Разработка технологии и оборудования для производства металлических порошков центробежно-газодинамическим распылением расплава

• Автор: Лагуткин, Станислав Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новоуральск
• Количество страниц: 169 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Получение порошков диспергированием расплавов .

1.1. Методы получения порошков из расплавов

1.2. Форсунки для распыления расплавов

1.3. Выводы.

2. Анализ деформации и распылении расплава.

2.1. Деформация и дробление струи, пленки расплава

при свободном истечении.

2.1.1. Распад цилиндрической струи под действием капиллярных сил

2.1.2. Распад пленки жидкости
2.2. Распыление расплава в потоке газа
2.2.1. Механизм распыления струн расплава. Первичный распад
2.2.2. Механизм распыления пленки потоком газа.
2.2.3. Механизм распыления капли. Вторичный распад.
2.3. Механизм дробления металлического расплава.
Выводы и рекомендации.
3. Исследование процесса диспергирования пленки жидкости
на модельных системах
3.1. Узел центробежногазодинамического распыления
3.1.1. Узел распыления для схемы полуограниченноо падения.
3.1.2. Узел распыления для схемы свободного падения
3.2. Стенд модельных испытаний и методика проведения опытов
3.3. Влияние 1еомстрии узла распыления и режимов истечения модельных потоков на формирование факела распыления.
3.3.1. Результаты экспериментов .для схемы полуограниченного падения
3.3.2. Результаты экспериментов для схемы свободного падения
3.4. Механизм распада пленки жидкости при центробежногазодинамическом распылении. Модель процесса
3.5. Выводы.
4. Тех но. Ю1 пн и оборудование для производства порошков
нснтробежногазолимачшческим распылением расплава
4.1. Конструкция форсуночного узла.
4.2. Распыление расплавов центробежногазодинамическим методом
4.2.1. Установка распыления. Осуществление процесса.
4.2.2. Экспериментальное исследование технологии
4.2.3. Свойства порошков
4.3. Оценка экономической эффективности производства
4.4. Выводы.
Заключение
Список литературы


Для многотоннажного получения различных порошков применяют распыление расплава потоком энергоносителя, выбор которого в каждом конкретном случае зависит от условий производства и требований к технологическим свойствам порошка [- В случаях, когда окисление порошка недопустимо или требуется высокая плотность и сферическая форма частиц, применяют распыление нейтральными или инертными газами (азотом или аргоном), что, кроме прочего, исключает- необходимость последующего восстановительного отжига [6]. При использовании воздуха, когда допускается окисление порошка, распыление, как правило, ведут в воду, гак как распылительное оборудование п этом случае меньше по габаритам. Указанный вид распыления применяют также в тех случаях, когда необходимо получить порошок с частицами неправильной формы, пригодный для холодного прессования. Кроме получения металлическою порошка в качестве годного продукта, газойое распыление является базовой технологией для быегроразвивающегося в наши дни метода струйного формования заготовок [I]. Для реализации газового распыления используют установки двух типов: с подачей расплава непосредственно в форсуночное устройство из плавильной печи (в случае металлов и сплавов с температурой плавления менее 0°С) или через обогреваемый металлолриемник (в случае материалов с температурой плавления до °С). По направлению движения газового потока относительно струи металла можно выделить следующие основные схемы процесса (рис. Х|<° подается газ-дисисргатор, а снизу под углом а2>° подастся газ-окислитель. Из представленных схем следует, что основное различие в конструкциях распылительных установок заключается в способе подачи газового потока на расплав. Рис. О О . Рис. Наиболее распространена схема с вертикальным расположением форсуночного устройства (рис. Установки с горизонтальным расположением форсуночного устройства (рис. Отличием инжекционных форсунок от других конструкций является то, что количество распыляемого металла строго пропорционально количеству дутья - постоянство этого соотношения поддерживается автоматически. Это отличие можно отнести к положительным факторам только в случае, когда процесс отлажен и дисперсность порошка в процессе производства не меняется, однако при необходимости коррекции процесса с целью изменения гранулометрического состава порошка или производительности установки данный тип форсунок с жесткой связью расходов дутья и металла оказывается крайне нетсхнологичным. Эта проблема частично решается применением индукционных |8] и электромагнитных [9] насосов, а также сильфонного эффекта []. В пневматических форсунках реализуется схема как внутреннего (рис. Рис. В первом случае используют г орячее дутье, способствующее дроблению струн расплава на более мелкие частицы за счет возрастания кинетической энергии газового потока [7|. Наиболее эффективно распыление при температуре газа, совпадающей с температурой расплава, так как при этом исключается переохлаждение расплава, его вязкость и поверхностное натяжение не претерпевают изменений в процессе дробления. Однако создать такие условия при распылении расплавов с температурой более °С не представляется возможным из-за сложности нагрева газового дутья, низкой эрозионной стойкости форсуночных устройств и существенного усложнения и удорожания распылительных установок. Данная схема нашла применение только для диспергирования легкоплавких металлов и сплавов. Этот способ более экономичен и перспективен, однако конструкции акустических распылителей несколько сложнее, чем пневматических. Характерной особенностью способа является то, что наложение акустических колебаний на газовый поток вызывает интенсивное образование пористых частиц (их количество возрастает в 8 - раз по сравнению с обычным распылением газом) []. На основе результатов работ по изучению взаимодействия встречных газовых потоков [,], предложен принципиально новый метод диспергирования расплавов, который назван вакуумно-динамическим []. Принцип этого м[етода заключается в гом, что усилие, разрушающее струю расплава, создается не давлением газового потока, как в схеме прямоточного распыления, а последовательно нарастающим разрежением.