100–400 akių metalo miltelių vandens purkštuvas

Vakuuminio oro purškimo būdu paruošti milteliai pasižymi dideliu grynumu, mažu deguonies kiekiu ir smulkiu miltelių dalelių dydžiu. Po daugelio metų nuolatinių inovacijų ir tobulinimo vakuuminio oro purškimo miltelių technologija išsivystė į pagrindinį aukštos kokybės metalų ir lydinių miltelių gamybos metodą ir tapo pagrindiniu veiksniu, remiančiu ir skatinančiu naujų medžiagų tyrimus ir naujų technologijų kūrimą. Redaktorius pristatė vakuuminio oro purškimo principą, procesą ir miltelių malimo įrangą, išanalizavo vakuuminio oro purškimo būdu paruoštų miltelių rūšis ir panaudojimą.

Purškimo metodas yra miltelių paruošimo metodas, kai greitai judantis skystis (purškimo terpė) smūgiuoja arba kitaip suskaido metalo ar lydinio skystį į smulkius lašelius, kurie vėliau sutankinami į kietus miltelius. Purškiamos miltelių dalelės ne tik turi tokią pačią homogeninę cheminę sudėtį kaip ir išlydytas lydinys, bet ir dėl greito kietėjimo pagerina kristalinę struktūrą bei pašalina antrosios fazės makrosegregaciją. Dažniausiai naudojama purškimo terpė yra vanduo arba ultragarsas, kuris atitinkamai vadinamas vandens ir dujų purškimu. Vandens purškimu paruošti metalo milteliai pasižymi didele išeiga ir ekonomiškumu, o aušinimo greitis yra didelis, tačiau milteliai turi didelį deguonies kiekį ir netaisyklingą morfologiją, dažniausiai dribsnių pavidalo. Ultragarso purškimo technologija paruošti milteliai pasižymi mažu dalelių dydžiu, dideliu sferiškumu ir mažu deguonies kiekiu, todėl tapo pagrindiniu metodu gaminant didelio našumo sferinius metalo ir lydinio miltelius.

Vakuuminio lydymo aukšto slėgio dujų purškimo pulverizavimo technologija apjungia aukšto vakuumo technologiją, aukštos temperatūros lydymo technologiją, aukšto slėgio ir didelės spartos dujų technologiją ir yra sukurta siekiant patenkinti miltelių metalurgijos plėtros poreikius, ypač gaminant aukštos kokybės lydinius, kurių sudėtyje yra aktyviųjų elementų miltelių. Ultragarsinė / dujų purškimo pulverizavimo technologija yra nauja greito kietėjimo technologija. Dėl didelio aušinimo greičio milteliai pasižymi grūdelių smulkumu, vienoda sudėtimi ir dideliu kietųjų medžiagų tirpumu.

Be minėtų privalumų, vakuuminio lydymo aukšto slėgio dujų atomizacijos būdu pagaminti metalo milteliai pasižymi šiomis trimis savybėmis: gryni milteliai, mažas deguonies kiekis; didelė smulkių miltelių išeiga; didelis sferiškumas. Iš šių miltelių pagamintos struktūrinės arba funkcinės medžiagos turi daug pranašumų, palyginti su įprastomis medžiagomis, kalbant apie fizikines ir chemines savybes. Sukurti milteliai apima superlydinių miltelius, terminio purškimo lydinių miltelius, vario lydinių miltelius ir nerūdijančio plieno miltelius.

1 Vakuuminio oro purškimo miltelių malimo procesas ir įranga

1.1 Vakuuminio oro purškimo miltelių malimo procesas

Vakuuminis oro purškimo pulverizavimo metodas yra naujo tipo procesas, sukurtas metalo miltelių gamybos pramonėje pastaraisiais metais. Jis turi privalumų, nes medžiagos nėra lengvai oksiduojamos, metalo milteliai greitai atšaldomi ir yra labai automatizuoti. Specifinis procesas yra toks, kad lydinys (metalas) išlydomas ir rafinuojamas indukcinėje krosnyje, o išlydytas metalo skystis supilamas į izoliacinę medžiagą, patenka į kreipiamąjį vamzdį ir antgalį, o išlydytas metalo srautas purškiamas aukšto slėgio dujų srautu. Purškiami metalo milteliai sukietėja ir nusėda purškimo bokšte, o tada patenka į miltelių surinkimo baką.

Purškimo įranga, purškimo ultragarsas ir metalo skysčio srautas yra trys pagrindiniai dujų purškimo proceso aspektai. Purškimo įrangoje įpurškiamas purškimo ultragarsas greitėja ir sąveikauja su įpurškiamu metalo skysčio srautu, sudarydamas srauto lauką. Šiame srauto lauke išlydyto metalo srautas sulaužomas, aušinamas ir sukietėja, taip gaunant tam tikrų savybių miltelius. Purškimo įrangos parametrai apima purkštuko struktūrą, kateterio struktūrą, kateterio padėtį ir kt., purškimo dujos ir jų proceso parametrai apima ultragarso savybes, oro įleidimo slėgį, oro greitį ir kt., o metalo skysčio srautas ir jo proceso parametrai apima metalo skysčio srauto savybes, perkaitinimą, skysčio srauto skersmenį ir kt. Ultragarsinis purškimas pasiekia miltelių dalelių dydžio, dalelių dydžio pasiskirstymo ir mikrostruktūros reguliavimo tikslą, koreguojant įvairius parametrus ir jų koordinavimą.

1.2 Vakuuminio oro purškimo pulverizavimo įranga

Dabartinė vakuuminio purškimo įranga daugiausia sudaryta iš užsienio ir buitinės įrangos. Užsienyje pagaminta įranga pasižymi dideliu stabilumu ir dideliu valdymo tikslumu, tačiau įrangos kaina yra didelė, o priežiūros ir remonto išlaidos – didelės. Buitinės įrangos kaina yra maža, priežiūros išlaidos mažos, o priežiūra patogi. Tačiau vietinės įrangos gamintojai paprastai neįvaldo pagrindinių įrangos technologijų, tokių kaip purškimo antgaliai ir purškimo procesai. Šiuo metu atitinkami užsienio tyrimų institutai ir gamybos įmonės griežtai laiko technologiją konfidencialia, o konkrečių ir pramoninių proceso parametrų negalima gauti iš atitinkamos literatūros ir patentų. Dėl to aukštos kokybės miltelių išeiga yra per maža, kad būtų ekonomiška, o tai taip pat yra pagrindinė priežastis, kodėl mano šalis negalėjo pramoniniu būdu gaminti aukštos kokybės miltelių, nors yra daug aerozolinių miltelių gamybos ir mokslinių tyrimų padalinių.

Ultragarsinio purškimo įrenginio struktūrą sudaro šios dalys: vidutinio dažnio indukcinė lydymo krosnis, laikymo krosnis, purškimo sistema, purškimo bakas, dulkių surinkimo sistema, ultragarso tiekimo sistema, vandens aušinimo sistema, valdymo sistema ir kt.

Šiuo metu įvairūs aerozolizacijos tyrimai daugiausia sutelkti į du aspektus. Viena vertus, tiriami purkštuko struktūros parametrai ir srovės srauto charakteristikos. Tikslas – nustatyti oro srauto lauko ir purkštuko struktūros ryšį, kad ultragarsas pasiektų greitį purkštuko išleidimo angoje, esant mažam ultragarso srauto greičiui, ir pateikti teorinį pagrindą purkštuko projektavimui ir apdirbimui. Kita vertus, buvo tiriamas purškimo proceso parametrų ir miltelių savybių ryšys. Tikslas – ištirti purškimo proceso parametrų įtaką miltelių savybėms ir purškimo efektyvumui kiekvieno purkštuko atveju, siekiant optimizuoti ir valdyti miltelių gamybą. Trumpai tariant, smulkių miltelių našumo gerinimas ir dujų sąnaudų mažinimas lemia ultragarsinio purškimo technologijos plėtros kryptį.

1.2.1 Įvairūs ultragarsinio purškimo purkštukų tipai

Purškimo dujos padidina purkštuko greitį ir energiją, taip efektyviai suskaidydamos skystą metalą ir paruošdamos reikalavimus atitinkančius miltelius. Purkštukas kontroliuoja purkštos terpės srautą ir srauto modelį ir vaidina lemiamą vaidmenį purškimo efektyvumo lygyje ir purškimo proceso stabilume, be to, tai yra pagrindinė ultragarsinio purškimo technologija. Ankstyvajame dujų purškimo procese dažniausiai buvo naudojama laisvai krentanti purkštuko konstrukcija. Šis purkštukas yra paprastos konstrukcijos, jį sunku užblokuoti, o valdymo procesas yra gana paprastas, tačiau jo purškimo efektyvumas nėra didelis ir jis tinka tik 50–300 μm dalelių dydžio miltelių gamybai. Siekiant pagerinti purškimo efektyvumą, vėliau buvo sukurti ribojantys arba sandariai sujungti purškimo purkštukai. Sandarūs arba ribojantys purkštukai sutrumpina dujų skrydžio atstumą ir sumažina kinetinės energijos nuostolius dujų srauto procese, taip padidindami dujų srauto, sąveikaujančio su metalu, greitį ir tankį bei padidindami smulkių miltelių išeigą.

1.2.1.1 Apskritiminis plyšinis antgalis

Aukšto slėgio ultragarsas į purkštuką patenka tangentiškai. Tada jis dideliu greičiu išstumiamas ir sudaro sūkurį.