Распыляемый металлический порошок - исчерпывающее руководство

Обзор

Атомизированный металл Порошок относится к металлическим порошкам, полученным путем распыления - процесса, при котором расплавленный металл превращается в мелкие капли, застывающие в порошковые частицы. Распыление позволяет получать металлические порошки с точными размерами, формой и химическим составом частиц.

Распыляемые металлические порошки находят широкое применение в производстве, 3D-печати, литье металлов под давлением, пайке, сварке, термическом напылении и т.д. В данной статье приводится подробное руководство по оборудованию для распыления металлов, включая типы, характеристики, области применения, технические характеристики, поставщиков, установку, эксплуатацию, техническое обслуживание и многое другое.

Типы оборудования для распыления металла

Характеристики распыленного металлического порошка

Области применения распыляемого металлического порошка

Технические характеристики оборудования для распыления металлического порошка

Поставщики и ценообразование

Цены на оборудование для атомизации металлов варьируются в широких пределах в зависимости от производительности, особенностей автоматизации, дополнительных систем, репутации бренда и других факторов. Бюджет на установку промышленного масштаба составляет не менее $250 000 - $1 млн.

Установка и оборудование

• Оборудование для распыления металла должно устанавливаться в хорошо проветриваемом, контролируемом по температуре и влажности производственном помещении.
• Обеспечить достаточное количество мостовых кранов, подъемников и такелажных приспособлений для установки и обслуживания оборудования.
• Убедитесь в наличии соответствующего электропитания, коммуникаций и подключения сжатого воздуха.
• Для монтажа, юстировки, тестирования и ввода в эксплуатацию оборудования привлекайте квалифицированный персонал.
• Проектирование фундаментов, анкерных болтов, площадок для оборудования для надежной установки.
• В комплект поставки входят воздуховоды для сбора пыли, циклоны и рукава для сбора распыленного металлического порошка.
• Установить средства безопасности, такие как датчики контроля загазованности, системы пожаротушения.
• Предусмотрите достаточно свободного пространства для перемещения материалов, рабочих процессов и доступа для технического обслуживания.

Эксплуатация и обслуживание

Правильная эксплуатация и профилактическое обслуживание в соответствии с рекомендациями производителя являются залогом максимального увеличения срока службы и производительности оборудования. Вести подробные журналы всех работ по техническому обслуживанию.

Выбор поставщика оборудования для распыления металлического порошка

Прежде чем вкладывать средства в оборудование для распыления металла, тщательно оцените поставщиков по указанным выше параметрам. При выборе следует взвесить такие факторы, как качество, надежность, сервис, а не низкая стоимость.

Плюсы и минусы атомизированной обработки металлов

Газовая атомизация

Плюсы

• Получение высокосферических, гладких порошков, идеально подходящих для AM, MIM и т.д.
• Возможность узкого распределения частиц по размерам
• Работает непрерывно с высокой производительностью
• Более низкие капитальные затраты по сравнению с распылением воды

Cons

• Ограничивается частицами меньшего размера, обычно менее 100 мкм
• Требуются большие объемы дорогостоящего инертного газа
• Уровень запыленности в рабочей зоне может быть высоким

Распыление воды

Плюсы

• Возможность получения широкого спектра размеров порошка, включая большие диаметры
• Более низкий расход газа по сравнению с распылением газа
• Более плотные порошки по сравнению с газовым распылением

Cons

• Меньше сферических частиц, больше сателлитов
• Необходима водоподготовка для распыления воды
• Возможны оксидные включения в результате контакта с водой

Центробежное распыление

Плюсы

• Простой механизм с минимальным набором функций
• Компактная конструкция с меньшими капитальными затратами
• Работает в полунепрерывном режиме с хорошей производительностью

Cons

• Ограниченный контроль над распределением частиц по размерам
• Неправильные, несферические формы частиц
• Риск загрязнения в результате износа диска с течением времени

Ограничения процессов атомизации металлов

• Высокая стоимость производства, особенно для очень тонких металлических порошков
• Ограничения на форму и размер частиц на основе методики
• ТребованиеСпециализированное оборудование с контролируемыми условиями
• Для получения чистых порошков необходимы исходные металлы высокой чистоты
• Пакетная работа в некоторых методах снижает производительность
• Для контроля размеров частиц часто требуется последующая обработка, например, просеивание
• Необходим высококвалифицированный персонал для эксплуатации оборудования

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Какие методы используются для классификации распыляемых металлических порошков по размеру частиц?

Общепринятые методы классификации распыляемых металлических порошков включают:

• Просеивание - стопка сит с уменьшающимся размером ячеек разделяет порошок на фракции
• Классификация воздуха - центробежные или циклонные сепараторы отделяют мелкие частицы от более крупных
• Элютрирование - противоточное псевдоожижение воздуха и воды позволяет мелким частицам переливаться под действием силы тяжести
• Седиментация - частицы оседают в жидкости со скоростью, зависящей от размера/плотности

Какие меры безопасности необходимо соблюдать при работе с распыляемыми металлическими порошками?

Основные меры безопасности при работе с распыляемыми порошками:

• Используйте СИЗ - перчатки, средства защиты глаз, фильтрующие маски для предотвращения контакта с кожей/глазами и вдыхания
• Продувка инертным газом для предотвращения окисления порошка и взрыва пыли
• Правильное заземление оборудования для работы с порошками для отвода статических зарядов
• Избегайте всех источников возгорания в зонах обработки порошка
• Установить пылеулавливающее оборудование для улавливания порошка, находящегося в воздухе
• Провести мониторинг воздуха на предмет содержания горючей пыли

Как обрабатываются и транспортируются распыляемые металлические порошки?

Типичные этапы обработки порошка:

• Собирается в барабанах под циклонными сепараторами или рукавными фильтрами
• Транспортируется в герметичных контейнерах для предотвращения контакта с кислородом
• Пневматическая подача азота или аргона по трубопроводам
• Перемещение в емкости для хранения порошка с помощью вакуумного отсоса
• Ручное зачерпывание/разгребание для небольших партий
• Автоматизированные механические конвейеры для больших объемов

Для предотвращения загрязнения порошки хранятся в герметичной упаковке до готовности к использованию.

Какие меры принимаются для предотвращения загрязнения при производстве металлического порошка методом распыления?

• Использование высокочистого сырья и материалов
• Поддерживать инертную атмосферу с помощью аргона/азота
• Не пропускать кислород и влагу благодаря герметичности
• Избегайте контакта порошка с металлом
• Частая очистка оборудования, контактирующего с порошком
• Удаление остатков масел и смазок с помощью растворителей
• Просеивание/классификация для выделения неоднородных частиц
• Анализ для выявления и устранения источников примесей

Каковы наиболее распространенные области применения порошков из нержавеющей стали, получаемых методом распыления?

Типичные области применения распыляемых порошков из нержавеющей стали:

• Аддитивное производство - селективное лазерное плавление, струйное нанесение связующего
• Литье металлов под давлением небольших сложных деталей
• Паяльные пасты и припои для соединения
• Прессование порошковой металлургии в пористые фильтры
• Производство самосмазывающихся подшипников
• Производство волокон из нержавеющей стали для текстиля
• Электроды для электрохимической обработки/разрядной обработки
• Производство порошковых красок и покрытий для нержавеющей стали

Как выбрать системы подачи инертного газа для газового распыления?

Учет требований к подаче инертного газа:

• Аргон предпочтительнее азота для реактивных металлов, таких как титан
• Резервуары для хранения газа большой емкости с резервными баллонами
• Уровень чистоты 99,99%+ для предотвращения загрязнения
• Регуляторы давления и расходомеры для контроля загазованности
• Использование систем рекуперации газа для минимизации отходов
• Подогрев газопроводов для предотвращения замерзания влаги
• Автоматизированная переналадка и контроль параметров газа
• Надлежащие сигнализации и блокировки для обеспечения газовой безопасности

Оптимизация характеристик распыляемых металлических порошков

Свойства распыленных металлических порошков могут быть оптимизированы путем управления параметрами процесса и условиями распыления:

Распределение частиц по размерам

Форма частиц

Чистота порошка

Плотность порошка

Оптимизация процесса распыления и этапов обработки порошка позволяет подобрать характеристики распыленных металлических порошков в соответствии с требованиями конкретного применения.

Новые тенденции в производстве распыляемых металлических порошков

К числу основных тенденций развития технологии производства распыляемых порошков относятся:

• Аддитивное производство стимулирует спрос на сферические сверхтонкие порошки размером менее 30 мкм. Новые сопла и методы распыления позволяют получать такие порошки.
• Автоматизация производства порошков с использованием концепций Индустрии 4.0, позволяющих осуществлять удаленный мониторинг, управление и производство на основе данных.
• Гибридные методы распыления, сочетающие в себе аспекты газового, водяного и центробежного распыления, обеспечивают лучший контроль частиц.
• Нагрев расплавленного металла с помощью микроволн обеспечивает более быстрый и равномерный нагрев перед распылением.
• Имитация и моделирование динамики образования капель, позволяющие лучше понять физику распыления.
• Разработка новых сплавов, специально предназначенных для применения в аддитивном производстве.
• Усовершенствованные системы обработки порошков с интегрированными системами просеивания, классификации и хранения.
• Непрерывные процессы производства порошка вместо серийных методов обеспечивают более высокую производительность.
• Усовершенствованные системы управления с использованием алгоритмов искусственного интеллекта и машинного обучения для автоматизированной оптимизации процесса распыления.
• Специализированные сопла для распыления газа, оптимизированные для работы с реактивными металлами, такими как титан и алюминиевые сплавы.
• Рециклинг и повторное использование порошков металлолома, полученного в процессе АМ, с помощью термической обработки.
• Методы контроля в процессе производства, такие как инфракрасная съемка, для улучшения контроля качества порошка.

Заключение

Атомизированные металлические порошки позволяют решать важнейшие задачи в автомобильной, аэрокосмической, медицинской промышленности, 3D-печати и других ключевых отраслях. В условиях растущего спроса на высококачественные порошки технология распыления металлов продолжает развиваться за счет новых инноваций в области интенсификации процесса, автоматизации, разработки сплавов и передовых методов определения характеристик. Внедрение последних достижений позволяет производителям порошковых материалов выпускать их более оперативно, экономично и устойчиво.

узнать больше о процессах 3D-печати