System för metallförstoftning

Innehållsförteckning

Metallatomisering är en tillverkningsprocess där metall omvandlas till pulverform genom att smält metall bryts upp i små droppar. Detta pulver kan sedan användas för att tillverka delar genom metoder som formsprutning av metall, het isostatisk pressning, additiv tillverkning med mera. System för metallatomisering är den utrustning som används för att utföra denna process.

Översikt över system för metallförstoftning

System för finfördelning av metall består av mekanismer för att smälta metall, leverera den smälta metallen till ett finfördelningsområde, bryta upp metallen i fina droppar och samla upp det stelnade pulvret. Viktiga komponenter är ugnar, fördelare, leveransmekanismer, finfördelare, kylkammare, cyklonavskiljare, påsfilter och pulveruppsamlingssystem.

Det finns två huvudtyper av finfördelningssystem:

  • Gasatomisering - använder högtrycksgas för att bryta upp den smälta metallströmmen
  • Vattenatomisering - använder högtrycksvatten för att bryta upp den smälta metallen

Gasatomisering ger i genomsnitt finare pulver medan vattenatomisering ger högre produktionstakt. Båda metoderna kan uppnå relativt höga utbyten beroende på design och driftsparametrar.

system för atomisering av metall Sammansättning

KomponentBeskrivning
VärmepannaSmälter metallmaterial till flytande tillstånd genom induktion, förbränning etc. Vanliga typer är induktionsugnar och elektriska ljusbågsugnar.
TundishFungerar som en reservoar för att hålla kvar den smälta metallen efter att den lämnat ugnen. Ger ett kontinuerligt flöde av metall till leveranssystemet.
LeveranssystemFörflyttar smält metall från bunken till finfördelaren. Använder ofta hälltratt, uppvärmd tvätt eller munstycke under tryck.
AtomiserareBryter upp smält metall i droppar med hjälp av gas- eller vattenstrålar. Olika utföranden och antal jetstrålar.
KylsektionLåter pulvret stelna efter finfördelningen innan det samlas in. Luft eller inert gas används som kylmedium.
SeparationssystemFångar upp fina pulverpartiklar samtidigt som kylmediet kan recirkuleras. Använder cykloner och påsfilter.
PuderkollektionSamlar upp finfördelat pulver för hämtning. Ofta trum- eller lådbehållare, handskboxar eller transportband som leder till behållare.
system för atomisering av metall

system för atomisering av metall Typer

Det finns några vanliga utformningar av finfördelare som används vid kommersiell produktion av metallpulver:

Gasatomiserare

  • Supersonic Gas Atomizer - Laval-munstycken accelererar inert gas upp till ultraljudshastigheter.
  • Close-Coupled Gas Atomizer - Flera gasstrålar som träffar en ström av smält metall.
  • Gasatomiserare med fritt fall - smält metallström faller fritt genom inert gas med hög hastighet.

Vattenförångare

  • Pressure Water Atomizer - Högtrycksvattenstrålar träffar smält metallström.
  • Roterande vattenatomiserare - Smält metallström kommer i kontakt med snurrande vattenstrålar.
  • Submerged Water Atomizer - Vattenstrålar placerade under ytan på en smält metallström.

Metall Atomizer Attribut

AttributBeskrivning
Typ av gasInerta gaser som kväve och argon används för att förhindra oxidation. Kväve är mest ekonomiskt.
Vattentryck30-150 MPa tryck krävs för att atomisera metaller på rätt sätt.
Antal jetstrålarFler jetstrålar ökar metalluppbrytningen men kan minska utbytet. Cirka 4-8 är vanligt.
Jet-arrangemangRunda eller rektangulära jetmönster som täcker metallströmmen. Rektangulärt mer enhetligt pulver.
Jet-hastighetSnabbare hastigheter för inerta gaser ger finare pulver. Den optimala gashastigheten varierar för varje metall.
FallhöjdHöjd som den smälta metallströmmen faller innan den träffar jetstrålarna. Påverkar partikelstorleksfördelningen.
FlödesdesignJämnt, laminärt metallflöde föredras för att förhindra stänk i dropparna i ett tidigt skede.
Munstyckets utformningExakt bearbetade munstycken i gasförstärkare är avgörande för prestandan.
KylningshastighetSnabbare kylning ger finare pulver. Beror på gas/vattentemperatur och kammare.
SeparationseffektivitetHögre avskiljningsgrad ökar utbytet. Självinsprutande cykloner fungerar bra.
Metod för insamlingSlutna system förhindrar oxidation av pulver. Automatiserade trumtransportörer är vanliga.

Egenskaper för metallpulver

Egenskaperna hos det metallpulver som produceras beror i hög grad på parametrarna och förhållandena i finfördelningsprocessen.

Pulver Egenskaper

AttributTypiskt intervall
Partikelns formOregelbundna, sfäriska, satellitstrukturer
Partikelstorlek1 mikrometer till 1000 mikrometer
Fördelning av partikelstorlekGaussisk, log-normal vanlig
Skenbar densitetGenerellt 30-80% av verklig densitet
TappdensitetCirka 60-95% av verklig densitet
FlödeshastighetVarierar kraftigt med form, storleksfördelning
Renhet93-99,5% målområde
Syrehalt300-3000 ppm-intervall
Kväveinnehåll75-1500 ppm intervall

Påverkan på delens egenskaper

Pulver AttributEffekt på sintrade/tryckta delar
PartikelstorlekFinare pulver ökar densiteten och minskar porerna
StorleksfördelningBredare distribution ger bättre packningstäthet
Partikelns formSfäriska partiklar har bättre flöde och packning
Skenbar densitetHögre densitet ökar den gröna styrkan för hantering
TappdensitetHögre densitet ger färre krympningshål efter sintring
RenhetHögre renhet minskar defekter som inneslutningar
SyrehaltÖver 3000 ppm kan orsaka porositetsproblem

metallatomiseringssystem Tillämpningar

De fina metallpulver som tillverkas genom atomisering används inom många branscher för att tillverka högpresterande delar.

IndustriExempel på tillämpningar
FordonMotorkomponenter, växlar, fästelement
Flyg- och rymdindustrinTurbinblad, komponenter till flygprofiler
BiomedicinskOrtopediska implantat, kirurgiska verktyg
ElektronikSkärmning, anslutningar, kontakter
EnergiKärnkrafts- och turbindelar som utsätts för extrema miljöer
Additiv tillverkning3D-printade slutdelar inom alla branscher

Populära metallförstoftningssystem Används

Många legeringar finfördelas till pulverform för tillverkning av detaljer. Här är några vanliga metaller och legeringar som finfördelas:

MaterialViktiga egenskaper
TitanlegeringarHög hållfasthet, lågt viktförhållande. Biokompatibilitet.
NickellegeringarBehåller sina egenskaper vid höga temperaturer. Motståndskraft mot korrosion.
KoboltlegeringarBiokompatibilitet. Slitstarka egenskaper.
VerktygsstålHöga hårdhetsnivåer efter värmebehandling.
Rostfria stålUtmärkt korrosionsbeständighet.
AluminiumlegeringarLåg vikt. God värmeledningsförmåga.
KopparlegeringarHög termisk och elektrisk ledningsförmåga.
Magnetiska legeringarHög permeabilitet för magnetiska tillämpningar.

Leverantörer och priser för metallpulver

Det finns ett antal välrenommerade leverantörer som tillverkar och distribuerar metallpulver över hela världen. Priserna beror på legering, partikelstorleksintervall och beställd kvantitet.

LeverantörPrisintervall
AP&C$50 - $1500 per kg
Sandvik Osprey$100 - $2000 per kg
Carpenter Pulverprodukter$75 - $1800 per kg
Praxair Ytteknologi$250 - $2500 per kg
Höganäs$45 - $1600 per kg
ECKA Granulat$80 - $1200 per kg

Legeringar med högre prestanda eller finare kontroll över pulverstorleksfördelningen kräver högre priser, medan mer vanliga metaller och legeringar är mer ekonomiska vid produktionsvolymer.

Metallförstoftning jämfört med andra metoder

MetodFördelarBegränsningar
Atomisering av metall- Finare pulver
- Högre renhet
- Utbud av legeringar
- Höga kapitalkostnader
- Kräver betydande bearbetningsexpertis
Elektrolytisk process- Mycket fina och rena pulver- Begränsad till ledande legeringar
- Dyrt
Mekanisk utmattning- Enkelt och billigt
- Brett utbud av metaller
- Lägre uppnåelig finhet
- Högre oxidation
Kemisk utfällning- Rena elementära och legerade pulver- Problem med agglomerering av pulver
- Potentiell förorening
Termisk sprutning- Kan producera sfäriskt pulver- Oxidinneslutningar - bred storleksfördelning

Atomisering ger relativt fina och rena pulver i ett brett spektrum av legeringar med bra produktionsvolymer. Säkerhetsåtgärder är nödvändiga vid hantering av fina metallpulver.

Viktiga överväganden för urval

Viktiga faktorer som styr valet av metallförstoftningssystem är bl.a:

FaktorBeskrivning
ProduktionstaktÖnskad pulverproduktion i kg/timme. Definierar kapacitet.
MålpartikelstorlekBehöver definieras finhet, distribution. Påverkar avkastning och kostnad.
Legeringens sammansättningDe flesta system hanterar en rad olika legeringar. Kan påverka valet av smältmetod, finfördelare, gas-/vattentryck.
Produktens kvalitetParametrarna styrs av renhetsnivåer, gränser för syreupptagning och krav på storlekskonsistens.
Överväganden om hanteringSluten pulverhantering är att föredra. Vissa metaller utgör hälsorisker.
Slutanvändning för pulverKrav på delens egenskaper - densitet/porositet, flytbarhet, formfaktorer.
RörelsekostnaderInsatsvaror för smältning, gaser, vatten. Kostnader för arbete och underhåll.
SäkerhetTryckkärl för vätskor/gaser kräver att särskilda regler följs.
Påverkan på miljönGasutsläpp, vattenanvändning/avfallshantering gäller.

Det är nödvändigt att noggrant fastställa genomströmningskrav, kvalitetsmått, driftsförhållanden, säkerhetsparametrar och kostnader utifrån kraven på slutprodukten.

system för atomisering av metall Underhåll

Korrekt underhåll krävs för att finfördelningsutrustningen ska fungera optimalt.

KomponentUnderhållsaktiviteterFrekvens
VärmepannaInspektera eldfasta och värmeelement. Byt ut vid behov.6-12 månader
MunstyckenInspektera munstycksöppningarna för slitage och igensättning.Månadsvis
Vattenfilter & ledningarSpola ledningar och byt filter regelbundet.2-4 veckor
Gasledningar & ventilerKontrollera om det finns läckor eller blockeringar. Bekräfta tryck.2-4 veckor
SeparatorerInspektera filtermediets skick och tätningar.4-6 månader
Kontroller & sensorerKontrollera kalibreringen. Testa förreglingar och svar.6-12 månader
PulveruppsamlareInspektera behållarens skick och tätningar. Bekräfta nivåerna för inert gas i slutna system.Månadsvis
Systemets interiörRent uppbyggt metalldamm överallt. Mer frekvent närmare metallflödesvägar.Månadsvis

Detaljerad övervakning av utrustningen samt förebyggande och förutsägbart underhåll minimerar oväntade avbrott i produktionen.

system för atomisering av metall

Vanliga frågor

F: Vad är en lämplig nivå av automatisering och kontroll för metallförstoftningssystem?

S: En hög grad av automatisering av materialmatning, processövervakning och styrning rekommenderas för jämn pulverproduktion och säkerhet. Viktiga processvariabler som temperaturer, tryck och gasflöden bör ha automatisk återkopplingskontroll. Systemövervakning, parameterjustering och manuellt driftläge är fortfarande klokt.

Q: Hur avgör man om gas- eller vattenatomisering är att föredra för en applikation?

S: Vattenatomisering ger mycket högre metallgenomströmningshastigheter jämfört med gasatomisering. Men gasatomisering kan uppnå finare genomsnittliga pulverstorlekar som är lämpliga för mikrostrukturerade delar. För typiska MIM-pulver över 15 mikrometer är vattenatomisering att föredra av ekonomiska skäl.

F: Vilka säkerhetsåtgärder rekommenderas för användning av finfördelningssystem?

S: Korrekt skyddsutrustning för hantering av högtryckssystem och fina pulver är obligatoriskt. Vattenförstoftningssystem bör ha stänkskydd. Sluten pulverhantering med handskboxar med inert gas och automatiska pulveruppsamlare förbättrar säkerheten. Låsningar, åtkomstbegränsningar och nödstopp är avgörande.

F: Vad orsakar vanliga problem med pulverproduktion vid finfördelning?

S: Oregelbundna pulverstorlekar och satellitpartiklar härrör ofta från okontrollerade metallflöden. Kontaminering kan bero på munstycksslitage, försämrad filtermedia eller läckage. Nedsmutsning av kammare och separatorer från överflöden minskar utbytet över tid. Övervakning och optimering av flödesparametrar är nyckeln.

F: Vilken kompetens krävs för att effektivt driva finfördelningssystem?

S: Automatiserade kontroller minskar den manuella bördan, men utbildade ingenjörer inom metallurgi eller materialvetenskap som är bekanta med pulverproduktion är idealiska för att övervaka utrustningen. Mekanik- och elektroingenjörer behövs för underhåll och felsökning. Operatörerna bör få utbildning i korrekt hantering av metallpulver.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser

Dela på

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-post

MET3DP Technology Co, LTD är en ledande leverantör av lösningar för additiv tillverkning med huvudkontor i Qingdao, Kina. Vårt företag är specialiserat på 3D-utskriftsutrustning och högpresterande metallpulver för industriella tillämpningar.

Förfrågan för att få bästa pris och anpassad lösning för ditt företag!

Relaterade artiklar

Hämta Metal3DP:s
Produktbroschyr

Få de senaste produkterna och prislistan