Stroj na rozprašování vody s kovovým práškem o velikosti 100 – 400 mesh

Prášek připravený vakuovou atomizací vzduchu má výhody vysoké čistoty, nízkého obsahu kyslíku a jemné velikosti částic prášku. Po letech neustálých inovací a zdokonalování se technologie vakuové atomizace vzduchu vyvinula v hlavní metodu výroby vysoce výkonných kovových a slitinových prášků a stala se předním faktorem podporujícím a propagujícím výzkum nových materiálů a vývoj nových technologií. Redaktor představil princip, proces a zařízení pro mletí prášku vakuovou atomizací vzduchu a analyzoval typy a použití prášku připraveného vakuovou atomizací vzduchu.

Atomizační metoda je metoda přípravy prášku, při které rychle se pohybující kapalina (atomizační médium) naráží nebo jinak rozrušuje kovovou nebo slitinovou kapalinu na jemné kapičky, které se poté kondenzují do pevného prášku. Atomizované částice prášku mají nejen přesně stejné homogenní chemické složení jako daná roztavená slitina, ale také díky rychlému tuhnutí zjemňují krystalickou strukturu a eliminují makrosegregaci druhé fáze. Běžně používaným atomizačním médiem je voda nebo ultrazvuk, který se nazývá atomizace vodou a plynová atomizace. Kovové prášky připravené atomizací vodou mají vysoký výtěžek a ekonomický výtěžek a rychlost ochlazování je vysoká, ale prášky mají vysoký obsah kyslíku a nepravidelnou morfologii, obvykle vločky. Prášek připravený technologií ultrazvukové atomizace má malou velikost částic, vysokou sféričnost a nízký obsah kyslíku a stal se hlavní metodou pro výrobu vysoce výkonných sférických kovových a slitinových prášků.

Technologie vakuového tavení s vysokotlakou plynovou atomizací a pulverizací integruje vysokovakuovou technologii, technologii vysokoteplotního tavení, vysokotlakou a vysokorychlostní plynovou technologii a je vyráběna tak, aby splňovala potřeby vývoje práškové metalurgie, zejména pro výrobu vysoce kvalitních slitin obsahujících práškové aktivní prvky. Technologie ultrazvukového/plynového atomizačního pulverizování je nová technologie rychlého tuhnutí. Díky vysoké rychlosti chlazení má prášek vlastnosti zjemnění zrna, jednotného složení a vysoké rozpustnosti v pevných látkách.

Kromě výše uvedených výhod má kovový prášek vyrobený vakuovým tavením za vysokého tlaku plynovou atomizací následující tři vlastnosti: čistý prášek, nízký obsah kyslíku; vysoký výtěžek jemného prášku; vysoká sféričnost vzhledu. Konstrukční nebo funkční materiály vyrobené z tohoto prášku mají oproti konvenčním materiálům mnoho výhod, pokud jde o fyzikální a chemické vlastnosti. Mezi vyvinuté prášky patří prášek superslitin, prášek slitiny pro tepelné stříkání, prášek slitiny mědi a prášek nerezové oceli.

1 Proces a zařízení pro mletí prášku ve vakuovém rozprašování vzduchem

1.1 Proces mletí prášku ve vakuu a vzduchové atomizaci

Metoda vakuového rozprašování vzduchem je nový typ procesu vyvinutý v průmyslu výroby kovových prášků v posledních letech. Má výhody snadné oxidace materiálů, rychlého kalení kovového prášku a vysokého stupně automatizace. Specifický proces spočívá v tom, že po roztavení a rafinaci slitiny (kovu) v indukční peci se roztavený kov vlije do tepelně izolačního nánosu a vstupuje do vodicí trubice a trysky, kde je proud taveniny rozprašován proudem vysokotlakého plynu. Rozprašovaný kovový prášek tuhne a usazuje se v rozprašovací věži a padá do sběrné nádrže na prášek.

Rozprašovací zařízení, rozprašovací ultrazvuk a tok kovové kapaliny jsou tři základní aspekty procesu rozprašování plynu. V rozprašovacím zařízení vstřikovaný rozprašovací ultrazvuk urychluje a interaguje s proudem vstřikované kovové kapaliny a vytváří tak proudové pole. V tomto proudovém poli se proud roztaveného kovu rozruší, ochladí a ztuhne, čímž se získá prášek s určitými vlastnostmi. Mezi parametry rozprašovacího zařízení patří struktura trysky, struktura katétru, poloha katétru atd. Rozprašovací plyn a jeho procesní parametry zahrnují ultrazvukové vlastnosti, tlak vstupního vzduchu, rychlost vzduchu atd. A tok kovové kapaliny a jeho procesní parametry zahrnují vlastnosti proudění kovové kapaliny, přehřátí, průměr proudění kapaliny atd. Ultrazvuková rozprašovací metoda dosahuje účelu úpravy velikosti částic prášku, distribuce velikosti částic a mikrostruktury úpravou různých parametrů a jejich koordinací.

1.2 Zařízení pro vakuové rozprašování vzduchem

Současná zařízení pro vakuové atomizační pulverizaci zahrnují převážně zahraniční a domácí zařízení. Zařízení vyrobená v zahraničí se vyznačují vysokou stabilitou a vysokou přesností regulace, ale náklady na zařízení jsou vysoké a náklady na údržbu a opravy jsou vysoké. Náklady na domácí zařízení jsou nízké, náklady na údržbu jsou nízké a údržba je pohodlná. Domácí výrobci zařízení však obecně neovládají základní technologie zařízení, jako jsou atomizační trysky a atomizační procesy. V současné době příslušné zahraniční výzkumné ústavy a výrobní podniky uchovávají technologie přísně v tajnosti a specifické a průmyslově prováděné procesní parametry nelze získat z relevantní literatury a patentů. To vede k tomu, že výtěžek vysoce kvalitního prášku je příliš nízký na to, aby byl ekonomicky výhodný, což je také hlavní důvod, proč moje země nebyla schopna průmyslově vyrábět vysoce kvalitní prášek, i když existuje mnoho výrobních aerosolových prášků a vědeckovýzkumných jednotek.

Struktura ultrazvukového atomizačního drticího zařízení se skládá z následujících částí: středofrekvenční indukční tavicí pec, udržovací pec, atomizační systém, atomizační nádrž, systém pro odsávání prachu, ultrazvukový přívodní systém, systém vodního chlazení, řídicí systém atd.

V současné době se různé výzkumy v oblasti aerosolizace zaměřují především na dva aspekty. Na jedné straně se studují parametry struktury trysky a charakteristiky proudění. Cílem je zjistit vztah mezi proudovým polem a strukturou trysky tak, aby ultrazvuk dosáhl rychlosti na výstupu z trysky při malém průtoku ultrazvuku, a poskytnout teoretický základ pro návrh a zpracování trysky. Na druhé straně byl studován vztah mezi parametry atomizačního procesu a vlastnostmi prášku. Cílem je studovat vliv parametrů atomizačního procesu na vlastnosti prášku a účinnost atomizace na základě specifických trysek s cílem optimalizovat a řídit výrobu prášku. Jedním slovem, zlepšení produktivity jemného prášku a snížení spotřeby plynu jsou hlavním směrem vývoje technologie ultrazvukové atomizace.

1.2.1 Různé typy trysek pro ultrazvukovou atomizaci

Rozprašovací plyn zvyšuje rychlost a energii proudění tryskou, čímž účinně rozrušuje tekutý kov a připravuje prášek, který splňuje požadavky. Tryska řídí tok a průběh proudění rozprašovaného média a hraje klíčovou roli v úrovni účinnosti rozprašování a stabilitě procesu rozprašování. Je klíčovou technologií ultrazvukové rozprašování. V raných fázích procesu rozprašování plynem se obecně používala konstrukce trysky s volným pádem. Tato tryska má jednoduchou konstrukci, není snadné ji zablokovat a proces řízení je relativně jednoduchý, ale její účinnost rozprašování není vysoká a je vhodná pouze pro výrobu prášku s velikostí částic 50-300 μm. Pro zlepšení účinnosti rozprašování byly později vyvinuty restriktivní trysky nebo těsně spřažené rozprašovací trysky. Těsná nebo restriktivní tryska zkracuje dráhu letu plynu a snižuje ztráty kinetické energie v procesu proudění plynu, čímž se zvyšuje rychlost a hustota proudu plynu interagujícího s kovem a zvyšuje se výtěžnost jemného prášku.

1.2.1.1 Obvodová štěrbinová tryska

Vysokotlaký ultrazvuk vstupuje do trysky tangenciálně. Poté je vysokou rychlostí vyfukován a vytváří vír.