metallatomiseringssystem Specifikationer

Innehållsförteckning

Metallatomisering är en process som används för att producera fina metallpulver för olika tillämpningar. Den innebär att metall smälts och sedan bryts ner i fina droppar med hjälp av gas eller centrifugalkraft. Dropparna stelnar snabbt till pulverpartiklar. System för metallatomisering är den utrustning som används för att genomföra denna process på ett effektivt sätt i industriell skala.

Översikt över system för metallförstoftning

AspektBeskrivning
FunktionMetallförstoftningssystem är arbetshästarna bakom produktionen av fina metallpulver. Dessa system bryter ned smält metall till små droppar med hjälp av högtrycksgas, vatten eller en kombination av båda. De resulterande pulverpartiklarna, som vanligtvis är mellan 5 och 150 mikrometer, har specifika egenskaper och exakta storlekar som är avgörande för olika industriella tillämpningar.
Uppdelning av processen1. Smältande: Processen börjar med den valda metallråvaran, som kan vara nytillverkat material, skrot eller en förlegerad blandning. Materialet smälts i en ugn, oftast med hjälp av induktions- eller ljusbågsteknik.
2. Atomisering: Den smälta metallströmmen tvingas sedan genom ett munstycke. Här möter den en höghastighetsstråle av gas, vatten eller båda, beroende på önskade pulveregenskaper och systemtyp. Högtrycksstrålen bryter upp metallströmmen och splittrar den i fina droppar.
3. Solidifiering: När de finfördelade dropparna faller genom en särskild kammare stelnar de snabbt på grund av sin lilla storlek och den ökade ytan som utsätts för kylmiljön.
4. Klassificering och samling: Det kylda metallpulvret klassificeras sedan för att uppnå önskad partikelstorleksfördelning. Slutligen samlas pulvret upp för vidare bearbetning eller lagring.
SystemtyperDet finns två primära kategorier av metallförstoftningssystem: Gasatomisering och vattenatomisering. Gasatomisering använder inerta gaser som argon eller kväve för att bryta upp smältströmmen. Denna metod är idealisk för att producera pulver med hög renhet och sfäriska former, vilket gör dem perfekta för AM-tillämpningar (Additive Manufacturing). Vid vattenatomisering används å andra sidan högtrycksvattenstrålar för atomisering. Denna teknik är mer kostnadseffektiv och resulterar i oregelbundet formade partiklar. Vattenatomiserade pulver används ofta i pulvermetallurgiska processer (PM) för tillämpningar som lager och kugghjul.
Viktiga övervägandenFlera faktorer påverkar valet av ett system för metallförstoftning. De önskade pulveregenskaperna, t.ex. partikelstorlek, form och kemi, är av största vikt. Dessutom spelar den typ av metall som bearbetas och kraven på produktionsvolym en viktig roll. Systemets driftskostnader, inklusive energiförbrukning och underhållsbehov, måste också tas med i beräkningen.
FördelarMetallatomisering erbjuder flera fördelar jämfört med traditionella metallbearbetningsmetoder. Den gör det möjligt att skapa pulver med skräddarsydda egenskaper, vilket främjar utvecklingen av nya material och avancerade tillverkningsprocesser. Dessutom möjliggör atomisering tillverkning av nära nätform i AM, vilket minimerar materialavfallet. Dessutom underlättar denna teknik återvinningen av metallskrot till värdefulla pulver, vilket främjar hållbarhet inom tillverkningssektorn.
system för atomisering av metall

Typer av system för metallförstoftning

SystemBeskrivningFördelarNackdelarTillämpningar
Atomisering av gasInert gas (vanligtvis argon) används för att bryta upp en smält metallström i fina droppar.Producerar sfäriska pulver med hög flytbarhet
Lägre syrehalt i pulvret
Lämplig för ett brett spektrum av metaller och legeringar
Långsammare produktionshastighet jämfört med vattenförstoftning
Högre energiförbrukning
Begränsad kontroll över partikelstorleksfördelningen i den finare delen
Additiv tillverkning (3D-utskrift)
Termisk sprutning
Formsprutning av metall (MIM)
Atomisering av vattenHögtrycksvattenstrålar bryter ner smält metall till droppar.Snabbare produktionstakt och lägre kostnader
Lämplig för applikationer med stora volymer
Kan uppnå finare partikelstorlekar
Högre syrehalt i pulvret på grund av interaktion med vatten
Oregelbundna pulverformer med satelliter (smälta droppar som sitter fast)
Begränsad till specifika metaller (vanligtvis aluminium och stål)
Formsprutning av metall (MIM)
Friktionssvetsning
Delar med lägre strukturella krav
Roterande atomiseringSmält metall hälls på en höghastighetsroterande skiva, som genom centrifugalkraften slungar metallen i droppar.Producerar nästan sfäriska pulver med god flytbarhet
Kan uppnå ett bredare spektrum av partikelstorlekar jämfört med gasatomisering
Begränsad till metaller med låg smältpunkt (vanligtvis aluminium och magnesium)
Högre energiförbrukning jämfört med vattenförstoftning
Risk för stänk och säkerhetsproblem
PlasmaatomiseringInert gas joniseras till plasma med hjälp av en elektrisk båge, vilket skapar en högtemperatur- och höghastighetsström som bryter upp smält metall.Lämplig för bearbetning av reaktiva metaller och metaller med hög smältpunkt
Kan uppnå mycket fina och enhetliga partikelstorlekar
Lägre syrehalt jämfört med vattenatomisering
Höga kapital- och driftskostnader
Komplex process som kräver specialutrustning och expertis
Additiv tillverkning (3D-printing) för högpresterande legeringar (t.ex. titan, nickel-superlegeringar)
Komponenter till gasturbiner
Delar till flyg- och rymdindustrin
Process med roterande elektrod och plasma (PREP)En variant av plasmaatomisering där en förbrukningselektrod smälts av plasmabrännaren och den smälta metallen centrifugeras ut i droppar.Kombinerar fördelarna med plasmaförstoftning och roterande förstoftning
Uppnår höga pulverutbyten och god kontroll över partikelstorlek och morfologi
Extremt höga kapital- och driftskostnader
Begränsad kommersiell tillgänglighet
Additiv tillverkning för högvärdiga legeringar och speciallegeringar

Design av system för metallförstoftning

De viktigaste komponenterna i ett typiskt gasatomiseringssystem är:

Design av system för gasatomisering

KomponentDetaljer
Enhet för smältningInduktionssmältdegel, kapacitet 50-2000 kg
MunstyckesmonteringFlera tätt sammankopplade munstycken, 2-5 mm i diameter
Överhettning av smältanKväve/argon injiceras för att överhetta smältan
AtomiseringskammareVattenkyld, 3-5 m höjd
GasförsörjningKväve/Argon, 50-100 bar tryck
CyklonavskiljareFlera cykloner i serie för uppsamling av pulver
Slutliga filterPåsfilter, patronfilter

Munstyckets utformning och antal är viktigt för att uppnå den önskade partikelstorleksfördelningen för finpulver. Höjden på finfördelningskammaren gör att dropparna hinner stelna innan de samlas upp.

Högkvalitativa industrigaser som kväve eller argon levereras från komprimerade gasflaskor eller generatorer på plats. Deras tryck och flödeshastighet avgör droppstorleken.

Specifikationer för metallförstoftningssystem

Typiska specifikationer för gasatomiseringssystem i industriell skala är:

Specifikationer för metallförstoftningssystem

ParametrarSpecifikationer
Produktionskapacitet10 kg/timme till 5000 kg/timme
Partikelstorlek10 - 150 mikrometer
MetalltyperNickel-, järn-, kobolt- och kopparlegeringar
Smälttemperatur1600 °C max
Gastryck10 - 100 bar
Kylningshastighet104 - 106 K/s
Pulverets renhet99.5%
Munstyckets utformningRingformad slits, diskret jetstråle
AtomiseringsgasKväve, argon

Kapaciteten beror på degelstorleken och varierar från 10 kg/h i labb-/pilotskala till storskaliga system på 5000 kg/h. För det mesta atomiseras nickel-, järn- och koboltlegeringar, men även andra metaller som aluminium och kopparlegeringar bearbetas.

Högt gastryck och snabba kylhastigheter ger fina mikroskopiska pulverpartiklar i storleksintervallet 10-150 mikron. Pulver med en renhet på 99,5% kan erhållas.

Tillämpningar för metallförångarsystem

Några viktiga användningsområden för metallpulver som framställs genom atomisering är

Tillämpningar för metallpulver

IndustriTillämpningar
Flyg- och rymdindustrinTurbinblad, skivor
FordonSintrade delar, filter
ElektronikChipresistorer, ledare
Additiv tillverkningPulver för 3D-utskrift
KemiskKatalysatorer, pigment
BiomedicinskImplantat, proteser

Inom flygindustrin används pulver av nickel- och titanlegeringar för att tillverka turbinblad och skivor med komplexa former genom pulvermetallurgi. Fordonsindustrin använder finfördelade järn- och stålpulver för sintrade delar som kugghjul.

Fina koppar- och silverpulver används som ledare och resistorer i mikroelektroniska applikationer. Metallpulver är råmaterial för additiva tillverkningsmetoder som 3D-printing.

Pulver av speciallegeringar används som kemiska katalysatorer och pigment. Poröst rostfritt stålpulver används för ortopediska benimplantat inom det biomedicinska området.

Fördelar med system för metallförstoftning

Några fördelar med att använda metallatomisering för pulverproduktion:

Fördelar med metallförstoftning

FördelarDetaljer
Finare pulverStorlekar från mikrometer till nanometer
Smal storleksfördelningExakt kontroll över partikelstorleken
Hög renhetUndvik kontaminering från fräsning
Lägre kostnadBilligare än mekanisk slipning
Kontroll av sammansättningLegering möjlig i smältan
Sfäriska partiklarGod flytbarhet
MångsidigAtomisering av ett brett urval av legeringar

Gas- och centrifugalatomisering kan producera finare metallpulver ner till 10 mikrometer jämfört med mekanisk fräsning. Partikelstorleksfördelningen är smalare vilket ger bättre kontroll.

Eftersom inga slipmedier är inblandade är pulverrenheten högre. Kapital- och driftskostnaderna är lägre än vid mekanisk malning.

Legeringsämnen kan tillsättas i degeln, vilket ger flexibilitet i pulversammansättningen. Sfäriska pulverpartiklar ger god flytbarhet, vilket är viktigt vid fyllning av formar.

Nästan alla legeringar, från nitinol till inconel, kan atomiseras med rätt kontroll över processparametrarna.

3D-utskrift av metallpulver

Begränsningar av metallförstoftning

Några nackdelar med metallförstoftningssystem är:

Begränsningar av metallförstoftning

NackdelarDetaljer
Hög smältpunktBegränsad till metaller med lägre smältpunkt
Reaktiva metallerSvårt att atomisera reaktiva metaller som titan, aluminium
Upphämtning av gasAbsorberade gaser påverkar pulverkvaliteten
SatellitpartiklarNågra större oregelbundna partiklar bildades
Hög kapitalkostnadStora investeringar krävs för stort system

Metaller med mycket höga smältpunkter över 1800°C, t.ex. volfram och molybden, är svåra att atomisera på grund av degelbegränsningar. Reaktiva metaller som titan och aluminium kräver vakuum eller inert atmosfär.

Gaser som absorberas under finfördelningsprocessen påverkar pulvrets egenskaper. Vissa oregelbundet formade satellitpartiklar bildas också under finfördelningen tillsammans med sfäriska partiklar.

Storskaliga metallförstoftningssystem kräver stora kapitalinvesteringar på över $2 miljoner. Driftskostnaderna är också relativt höga.

Leverantörer av system för metallförstoftning

Några ledande globala leverantörer av utrustning för metallförstoftning är

Leverantörer av metallförstoftningssystem

FöretagPlatsSkala
Phoenix ScientificRockwood, USALabb till industri
Tillverkning av metallpulverManchester, StorbritannienLabb till industri
ASK KemikalierHilden, TysklandLabb till industri
ZenniZMoskva, RysslandIndustriell
ALD VakuumHanau, TysklandIndustriell

Dessa företag erbjuder gas-, centrifugal- och vakuumatomiseringssystem med kapacitet från 5 kg/h i laboratorie-/pilotskala till 2000 kg/h i stor skala. Nyckelfärdiga system med smältning, atomisering och pulverhanteringsenheter tillhandahålls.

Atomiseringssystem kostar från $100.000 för laboratorieenheter till över $2 miljoner för industrianläggningar baserat på kapacitet och funktioner. Lokalisering, skatter, transporter etc. påverkar också prissättningen.

Installera ett system för metallförstoftning

Viktiga steg vid installation av ett metallförstoftningssystem är:

Installation av metallförångare

EtappÅtgärder
Förberedelse av platsJämna ut betonggolv, installera verktyg
MonteringMontera underenheter som degel, munstyckssektion
AnslutningarAnslut gasledningar, kylvatten, kanalisation
DriftsättningTestkörning tom, läckagekontroller, provkörning med låg kapacitet
SäkerhetskontrollerInstallera nödstopp, brandsläckning, larm
Utbildning av personalUtbilda personalen i drift och underhåll av systemet

Utrustningen är tung, så platsen måste ha ett jämnt, vibrationsfritt betonggolv. Verktyg som kylvatten, inert gas och avgaskanaler måste anslutas.

Systemet monteras, riktas, läcktestas och körs inledningsvis tomt innan det tas i drift i varm drift. Säkerhetssystem för nödavstängning, brand eller smältläckage måste vara i drift.

Grundlig utbildning av driftspersonalen av säljaren är avgörande för en smidig drift.

system för atomisering av metall

Drift och underhåll av en metallförångare

Viktiga aspekter vid drift av ett metallförstoftningssystem är bl.a:

Användning av metallförångare

AktiviteterDetaljer
Hantering av råmaterialAnvänd lämpliga handskar och behållare för metallförpackningar
Rengöring av smältdegelAvlägsna rester, slagg genom slipning, syrabetning
Foder i smältdegelInspektera ytbeläggning, omlackera/byt ut vid behov
ProcessparametrarBibehålla rätt temperatur, tryck och flöden
Munstyckets skickInspektera munstyckena med avseende på slitage och blockeringar
PulverhanteringSäkerställa korrekta behållare och överföringsrutiner
Inspektion av utrustningKontrollera tätningar, anslutningar och säkerhetssystem
UnderhållPlanera förebyggande underhåll, reparationer

Korrekt skyddsutrustning ska användas vid hantering av råa metallbitar för att undvika kontaminering. Smältdegeln behöver regelbunden rengöring och underhåll av den eldfasta beklädnaden.

Det är viktigt med noggrann övervakning av processparametrar som temperatur, tryck och gasflöde. Munstycken, särskilt för gasatomisering, måste inspekteras och bytas ut regelbundet.

Det fina pulver som produceras måste hanteras varsamt för att förhindra exponeringsrisker. Regelbundna inspektioner hjälper till att upptäcka läckage och skador och säkerställer att alla säkerhetssystem fungerar. Förebyggande underhåll bör schemaläggas för att undvika haverier.

Att välja en leverantör av metallpulveratomiserare

Viktiga faktorer vid val av leverantör av metallförstoftningssystem:

Att välja en leverantör av metallförångare

KriterierÖverväganden
Teknisk expertisErfarenhet, sakkunnig personal
Utbud av utrustningSystem i labb-, pilot- och industriell skala
Tidigare meriterRelevanta fallstudier, kundlista
AnpassningFlexibilitet för specifika krav
Service efter försäljningInstallationssupport, underhållsavtal
PrisCitat som passar budget
TillförlitlighetByggkvalitet och beprövad prestanda
SäkerhetUppfyller alla branschens säkerhetsnormer
CertifieringISO eller annan kvalitetscertifiering

Leta efter ett etablerat företag med expertis inom termisk sprutning eller pulvermetallurgi. De bör erbjuda ett komplett utbud av finfördelare från labbprototyper till storskalig produktion.

Begär kundreferenser och fallstudier som är relevanta för din specifika applikation. Sök skräddarsydda lösningar för dina kapacitetsbehov och pulveregenskaper.

Utvärdera service efter försäljning, t.ex. installationsövervakning, utbildning av operatörer, underhållsavtal etc. Överväg prissättningen, men prioritera prestanda, säkerhet och tillförlitlighet.

system för atomisering av metall

Slutsats

Metallatomisering är en effektiv process för att producera rena, sfäriska metallpulver från olika legeringar för avancerade applikationer inom flyg- och fordonsindustrin, additiv tillverkning och andra industrier.

Gas- och centrifugalatomiseringssystem består av underenheter för metallsmältning, droppbildning och pulveruppsamling. Noggrann design krävs för att uppnå önskade partikelstorlekar och pulveregenskaper.

Ledande leverantörer erbjuder standardiserade och kundanpassade finfördelningssystem i små till stora industriella kapaciteter med lämplig eftermarknadssupport. Genom att välja rätt leverantör och följa god driftspraxis säkerställs en smidig funktion och maximal pulverproduktion.

Vanliga frågor

F: Vad är det typiska kapacitetsområdet för metallförstoftningssystem?

A: System för metallförstoftning finns i kapaciteter från 10 kg/h för labb/pilotskala till över 5000 kg/h för industriell produktion av stora volymer. Större kapaciteter upp till 10.000 kg/timme är också möjliga.

F: Vilka branscher använder ofta metallförstoftning?

S: Viktiga branscher som använder metallatomisering är flyg- och rymdindustrin, bilindustrin, additiv tillverkning, pulvermetallurgi, elektronik och kemisk industri. De fina, sfäriska pulvren används för att tillverka kritiska komponenter.

F: Hur fin kan pulverpartikelstorleken göras?

S: Vid gasatomisering kan pulverstorlekar ned till 10 mikrometer uppnås genom optimal utformning av munstycken, gastryck och flödeshastigheter. Centrifugalatomisering ger vanligtvis grövre pulver med en storlek på över 20 mikrometer.

F: Vilka metaller kan atomiseras?

A: De flesta tekniska metaller med smältpunkt under 1800°C kan atomiseras. Vanliga exempel är nickel-, järn-, kobolt- och titanlegeringar. Vissa reaktiva metaller som aluminium och magnesium kan också atomiseras under kontrollerade förhållanden.

F: Vilka gaser används vid gasatomisering?

S: Kväve och argon används oftast på grund av deras tröghet och tillgänglighet. I vissa fall används även syre eller luft, men det kan förorena pulvret.

F: Hur höga är driftskostnaderna för finfördelningssystem?

S: Driftskostnaderna är högre än vid mekanisk fräsning eftersom det krävs kontinuerlig tillförsel av högtrycksgas. Även elenergi för induktionsuppvärmning och underhåll av degel och munstycke ökar kostnaderna.

F: Vilka säkerhetsaspekter behöver uppmärksammas?

A: Metallsmältor med hög temperatur, inerta gaser under tryck, fina brännbara pulver kräver noggrann hantering och säkerhetssystem för att förhindra brand och explosion. Korrekt utbildning av operatören är ett måste.

F: Vilket underhåll krävs för utrustningen?

S: Inspektion och byte av munstycken, reparation/omgjutning av deglar, läckagekontroller och rengöring av luftfilter är typiska underhållsuppgifter. Schemalagt förebyggande underhåll minimerar driftstörningar.

F: Kan metallegeringar atomiseras?

A: Ja, metallegeringar kan lätt atomiseras genom att tillsätta legeringselementen som krom, aluminium, titan i smältdegeln i exakta proportioner för att få önskad sammansättning.

F: Kan metallatomisering göras i liten skala?

A: Ja, labbskaliga finfördelare med 1-5 kg kapacitet smältdeglar finns tillgängliga från leverantörer för liten batchpulverproduktion som FoU-ändamål. Men driftskostnaderna per kg är högre.

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