Stroj za raspršivanje vode u metalnom prahu od 100 do 400 mesh

Prah pripremljen vakuumskom zračnom atomizacijom ima prednosti visoke čistoće, niskog sadržaja kisika i fine veličine čestica praha. Nakon godina kontinuiranih inovacija i poboljšanja, tehnologija vakuumske zračne atomizacije praha razvila se u glavnu metodu proizvodnje visokoučinkovitih metalnih i legiranih prahova te je postala vodeći faktor koji podržava i promiče istraživanje novih materijala i razvoj novih tehnologija. Urednik je predstavio princip, proces i opremu za mljevenje praha vakuumske zračne atomizacije te analizirao vrste i upotrebu praha pripremljenog vakuumskom zračnom atomizacijom.

Metoda atomizacije je metoda pripreme praha u kojoj brzo pokretna tekućina (atomizirajući medij) udara ili na drugi način razbija metalnu ili legurnu tekućinu u fine kapljice, koje se zatim kondenziraju u čvrsti prah. Atomizirane čestice praha ne samo da imaju potpuno isti homogeni kemijski sastav kao i dana rastaljena legura, već i zbog brzog skrućivanja pročišćavaju kristalnu strukturu i eliminiraju makrosegregaciju druge faze. Uobičajeno korišteni atomizacijski medij je voda ili ultrazvuk, što se naziva atomizacija vodom i atomizacija plinom. Metalni prahovi pripremljeni atomizacijom vodom imaju visok prinos i ekonomičan prinos, a brzina hlađenja je brza, ali prahovi imaju visok sadržaj kisika i nepravilnu morfologiju, obično pahuljice. Prah pripremljen ultrazvučnom tehnologijom atomizacije ima malu veličinu čestica, visoku sferičnost i nizak sadržaj kisika, te je postao glavna metoda za proizvodnju visokoučinkovitih sferičnih metalnih i legurnih prahova.

Tehnologija vakuumskog taljenja pod visokim tlakom i atomizacijom plinom integrira tehnologiju visokog vakuuma, tehnologiju taljenja na visokim temperaturama, tehnologiju visokog tlaka i brze plinske tehnologije te je proizvedena kako bi zadovoljila potrebe razvoja metalurgije praha, posebno za proizvodnju visokokvalitetnih legura koje sadrže aktivne elemente u prahu. Ultrazvučna/plinska atomizacija i atomizacija nova je tehnologija brzog skrućivanja. Zbog velike brzine hlađenja, prah ima karakteristike profinjenosti zrna, ujednačenog sastava i visoke topljivosti u krutim tvarima.

Uz gore navedene prednosti, metalni prah proizveden vakuumskim taljenjem pod visokim tlakom plinske atomizacije ima sljedeće tri karakteristike: čisti prah, nizak sadržaj kisika; visok prinos finog praha; visoka sferičnost izgleda. Strukturni ili funkcionalni materijali izrađeni od ovog praha imaju mnoge prednosti u odnosu na konvencionalne materijale u smislu fizikalnih i kemijskih svojstava. Razvijeni prahovi uključuju prah superlegure, prah legure dobiven termičkim raspršivanjem, prah legure bakra i prah nehrđajućeg čelika.

1 Postupak i oprema za mljevenje praha vakuumskom zračnom atomizacijom

1.1 Postupak mljevenja praha vakuumskom atomizacijom zraka

Metoda pulverizacije vakuumskom zračnom atomizacijom novi je tip procesa razvijen u industriji proizvodnje metalnog praha posljednjih godina. Ima prednosti lake oksidacije materijala, brzog kaljenja metalnog praha i visokog stupnja automatizacije. Specifičan proces je u tome što se nakon što se legura (metal) rastali i rafinira u indukcijskoj peći, rastaljena metalna tekućina ulijeva u toplinskoizolacijski sloj i ulazi u vodeću cijev i mlaznicu, a tok taline se atomizira visokotlačnim protokom plina. Atomizirani metalni prah se stvrdnjava i taloži u atomizacijskom tornju te pada u spremnik za skupljanje praha.

Oprema za atomizaciju, ultrazvuk za atomizaciju i protok metalne tekućine tri su osnovna aspekta procesa atomizacije plina. U opremi za atomizaciju, ubrizgani ultrazvuk za atomizaciju ubrzava i međudjeluje s protokom ubrizgane metalne tekućine kako bi se formiralo polje protoka. U ovom polju protoka, tok rastaljenog metala se prekida, hladi i skrućuje, čime se dobiva prah s određenim karakteristikama. Parametri opreme za atomizaciju uključuju strukturu mlaznice, strukturu katetera, položaj katetera itd., plin za atomizaciju i njegovi procesni parametri uključuju ultrazvučna svojstva, tlak ulaznog zraka, brzinu zraka itd., a protok metalne tekućine i njegovi procesni parametri uključuju svojstva protoka metalne tekućine, pregrijavanje, promjer protoka tekućine itd. Ultrazvučna atomizacija postiže svrhu podešavanja veličine čestica praha, raspodjele veličine čestica i mikrostrukture podešavanjem različitih parametara i njihovom koordinacijom.

1.2 Oprema za pulverizaciju vakuumskim zrakom i atomizacijom

Trenutna oprema za vakuumsko atomiziranje i pulveriziranje uglavnom uključuje stranu i domaću opremu. Oprema proizvedena u inozemstvu ima visoku stabilnost i visoku preciznost upravljanja, ali su troškovi opreme visoki, kao i troškovi održavanja i popravka. Domaća oprema je niska, troškovi održavanja su niski, a održavanje je jednostavno. Međutim, domaći proizvođači opreme uglavnom ne vladaju osnovnim tehnologijama opreme kao što su mlaznice za atomizaciju i procesi atomizacije. Trenutno, relevantni strani istraživački instituti i proizvodna poduzeća strogo drže tehnologiju u tajnosti, a specifični i industrijalizirani procesni parametri ne mogu se dobiti iz relevantne literature i patenata. Zbog toga je prinos visokokvalitetnog praha prenizak da bi bio ekonomičan, što je ujedno i glavni razlog zašto moja zemlja nije bila u mogućnosti industrijski proizvesti visokokvalitetni prah iako postoji mnogo proizvodnih i znanstveno-istraživačkih jedinica za aerosolni prah.

Struktura ultrazvučnog uređaja za atomizaciju i pulverizaciju sastoji se od sljedećih dijelova: indukcijske peći za taljenje srednje frekvencije, peći za zadržavanje, sustava za atomizaciju, spremnika za atomizaciju, sustava za skupljanje prašine, ultrazvučnog sustava za dovod, sustava za hlađenje vodom, upravljačkog sustava itd.

Trenutno se različita istraživanja o aerosolizaciji uglavnom usredotočuju na dva aspekta. S jedne strane, proučavaju se parametri strukture mlaznice i karakteristike mlaza. Svrha je dobiti odnos između polja strujanja zraka i strukture mlaznice, tako da ultrazvuk dostiže brzinu na izlazu iz mlaznice dok je brzina ultrazvučnog protoka mala, te pruža teorijsku osnovu za dizajn i obradu mlaznice. S druge strane, proučavan je odnos između parametara procesa atomizacije i svojstava praha. Cilj je proučiti utjecaj parametara procesa atomizacije na svojstva praha i učinkovitost atomizacije na temelju specifičnih mlaznica kako bi se optimizirala i usmjerila proizvodnja praha. Ukratko, poboljšanje produktivnosti finog praha i smanjenje potrošnje plina vode smjer razvoja tehnologije ultrazvučne atomizacije.

1.2.1 Različite vrste mlaznica za ultrazvučnu atomizaciju

Raspršujući plin povećava brzinu i energiju kroz mlaznicu, čime se učinkovito razbija tekući metal i priprema prah koji zadovoljava zahtjeve. Mlaznica kontrolira protok i uzorak protoka raspršenog medija te igra ključnu ulogu u razini učinkovitosti raspršivanja i stabilnosti procesa raspršivanja te je ključna tehnologija ultrazvučne atomizacije. U ranom procesu raspršivanja plinom općenito se koristila struktura mlaznice sa slobodnim padom. Ova mlaznica je jednostavnog dizajna, nije je lako blokirati, a proces upravljanja je relativno jednostavan, ali njezina učinkovitost raspršivanja nije visoka i prikladna je samo za proizvodnju praha s veličinom čestica od 50-300 μm. Kako bi se poboljšala učinkovitost raspršivanja, kasnije su razvijene restriktivne mlaznice ili čvrsto spojene raspršivačke mlaznice. Uska ili restriktivna mlaznica skraćuje udaljenost leta plina i smanjuje gubitak kinetičke energije u procesu strujanja plina, čime se povećava brzina i gustoća strujanja plina u interakciji s metalom i povećava prinos finog praha.

1.2.1.1 Obodna utorna mlaznica

Ultrazvuk visokog tlaka ulazi u mlaznicu tangencijalno. Zatim se izbacuje velikom brzinom i formira vrtlog.