Распыление металла это процесс, при котором металл из сыпучей формы превращается в мелкодисперсный порошок путем распыления. Он широко используется при производстве металлических порошков для различных применений в различных отраслях промышленности. В этой статье представлено полное руководство по распылению металла, в котором подробно рассматриваются ключевые аспекты.
Обзор распыления металлов
Распыление металла подразумевает дробление расплавленного металла на мелкие капли с помощью высокоскоростного потока газа или жидкости. При быстром застывании капель в полете образуются мелкие сферические металлические порошки.
Ключевые детали:
- Используется для получения тонких сферических металлических порошков из таких металлов, как алюминий, медь, железо, никель и т.д.
- По методу распыления классифицируется на газовое, водяное и центробежное распыление
- Размер порошков варьируется от 10 до 250 микрон с плотным распределением
- Обеспечивает быстрое затвердевание капель, в результате чего получаются мелкозернистые порошки
- В основном используется в порошковой металлургии и для производства компонентов из металлического порошка
Методы распыления
| Метод | Подробности |
|---|---|
| Распыление газа | Струя расплавленного металла, дезинтегрированная струями инертного газа высокого давления |
| Распыление воды | Использует водяные струи для дезинтеграции металлического потока |
| Центробежное распыление | Расплавленный металл выливается на вращающийся диск и срывается с его краев |
Применение металлических порошков
| Приложение | Подробности |
|---|---|
| Порошковая металлургия | Прессование и спекание порошковых компактов для производства деталей ПМ |
| Аддитивное производство металлов | Использование распыляемых порошков в качестве сырья для AM-процессов, таких как DED, PBF |
| Литье металлов под давлением | Смешивание порошков со связующим, введение в формы и дебиндинг/агломерация |
| Термические напыляемые покрытия | Распыление порошков на поверхности с помощью плазменного/горячего распыления |
| Пайка | Использование распыляемых порошковых прослоек для высокотемпературной пайки |
| Сварка | Распыляемые металлические порошки, используемые в качестве присадочного материала в сварочных процессах |
Технические характеристики распыления металла
| Параметр | Типовой диапазон |
|---|---|
| Размер порошка | От 10 до 250 микрон |
| Распределение по размерам | Плотная, сферическая морфология |
| Чистота | До 99,9% |
| Кажущаяся плотность | Около 40-50% истинной плотности |
| Содержание оксидов | <1%, ниже при распылении в инертном газе |
| Уровень производства | 10 - 100 кг/час |
Оборудование для распыления металла
Основное оборудование, задействованное в процессе распыления металла, включает в себя:
Руководство по оборудованию для распыления металлов
| Оборудование | Назначение |
|---|---|
| Индукционная печь | Расплавляет металлический шихтовый материал до жидкого состояния |
| Крусибл | Удерживает расплавленный металл перед заливкой в распылитель |
| Тундиш | Действует как резервуар, облегчающий заливку металла |
| Механизм распыления | Разбивает расплавленный металл на капли с помощью газовой/жидкостной струи |
| Система сбора порошка | Сбор и отделение распыленного порошка от транспортировочного газа/жидкости |
Типы и характеристики атомайзеров
| Распылитель | Принцип | Характеристики |
|---|---|---|
| Газовый распылитель | Струя инертного газа высокого давления | Более мелкий порошок, меньшая степень окисления |
| Распылитель воды | Высокоскоростная водяная струя | Высокая производительность, более крупные частицы |
| Центробежный распылитель | Расплавленный металл, вылитый на вращающийся диск/чашку | Компактный, простой в эксплуатации |
Вспомогательное оборудование
- Металлические шихтовые материалы, газы, вода
- Насосы, клапаны, форсунки
- Контроль и мониторинг температуры
- Панель управления, приборы
- Просеивающая станция для классификации
- Системы пылеудаления и газоочистки
Стандарты проектирования и требования к установке
- Создан в соответствии со стандартами ASTM B213 для распыления газа
- Индивидуальная разработка в соответствии с производственными требованиями
- Требуется подача инертного газа, водоснабжение, электричество
- Площадь установки зависит от площади распылителя
- Необходимо удаление пыли, очистка сточных вод
Поставщики металлических распылителей
Основные поставщики
| Поставщик | Расположение | Продукция |
|---|---|---|
| PSI | Канада | Газовые, водяные и центробежные распылители |
| Вакуумные технологии ALD | Германия | Газовые и водяные распылители |
| Sino Steel Thermo | Китай | Распылители воды и газа |
| Вакуумные технологии VTI | ВЕЛИКОБРИТАНИЯ | Высокотехнологичные газовые распылители |
Ценообразование
- Небольшие лабораторные установки стоят от $100 000.
- Распылители для промышленного производства варьируются от $500,000 до $2,000,000
- Крупные системы, созданные на заказ, могут стоить до $4 000 000
- Дополнительные расходы на вспомогательное оборудование, установку, расходные материалы
Выбор поставщика атомайзеров
- Репутация и уровень опыта
- Возможность изготовления на заказ и размерный ряд
- Производственные мощности и сроки изготовления
- Бюджетные ограничения
- Расположение и сервисная поддержка
- Требования к техническим характеристикам порошка
- Предложения по вспомогательному оборудованию
Эксплуатация металлического распылителя
Типичный процесс атомизации
| Шаг | Деятельность |
|---|---|
| 1 | Зарядите индукционную печь металлом для распыления |
| 2 | Полностью расплавьте металл и дайте ему достичь температуры перегрева |
| 3 | Запустите поток инертного газа в распылитель при требуемом давлении |
| 4 | Открыть индукционную печь и вылить расплавленный металл в промковш/кювету |
| 5 | Дайте металлу стечь в распылитель для распада на порошок |
| 6 | Порошок переносится газом в циклонные сепараторы для сбора |
| 7 | Просеивание порошка для удаления крупных частиц и мелких фракций |
| 8 | После охлаждения упакуйте готовый порошок в контейнеры. |
Критические параметры процесса
- Температура перегрева металла
- Расход расплавленного металла в распылитель
- Расход газа/воды и давление
- Конфигурация заливки и количество металлической шихты
- Конструкция и геометрия сопла
- Подход к сбору и просеиванию
Аспекты технического обслуживания
- Периодически осматривайте и заменяйте изношенные форсунки, клапаны, вкладыши
- Проверьте газовые линии, водяные форсунки на наличие засоров, влияющих на поток
- Проконтролируйте привод и подшипники центробежного распылителя
- Чистое осаждение порошка внутри труб и емкостей
- Обслуживание индукционной печи, датчиков температуры и т.д.
Преимущества и ограничения
Преимущества и достоинства
- Получает тонкие сферические порошки, идеально подходящие для AM, MIM и т.д.
- Достижение высоких показателей производства порошка
- Постоянный и плотный гранулометрический состав
- Высокая чистота благодаря распылению в инертном газе
- Гибкий диапазон размеров от 10 мкм до 300 мкм
- Масштабируемый процесс, способный производить тонны продукции
Недостатки и ограничения
- Распыляемый водой порошок может сильно окисляться
- Центробежный распылитель имеет ограничение по размеру
- Контроль распределения частиц по размерам может быть затруднен
- Очень мелкий порошок создает проблемы с безопасностью
- Высокие капитальные вложения в оборудование
- Процесс требует строгого контроля и оптимизации
Как выбрать металлический атомайзер
Ключевые соображения при выборе
- Тип распыляемого металла
- Желаемое количество, размер и форма порошка
- Необходимые уровни чистоты и содержание кислорода
- Бюджетные ограничения и планы расширения
- Доступная площадь и высота
- Возможность использования вспомогательных систем
- Необходимый уровень автоматизации и контроля
- Послепродажное обслуживание и ремонт
- Соответствие стандартам и сертификатам
Сделать правильный выбор
- Составление шорт-листа поставщиков на основе опыта, возможностей и отзывов
- Укажите требования к порошку и получите предложения по дизайну
- Сравните варианты по стоимости, скорости производства, характеристикам
- Оценка качества вспомогательного оборудования, гарантии
- Проверьте сроки производства и поставки продукции поставщиками
- Удостоверьтесь в правильности проектирования, установки и послепродажного обслуживания
- Выберите модульный, настраиваемый распылитель для гибкости
- Приоритет качества и плотного распределения над низкой стоимостью
- Выберите поставщика, готового совместно разрабатывать системы для конкретных нужд
Вопросы и ответы
Вопрос: Каков типичный диапазон размеров распыляемого металлического порошка?
О: Диапазон размеров частиц для большинства распылителей составляет от 10 до 250 микрон. Газовые распылители позволяют получить более мелкий порошок до 10 микрон, а водяные распылители делают более крупный порошок свыше 100 микрон.
Вопрос: Какие металлы можно распылить в порошок?
О: К распространенным металлам, подвергаемым атомизации, относятся алюминий, медь, железо, никель, кобальт, титан, тантал, нержавеющая сталь. Можно распылять даже сплавы и реактивные металлы, такие как магний.
В: Насколько сферичны распыляемые порошки?
О: Атомизированные порошки имеют высокосферическую морфологию, поскольку капли быстро застывают в полете. Уровень сферичности достигает 0,9-1. При газовом распылении порошок получается более сферическим.
Вопрос: Каково основное применение распыляемого металлического порошка?
О: Основное применение - порошковая металлургия для прессования и спекания компонентов. Мелкодисперсные порошки также идеально подходят для аддитивного производства металлов с использованием порошкового наплавления или направленного энергетического осаждения.
Вопрос: Как контролируется распределение порошка по размерам при распылении?
О: Конструкция сопла, расход расплавленного металла, давление газа и конфигурация распыления определяют распределение частиц по размерам. Несколько стадий просеивания после распыления помогают сузить распределение.
В: Требует ли распыление металла специальных навыков?
О: Несмотря на то, что этот процесс автоматизирован, для оптимизации и правильного управления распылителем для производства качественного металлического порошка необходимы навыки в таких областях, как металлургия, термическое напыление, обработка порошка.
В: Что определяет скорость производства распылителя?
О: Расход металла, давление газа и производительность распылителя определяют скорость производства. Промышленные распылители могут производить 100 кг/час порошка, в то время как лабораторные распылители могут производить всего несколько кг/час.
В: Как определить правильный размер и тип распылителя?
О: Ключевыми факторами являются требуемое количество порошка, бюджет, существующая инфраструктура и желаемые характеристики порошка. Все это помогает выбрать газовый, водяной или центробежный тип в соответствии с необходимой производительностью.
В: Образуются ли при распылении металла какие-либо побочные продукты?
О: Твердых отходов немного, но требуется очистка сточных газов/воды. Также требуется удаление пыли из зон обработки порошка. Необходима надлежащая утилизация использованных фильтров и расходных материалов.
Заключение
Распыление металла позволяет превратить сыпучий металл в мелкие сферические порошки с помощью газа, воды или центробежной энергии. При строгом контроле параметров процесса можно получать порошки высокой чистоты, идеально подходящие для AM. В этом руководстве кратко описаны принципы работы, типы, области применения, поставщики и технические аспекты систем распыления металлов. Структурированная информация позволяет легко сравнивать варианты и выбирать подходящий распылитель.
