulvérisation de gaz ?

R : Les alliages très réactifs comme le titane et les alliages d'aluminium posent des problèmes d'oxydation et risquent d'obstruer les buses. La fusion en crâne par induction permet d'atténuer ces problèmes.

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