Системы распыления металлов
Оглавление
Распыление металла - это производственный процесс, в ходе которого металл превращается в порошок путем дробления расплавленного металла на мельчайшие капельки. Этот порошок может быть использован для изготовления деталей такими методами, как литье металла под давлением, горячее изостатическое прессование, аддитивное производство и другие. Системы распыления металлов оборудование, используемое для осуществления этого процесса.
Обзор систем распыления металлов
Системы распыления металла состоят из механизмов для расплавления металлической массы, подачи расплавленного металла в зону распыления, дробления металла на мелкие капли и сбора затвердевшего порошка. Основные компоненты включают печи, промковши, механизмы подачи, распылители, охлаждающие камеры, циклонные сепараторы, рукавные фильтры и системы сбора порошка.
Существует два основных типа систем распыления:
- Газовое распыление - использование газа под высоким давлением для разделения потока расплавленного металла
- Распыление воды - использование воды под высоким давлением для разрушения расплавленного металла
При газовом распылении получаются в среднем более тонкие порошки, в то время как при водяном распылении производительность выше. Оба метода могут обеспечить достаточно высокую производительность в зависимости от конструкции и рабочих параметров.
системы распыления металлов Состав
| Компонент | Описание |
|---|---|
| Печь | Переплавляет металлические массы в жидкое состояние с помощью индукции, сжигания и т.д. Распространенными типами являются индукционные печи, электродуговые печи. |
| Тундиш | Действует как резервуар для удержания расплавленного металла после его выхода из печи. Обеспечивает непрерывный поток металла в систему подачи. |
| Система доставки | Переливает расплавленный металл из промковша в распылитель. Часто используется заливочная воронка, подогреваемая мойка или форсунка под давлением. |
| атомайзер | Разбивает расплавленный металл на капли с помощью газовых или водяных струй. Различные конструкции и количество струй. |
| Секция охлаждения | Позволяет порошку затвердеть после распыления перед сбором. В качестве охлаждающей среды используется воздух или инертный газ. |
| Система разделения | Улавливает мелкие частицы порошка, обеспечивая рециркуляцию охлаждающей среды. Используются циклоны, рукавные фильтры. |
| Коллекция порошков | Собирает распыленный порошок для извлечения. Часто это барабанные или ящичные контейнеры, перчаточные боксы или конвейерные ленты, ведущие к контейнерам. |
системы распыления металлов Типы
Существует несколько распространенных конструкций распылителей, используемых в промышленном производстве металлических порошков:
Газовые распылители
- Сверхзвуковой распылитель газа - сопла Лаваля разгоняют инертный газ до звуковых скоростей.
- Газовый распылитель с тесной связью - несколько газовых струй, воздействующих на поток расплавленного металла.
- Газовый распылитель свободного падения - поток расплавленного металла свободно падает через высокоскоростной инертный газ.
Атомайзеры для воды
- Распылитель воды под давлением - струи воды под высоким давлением попадают в поток расплавленного металла.
- Вращающийся распылитель воды - поток расплавленного металла соприкасается с вращающимися струями воды.
- Погружной распылитель воды - струи воды, расположенные под поверхностью струи расплавленного металла.
Атрибуты металлического атомайзера
| Атрибут | Описание |
|---|---|
| Тип газа | Инертные газы, такие как азот, аргон, используются для предотвращения окисления. Азот наиболее экономичен. |
| Водяное давление | Давление 30-150 МПа, необходимое для качественного распыления металлов. |
| Количество струй | Большее количество струй увеличивает разрушение металла, но может снизить производительность. Обычно используется около 4-8. |
| Расположение струи | Круглые или прямоугольные струи, покрывающие металлический поток. Прямоугольный более однородный порошок. |
| Скорость струи | Более высокая скорость инертного газа позволяет получать более тонкие порошки. Оптимальная скорость газа различна для каждого металла. |
| Высота падения | Высота падения струи расплавленного металла перед попаданием в форсунки. Влияет на распределение частиц по размерам. |
| Дизайн потока | Предпочтителен гладкий, ламинарный поток металла, чтобы предотвратить раннее разбрызгивание капель. |
| Конструкция форсунки | Точно обработанные сопла в газовых распылителях имеют решающее значение для производительности. |
| Скорость охлаждения | При более быстром охлаждении получаются более тонкие порошки. Зависит от температуры газа/воды и камеры. |
| Эффективность разделения | Высокая скорость сепарации повышает производительность. Хорошо работают самовсасывающие циклоны. |
| Метод сбора | Закрытые системы предотвращают окисление порошка. Распространены автоматизированные барабанные конвейеры. |
Характеристики металлических порошков
Свойства получаемого металлического порошка в значительной степени зависят от параметров и условий процесса распыления.
Атрибуты порошка
| Атрибут | Типовой диапазон |
|---|---|
| Форма частиц | Неправильные, сферические, спутниковые структуры |
| Размер частиц | 1 микрон - 1000 микрон |
| Распределение частиц по размерам | Гаусс, логнормальный общий |
| Кажущаяся плотность | В целом 30-80% истинной плотности |
| Плотность отвода | Около 60-95% истинной плотности |
| Расход | Сильно зависит от формы, распределения размеров |
| Чистота | 93-99,5% целевой диапазон |
| Содержание кислорода | Диапазон 300-3000 ppm |
| Содержание азота | Диапазон 75-1500 ppm |
Влияние на свойства деталей
| Атрибут порошка | Влияние на спеченные/отпечатанные детали |
|---|---|
| Размер частиц | Более мелкие порошки повышают плотность, уменьшают поры |
| Распределение по размерам | Более широкое распределение обеспечивает лучшую плотность упаковки |
| Форма частиц | Сферические частицы обладают лучшей текучестью и упаковкой |
| Кажущаяся плотность | Повышенная плотность увеличивает прочность зеленого цвета при транспортировке |
| Плотность отвода | Более высокая плотность обеспечивает меньшее количество усадочных пустот после спекания |
| Чистота | Высокая чистота уменьшает количество дефектов, таких как включения |
| Содержание кислорода | Превышение 3000 ppm может вызвать проблемы с пористостью |
системы распыления металлов Применение
Мелкие металлические порошки, полученные путем распыления, используются во многих отраслях промышленности для производства высокоэффективных деталей.
| Промышленность | Примеры применения |
|---|---|
| Автомобильная промышленность | Компоненты двигателя, шестерни, крепежные детали |
| Аэрокосмическая промышленность | Лопатки турбин, детали аэродинамических профилей |
| Биомедицина | Ортопедические имплантаты, хирургические инструменты |
| Электроника | Экранирование, разъемы, контакты |
| Энергия | Детали ядерных и турбинных установок, подвергающиеся воздействию экстремальных сред |
| Аддитивное производство | 3D-печатные детали для всех отраслей промышленности |
Популярные системы распыления металла Используемые
Многие сплавы распыляются в порошок для изготовления деталей. Вот некоторые распространенные металлы и сплавы, подвергаемые распылению:
| Материал | Основные свойства |
|---|---|
| Титановые сплавы | Высокая прочность, низкий вес. Биосовместимость. |
| Никелевые сплавы | Сохраняет свойства при высоких температурах. Устойчивость к коррозии. |
| Кобальтовые сплавы | Биосовместимость. Износостойкие свойства. |
| Инструментальные стали | Высокий уровень твердости после термообработки. |
| Нержавеющие стали | Отличная коррозионная стойкость. |
| Алюминиевые сплавы | Легкий вес. Хорошая теплопроводность. |
| Медные сплавы | Высокая тепло- и электропроводность. |
| Магнитные сплавы | Высокая проницаемость для магнитных применений. |
Поставщики и цены на металлические порошки
Существует ряд авторитетных поставщиков, которые производят и распространяют металлические порошки по всему миру. Цены зависят от сплава, диапазона размеров частиц и заказанного количества.
| Поставщик | Диапазоны цен |
|---|---|
| AP&C | $50 - $1500 за кг |
| Sandvik Osprey | $100 - $2000 за кг |
| Порошковые изделия Carpenter | $75 - $1800 за кг |
| Praxair Surface Technologies | $250 - $2500 за кг |
| Höganäs | $45 - $1600 за кг |
| Гранулы ECKA | $80 - $1200 за кг |
Более высокоэффективные сплавы или более тонкий контроль над распределением порошка требуют более высоких цен, в то время как более распространенные металлы и сплавы более экономичны при больших объемах производства.
Распыление металла по сравнению с другими методами
| Метод | Преимущества | Ограничения |
|---|---|---|
| Распыление металла | - Более тонкие порошки - Повышенная чистота - Ассортимент сплавов | - Высокие капитальные затраты - Требуется значительный опыт обработки |
| Электролитический процесс | - Очень тонкие и чистые порошки | - Ограничено проводящими сплавами - Дорогой |
| Механическая убыль | - Просто и недорого - Широкий спектр металлов | - Более низкая достижимая тонкость - Повышенная окисляемость |
| Химические осадки | - Чистые элементы и легированные порошки | - Проблемы с агломерацией порошка - Потенциальное загрязнение |
| Термическое напыление | - Может производить сферический порошок | - Оксидные включения - широкое распределение по размерам |
Атомизация позволяет получать достаточно тонкие и чистые порошки из широкого спектра сплавов при хороших объемах производства. При работе с мелкими металлическими порошками необходимо соблюдать меры предосторожности.
Ключевые соображения при выборе
Важные факторы, определяющие выбор системы распыления металла, включают:
| Фактор | Описание |
|---|---|
| Уровень производства | Требуемая производительность порошка в кг/час. Определяет производительность. |
| Целевой размер частиц | Требуется определенная тонкость, распределение. Влияет на урожайность, стоимость. |
| Состав сплава | Большинство систем работают с различными сплавами. Может повлиять выбор метода плавления, распылителя, давления газа/воды. |
| Качество продукции | Параметры определяются уровнем чистоты, предельным содержанием кислорода, требованиями к согласованности размеров. |
| Соображения по обращению | Предпочтительна закрытая обработка порошка. Некоторые металлы представляют опасность для здоровья. |
| Конечное использование порошка | Требования к свойствам деталей - плотность/пористость, текучесть, факторы формы. |
| Операционные расходы | Коммунальные расходы на плавку, газы, воду. Расходы на оплату труда, техническое обслуживание. |
| Безопасность | Сосуды под давлением для жидкостей/газов требуют соблюдения особых правил. |
| Воздействие на окружающую среду | Выбросы газов, использование воды и утилизация отходов. |
Необходимо тщательно определить требования к производительности, показатели качества, условия эксплуатации, параметры безопасности и затраты, исходя из требований к конечной детали.
системы распыления металлов Техническое обслуживание
Для поддержания оптимальной работы оборудования для распыления требуется надлежащее техническое обслуживание.
| Компонент | Деятельность по техническому обслуживанию | Частота |
|---|---|---|
| Печь | Осмотрите огнеупор и нагревательные элементы. При необходимости замените. | 6-12 месяцев |
| Форсунки | Осмотрите отверстия форсунок на предмет износа/засорения. | Ежемесячно |
| Фильтры и трубопроводы для воды | Регулярно промывайте трубопроводы и заменяйте фильтры. | 2-4 недели |
| Газовые линии и клапаны | Проверьте наличие утечек и засоров. Подтвердите давление. | 2-4 недели |
| Сепараторы | Проверьте состояние фильтрующего элемента и уплотнений. | 4-6 месяцев |
| Контроллеры и датчики | Проверьте калибровку. Проверьте блокировки и реакцию. | 6-12 месяцев |
| Сборщик порошка | Проверьте состояние контейнеров и уплотнений. Подтвердите уровень инертного газа для закрытых систем. | Ежемесячно |
| Интерьеры систем | Чистая металлическая пыль повсюду. Чаще вблизи металлических ручьев. | Ежемесячно |
Детальный мониторинг оборудования, профилактическое и предиктивное обслуживание сводят к минимуму непредвиденные перерывы в производстве.
Вопросы и ответы
Вопрос: Каков соответствующий уровень автоматизации и управления для систем распыления металла?
О: Для стабильного производства порошка и обеспечения безопасности рекомендуется высокая степень автоматизации подачи материала, контроля и управления процессом. Ключевые переменные процесса, такие как температура, давление, расход газа, должны иметь автоматический контроль с обратной связью. При этом контроль за системой, настройка параметров и ручной режим работы все же целесообразны.
Вопрос: Как определить, что предпочтительнее для применения - газовое распыление или распыление воды?
О: Распыление водой обеспечивает гораздо более высокую производительность по металлу по сравнению с распылением газом. Однако газовая атомизация позволяет достичь более мелкого среднего размера порошка, подходящего для микроструктурированных деталей. Для типичных порошков MIM размером более 15 микрон распыление водой предпочтительнее с точки зрения экономии.
В: Какие меры безопасности рекомендуются при эксплуатации систем распыления?
О: Надлежащие средства защиты персонала при работе с системами высокого давления и мелкими порошками обязательны. Системы распыления воды должны иметь брызгозащитные устройства. Закрытая обработка порошка в перчаточных боксах с инертным газом, автоматизированные порошкоприемники повышают безопасность. Блокировки, ограничения доступа, аварийные остановки имеют решающее значение.
Вопрос: Что является причиной распространенных проблем при производстве порошка методом распыления?
О: Неравномерные размеры порошка и частицы-спутники часто являются следствием неконтролируемого потока металла. Загрязнение может быть следствием износа сопла, деградации фильтрующего материала или утечек. Засорение камер и сепараторов из-за переливов со временем снижает производительность. Контроль и оптимизация параметров потока являются ключевыми.
В: Какой опыт требуется для эффективной работы с системами распыления?
О: Несмотря на то, что автоматизация системы управления снижает нагрузку на персонал, для контроля за работой оборудования идеально подходят квалифицированные инженеры-металлурги или материаловеды, знакомые с производством порошков. Инженеры-механики и инженеры-электрики необходимы для технического обслуживания и устранения неисправностей. Операторы должны пройти соответствующее обучение работе с металлическими порошками.
Поделиться
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
О компании Met3DP
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731