Specificaties van apparatuur voor metaalverneveling

Metaal verstuiving is een productieproces waarbij metaallegeringen in fijn poeder worden omgezet. Het omvat het smelten van het metaal en het in druppels breken met behulp van gas- of waterverneveling. De druppels stollen snel tot poederdeeltjes met aangepaste groottebereiken.

Metaalverstuivingspoeder heeft unieke eigenschappen en wordt gebruikt in industrieën zoals de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, biomedische industrie, 3D-printing en nog veel meer. Dit artikel geeft een uitgebreid overzicht van metaalverstuivingsapparatuur.

Overzicht van het metaalvernevelingsproces

Metaalverneveling maakt gebruik van fysieke processen om fijne metaalpoeders te produceren met nauwkeurige controle over de deeltjesgrootte, morfologie en microstructuur. Hier zijn de belangrijkste aspecten van het metaalvernevelingsproces:

Het uitgangspunt is het aanvoeren van metaallegeringen in draad- of staafvorm naar een smeltunit. Het smeltbad wordt vervolgens onderworpen aan gas- of waterstralen met hoge snelheid, waardoor het in een straal van metaaldruppeltjes uiteenvalt. Terwijl de druppeltjes snel afkoelen, stollen ze tot fijne bolvormige poederdeeltjes.

Door procesparameters zoals gasdruk, smeltstroomsnelheid en afkoelsnelheid te controleren, kunnen poeders worden aangepast wat betreft vloeibaarheid, dichtheid, groottebereik, morfologie en microstructuur.

Soorten metaalvernevelingsapparatuur

Er zijn twee hoofdtypen verstuivingsapparatuur. VIGA (Vacuum Inductie Inert Gas Verstuiving) en EIGA (elektrode-inductiegasverstuiving) apparatuur.

VIGA (Vacuüm Inductie Inert Gas Verstuiving) Apparatuur

VIGA-apparatuur heeft een breed toepassingsgebied, voornamelijk voor de productie van hoogwaardige poedermaterialen op basis van ijzer, nikkel, kobalt, aluminium, koper en andere geavanceerde legeringen. Het wordt veel gebruikt in de ruimtevaart, gezondheid, gereedschap, auto's, machines, elektronica, nieuwe energie en andere gebieden en is ook geschikt voor additive manufacturing (3D-printen), smeltende depositie, lasercladding, thermisch spuiten, poedermetallurgie, heet isostatisch persen en andere geavanceerde productieprocessen.

EIGA (elektrode-inductiegasverstuiving) apparatuur

EIGA-apparatuur wordt voornamelijk gebruikt voor actieve en vuurvaste metaal- of legeringspoeders, zoals titanium en titaniumlegeringen, superlegeringen, platina-rhodiumlegeringen, intermetallische verbindingen, enz. De poeders worden op grote schaal toegepast in selectief lasersmelten, afzetting door lasersmelten, smelten van geselecteerde gebieden met elektronenbundels, poedermetallurgie, enz.

Metaalpoeder geproduceerd door Metal Atomization Equipment

Aluminiumgebaseerd legeringspoeder

Aluminiumlegeringspoeder verwijst naar fijn verdeelde deeltjes die voornamelijk bestaan uit aluminium, samen met andere legeringselementen gemengd in poedervorm. Deze legeringselementen worden toegevoegd om de eigenschappen van aluminium te wijzigen voor specifieke toepassingen. Poeders van aluminiumlegeringen worden vaak gebruikt in verschillende industriële processen, waaronder additieve productie, metaalspuitgieten, poedermetallurgie en thermisch spuiten.

Hier zijn enkele van de belangrijkste soorten op aluminium gebaseerde legeringspoeders, samen met hun primaire legeringselementen:

1. Aluminium 6061: Bevat magnesium en silicium als primaire legeringselementen. Het biedt goede lasbaarheid, hoge sterkte en uitstekende corrosiebestendigheid.
2. Aluminium 7075: Versterkt met zink als het primaire legeringselement, samen met koper, magnesium en chroom. Het staat bekend om zijn hoge sterkte-gewichtsverhouding en wordt vaak gebruikt in ruimtevaarttoepassingen.
3. Aluminium 2024: Bevat koper als het primaire legeringselement, samen met mangaan en magnesium. Biedt uitstekende weerstand tegen vermoeiing en wordt gebruikt in structurele toepassingen die een hoge sterkte en bewerkbaarheid vereisen.
4. Aluminium 5052: Bevat magnesium als het primaire legeringselement, met chroom en mangaan. Het staat bekend om zijn uitstekende corrosiebestendigheid in maritieme omgevingen en wordt vaak gebruikt bij de fabricage van plaatmetaal.
5. Aluminium 5083: Bestaat voornamelijk uit magnesium en biedt een uitstekende weerstand tegen corrosie, vooral in zeewater. Wordt gebruikt in scheepvaarttoepassingen vanwege de hoge sterkte en lasbaarheid.

Dit zijn enkele van de belangrijkste soorten poeders van aluminiumlegeringen, elk met specifieke samenstellingen om te voldoen aan verschillende toepassingsvereisten.

Op titanium gebaseerd legeringspoeder

Titaanlegeringspoeder verwijst naar fijn verdeelde deeltjes die voornamelijk bestaan uit titanium, samen met andere legeringselementen gemengd in poedervorm. Deze legeringselementen worden toegevoegd om de eigenschappen van titanium te wijzigen voor specifieke toepassingen. Titaanlegeringspoeders worden vaak gebruikt in verschillende industriële processen, waaronder additieve productie, poedermetallurgie en thermisch spuiten.

Hier volgen enkele van de belangrijkste soorten legeringspoeders op basis van titanium, samen met hun primaire legeringselementen:

1. Ti-6Al-4V-poeder (Titaan 6-4): Dit is een van de meest gebruikte titaanlegeringen, met 6% aluminium en 4% vanadium. Het biedt uitstekende sterkte, corrosiebestendigheid en biocompatibiliteit, waardoor het geschikt is voor ruimtevaart, medische toepassingen en toepassingen in de auto-industrie.
2. Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242): Deze legering bevat aluminium, tin, zirkonium en molybdeen als primaire legeringselementen. Het biedt hoge sterkte, taaiheid en kruipweerstand, vaak gebruikt in ruimtevaartonderdelen.
3. Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (Ti-6246): Vergelijkbaar met Ti-6242 maar met een hoger molybdeengehalte voor betere sterkte en kruipweerstand, vooral bij hoge temperaturen.
4. Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si (Ti-6242S): Deze legering bevat een kleine hoeveelheid silicium voor betere lasbaarheid en betere mechanische eigenschappen, vooral in lasverbindingen.
5. Ti-3Al-2,5V (Ti-3-2,5): Bevat 3% aluminium en 2,5% vanadium. Het biedt een goede lasbaarheid, hoge sterkte en uitstekende weerstand tegen corrosie, vaak gebruikt in de ruimtevaart en maritieme toepassingen.
6. Ti-10V-2Fe-3Al (Ti-10-2-3): Deze legering bevat vanadium, ijzer en aluminium en biedt een hoge sterkte en taaiheid bij hoge temperaturen. Het wordt vaak gebruikt in ruimtevaartonderdelen die worden blootgesteld aan hoge spanningen en hoge temperaturen.

Dit zijn enkele van de belangrijkste soorten legeringspoeders op basis van titanium, elk met specifieke samenstellingen om te voldoen aan verschillende toepassingsvereisten.

Legeringspoeder voor hoge temperaturen

Poeder van legeringen voor hoge temperaturen verwijst naar een type materiaal in poedervorm samengesteld uit verschillende legeringselementen, ontworpen om bestand te zijn tegen hoge temperaturen en ruwe omgevingen met behoud van hun mechanische eigenschappen. Deze poeders worden vaak gebruikt in additieve fabricageprocessen zoals poederbedfusie (zoals selectief lasersmelten of smelten met elektronenbundels) om onderdelen te maken voor de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en andere industrieën waar hoge temperaturen en corrosiebestendigheid essentieel zijn.

Enkele veel voorkomende soorten legeringspoeders voor hoge temperaturen zijn:

1. Nikkellegeringen:
   • Inconel 625 poeder
   • Inconel 718 poeder
   • Hastelloy X poeder
2. Op kobalt gebaseerde legeringen:
   • Stelliet
   • Haynes 188
3. Legeringen op ijzerbasis:
   • Roestvrij staal 316L
   • Poeders van gereedschapsstaal

Deze poeders worden vaak gekozen op basis van de specifieke toepassingsvereisten zoals temperatuurbestendigheid, corrosiebestendigheid, sterkte en andere mechanische eigenschappen die nodig zijn voor het uiteindelijke onderdeel.

Ontwerp van metaalvernevelingssysteem

Een compleet metaalvernevelingssysteem bestaat uit meerdere subsystemen voor materiaalbehandeling, smelten, verneveling en poederverwerking.

Subsystemen in een metaalverstuivingsinstallatie

Kritische factoren bij het ontwerpen van een metaalvernevelingssysteem zijn onder meer:

• Controle van procesparameters zoals temperatuur, gas-/waterdruk en debieten
• Minimaliseren van smeltturbulentie vóór verneveling
• Mondstukontwerp en uniforme verdeling van gas-/waterstralen
• Koelsnelheidsregeling voor de gewenste poedermicrostructuur
• Efficiënte poederscheiding van verstuivingsmedium
• Insluiting van fijne poeders en minimaliseren van gevaren
• Kwaliteitscontrole door middel van laboratoriumtests en bemonsteringspunten

Specificaties van apparatuur voor metaalverneveling

Technische specificaties variëren per systeem met verschillende capaciteiten, van laboratoriumschaal tot modellen voor hoge productie.

Typische specificaties voor verstuivingsapparatuur voor metaal

De capaciteit, drukwaarde, temperatuurbereik en footprint nemen toe van laboratoriummodellen tot industriële productiesystemen. Er zijn zeer nauwkeurige controles nodig om kritische procesparameters te bewaken en te reguleren.

Ontwerpnormen voor apparatuur voor metaalverneveling

Fabrikanten van apparatuur volgen ontwerpcodes en normen voor kritische componenten om een veilige en betrouwbare werking te garanderen.

Relevante normen voor verstuivingsapparatuur voor metalen

Naleving van normen met betrekking tot drukapparatuur, brandbaar stof, bedieningselementen, materialen en structurele fabricage is verplicht. Leveranciers moeten over kwaliteitssystemen en codestempels zoals ASME U of CE-markering beschikken.

Toepassingen van metaalvernevelingspoeders

De unieke eigenschappen van metaalvernevelingspoeders maken ze geschikt voor een aantal belangrijke toepassingen:

Belangrijkste toepassingen van verstoven metaalpoeders

De microstructuur en deeltjesvorm beïnvloeden de samendrukbaarheid, vloeibaarheid, verdichting en sinterrespons tijdens het maken van onderdelen. Gasverstoven poeders met bolvormige morfologie bieden de beste prestaties.

Fabrikanten van metaalvernevelingsapparatuur

Enkele toonaangevende mondiale fabrikanten van metaalvernevelingsapparatuur met kleine, middelgrote en grote capaciteiten zijn:

Prominente fabrikanten van verstuivingsapparatuur voor metalen

Gerenommeerde fabrikanten hebben tientallen jaren ervaring met het ontwerpen van op maat gemaakte systemen voor verschillende legeringsgroepen en poedervereisten. Ze bieden ook hulpapparatuur zoals zeven, molens en metallografische testers.

Prijsklasse van standaard modellen verstuivingsapparatuur voor metaal

Grotere productiecapaciteiten met meerdere verstuivingsstromen, grotere smelt-/verwarmingseenheden, hoogwaardige bedieningselementen en poederverwerkingssystemen zijn duurder. Locatie- en locatiespecifieke vereisten hebben ook invloed op de prijs.

Hoe u een leverancier van metaalvernevelingsapparatuur kiest

Belangrijke factoren waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van een leverancier van metaalvernevelingsapparatuur:

Selectiecriteria voor leverancier van verstuivingsapparatuur voor metalen

Zoek naar een gevestigde speler met bewezen expertise op het gebied van verschillende metalen, schaal- en poederspecificaties. Zorg ervoor dat ze flexibele oplossingen bieden die zijn afgestemd op uw behoeften. Controleer vóór aankoop de onderhoudskosten, beschikbaarheid van reserveonderdelen en garanties.

Een metaalvernevelingssysteem installeren

Apparatuur voor metaalverneveling vereist een zorgvuldige planning en installatie van de locatie. Hieronder vindt u enkele belangrijke richtlijnen:

Checklist voor installatie van verstuivingsapparatuur

De juiste voorzieningen, veiligheidssystemen, insluitingsstructuren en training van operators zorgen voor een soepel opstarten en een veilige werking. Leveranciers bieden technische ondersteuning tijdens installatie en inbedrijfstelling.

Hoe een metaalvernevelingssysteem te bedienen

Poeder van constante kwaliteit is afhankelijk van een stabiele werking volgens standaardprocedures:

Richtlijnen voor het gebruik van verstuivingsapparatuur voor metalen

Continue monitoring van procesvariabelen zoals temperatuur, druk en water-/gasstroom is vereist. Onderhoudsschema's en standaardbedieningsprocedures moeten strikt worden gevolgd.

Onderhoudsvereisten voor apparatuur voor metaalverneveling

Routineonderhoud is essentieel voor het maximaliseren van de levensduur en prestaties van apparatuur.

Onderhoudscontrolelijst voor verstuivingsapparatuur voor metaal

Kritieke verbruiksartikelen zoals inductiespoelen, mondstukken en pakkingen vereisen voorraadplanning om stilstand te voorkomen. Jaarlijkse onderhoudscontracten met leveranciers zijn aan te raden.

Voordelen en beperkingen van metaalverneveling

Voordelen en beperkingen van het verstuivingproces van metaal

Het proces is ondanks de hogere kosten het meest geschikt voor kleine batches gespecialiseerde poeders. Veiligheidsprocedures voor het hanteren van reactieve fijne metaalpoeders zijn essentieel. Grotere productiemodellen bieden betere schaalvoordelen voor toepassingen met grote volumes.

FAQ

Vraag: Wat is het verschil tussen gasverneveling en waterverneveling?

A: Bij gasverneveling worden inerte gassen bij lagere drukken gebruikt om fijnere en meer bolvormige poederdeeltjes te produceren vergeleken met waterverneveling waarbij water bij ultrahoge druk wordt gebruikt voor hogere doorvoersnelheden maar onregelmatige poedervormen.

Vraag: Welke deeltjesgrootte kan worden bereikt met metaalverneveling?

A: Deeltjesgroottes variërend van ongeveer 10 micron tot 250 micron kunnen worden geproduceerd, afhankelijk van de methode en bedrijfsparameters. Gasverneveling kan fijnere poeders produceren in het bereik van 10-100 micron.

Vraag: Welke metalen kunnen tot poeders worden verneveld?

A: De meeste legeringssystemen, waaronder staal, aluminium, titanium, nikkel, kobalt en koperlegeringen, kunnen worden verstoven. Vuurvaste metalen met zeer hoge smeltpunten zijn moeilijk te verstuiven.

Vraag: Hoeveel kost een systeem voor metaalvernevelingsapparatuur?

A: De kosten variëren van ongeveer $100.000 voor laboratoriumeenheden tot enkele miljoenen dollars voor grote industriële systemen, afhankelijk van capaciteit, automatisering en aanpassingsvereisten.

Vraag: Welke veiligheidsmaatregelen zijn vereist voor metaalverneveling?

A: De belangrijkste vereisten zijn onder meer geventileerde behuizingen, spoelcycli met inert gas, veiligheidsvergrendelingen, adequate insluitingssystemen voor fijne pyrofore metaalpoeders en persoonlijke beschermingsmiddelen.

Vraag: Wat bepaalt de deeltjesgrootteverdeling van verstoven poeder?

A: De deeltjesgrootte wordt beïnvloed door factoren zoals de smeltstroomsnelheid, de verstuivingsgas-/waterdruk, het ontwerp van de spuitmond, de smelttemperatuur en de koelsnelheid. Het optimaliseren van deze parameters is essentieel voor de gewenste grootteverdeling.

Vraag: Wat zijn de belangrijkste toepassingen van metaalvernevelingspoeder?

A: De belangrijkste toepassingen zijn het spuitgieten van metalen, additieve productie inclusief 3D-printen, thermische spuitcoatings, persen en sinteren in de poedermetallurgie, ruimtevaartcomponenten en biomedische implantaten.

Vraag: Hoe vaak is onderhoud nodig voor metaalvernevelingsapparatuur?

A: Om de paar maanden wordt routinematig preventief onderhoud aanbevolen voor subsystemen zoals gasleidingen, waterleidingen, sproeiers, inductiespoelen en veiligheidsvergrendelingen om de prestaties te maximaliseren. Verbruiksartikelen moeten mogelijk om de paar honderd cycli worden vervangen, afhankelijk van het gebruik.

Conclusie

Metaalverneveling zet legeringen om in fijne bolvormige of onregelmatige poeders met unieke eigenschappen die zijn afgestemd op veeleisende toepassingen in verschillende industrieën. Gasverneveling maakt een fijnere controle over de deeltjesgrootte en -vorm mogelijk vergeleken met waterverneveling met een hoger volume.

Voor optimale prestaties is een zorgvuldig ontwerp van subsystemen voor materiaalbehandeling, smelten, verstuiving en poederopvang vereist. Gerenommeerde leveranciers leveren aanpasbare apparatuur, variërend van kleine R&D-systemen tot grote industriële capaciteiten.

Een juiste installatie, veiligheidsvoorzieningen, training van operators en routineonderhoud zijn essentieel om de productie, efficiëntie en veiligheid te maximaliseren bij het bedienen van metaalvernevelingsunits. De verstoven metaalpoeders maken de productie mogelijk van hoogwaardige componenten die anders moeilijk te produceren zijn via conventionele metallurgische routes.

ken meer 3D-printprocessen