RU2741036C1 - Device for producing metallopopene compositions - Google Patents

Device for producing metallopopene compositions Download PDF

Info

Publication number
RU2741036C1
RU2741036C1 RU2020105722A RU2020105722A RU2741036C1 RU 2741036 C1 RU2741036 C1 RU 2741036C1 RU 2020105722 A RU2020105722 A RU 2020105722A RU 2020105722 A RU2020105722 A RU 2020105722A RU 2741036 C1 RU2741036 C1 RU 2741036C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
workpiece
diameter
chamber
inductor
Prior art date
Application number
RU2020105722A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Каблов
Максим Георгиевич Мин
Дмитрий Евгеньевич Каблов
Владимир Сергеевич Тартанов
Глеб Сергеевич Киселев
Игорь Алексеевич Лосев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority to RU2020105722A priority Critical patent/RU2741036C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2741036C1 publication Critical patent/RU2741036C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, particularly, to devices for production of metal powder compositions from metals and alloys with melting point up to 2000 °C. Device comprises billet loading chamber, melting chamber, spraying column connected in lower part with hopper for receiving powder, inductor for heating billet, spraying nozzle, cyclone for separation of fine fraction of powder, high-frequency suction fan for waste gas suction, gas supply system, cooling system of all parts of device and evacuation system connected to loading chamber, melting chamber and spraying column. In the loading chamber there is a workpiece fastening mechanism equipped with a cooled quick-clamping device with channels for supply of cooling liquid. Gas feed system includes channels withstanding pressure higher than 200 MPa and is made with possibility to supply several gases separately. Nozzle comprises an annular chamber and a channel for gas supply to an insert from non-magnetic material arranged in the nozzle centre, forming an annular gap with the nozzle. On the insert surface there are guiding screw grooves arranged at angle from 10 to 60 degrees to the nozzle axis. Inductor is made of copper hollow tube bent along spiral with annular working part, at that inner diameter of upper coil is by 2–4 mm more than diameter of workpiece, diameter of middle turn is by 4–6 mm less than diameter of workpiece, diameter of bottom turn is by 12–20 mm less than diameter of sprayed workpiece. Ends of inductor form eight of relative to main circular working part.
EFFECT: obtaining metal powder composition with particle size of up to 110 mcm and yield of such particles of not less than 40 %.
1 cl, 4 dwg

Description

Данное изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к устройствам для получения металлопорошковых композиций (МПК) из различных металлов и сплавов с температурой плавления до 2000°С, в том числе для сплавов титана, кобальта, ниобия, вольфрама, молибдена, тантала, рения, ванадия, хрома, циркония, гафния, рутения и осмия.This invention relates to powder metallurgy, namely to devices for producing metal-powder compositions (MPC) from various metals and alloys with a melting point of up to 2000 ° C, including for alloys of titanium, cobalt, niobium, tungsten, molybdenum, tantalum, rhenium, vanadium, chromium, zirconium, hafnium, ruthenium and osmium.

Известно техническое решение получения порошка из металлов, включающее установку заготовки в камеру загрузки, напуск инертного газа, опускание вращающейся заготовки в индуктор, расплавление поверхностного слоя заготовки, распыление расплава потоком инертного газа (атомизацию) в камере распыления при подаче расплава через форсунку с получением гранул мелкодисперсного металлического порошка сферической формы, сбор порошкового материала. В плавильной камере металлический стержень расплавляется через высокочастотное поле индуктора с разной размерностью обмоток. Расплавленный металл проникает через отверстие в бункер сбора порошка, при этом распыляется в форсунке из-за различных давлений в плавильной камере и бункере сбора порошка, а также с помощью дисперсионной системы (US 5284329 A, B22F 9/08, опубл. 08.02.1994).There is a known technical solution for producing a powder from metals, including installing a workpiece into a loading chamber, injecting an inert gas, lowering a rotating workpiece into an inductor, melting the surface layer of a workpiece, spraying the melt with an inert gas flow (atomization) in a spray chamber when feeding the melt through a nozzle to obtain fine spherical metal powder, collection of powder material. In the melting chamber, a metal rod is melted through the high-frequency field of an inductor with different dimensions of the windings. The molten metal penetrates through the hole into the powder collection hopper, while it is sprayed in the nozzle due to different pressures in the melting chamber and the powder collection hopper, as well as using the dispersion system (US 5284329 A, B22F 9/08, publ. 08.02.1994) ...

Недостатком данного технического решения является отсутствие системы вакуумирования, что влечет наличие примесей в получаемой МПК из-за оседающей влаги на стенках плавильной камеры и бункера сбора порошка, отсутствует отдельная камера загрузки, позволяющая повысить производительность процесса получения МПК, а также отсутствует охлаждение устройства крепления заготовки, что не позволяет расплавлять металлический стержень (заготовку) длинной менее 2-х диаметров.The disadvantage of this technical solution is the absence of an evacuation system, which entails the presence of impurities in the resulting MPC due to moisture settling on the walls of the melting chamber and the powder collection hopper, there is no separate loading chamber, which makes it possible to increase the productivity of the MPC production process, and there is no cooling of the workpiece fastening device. which does not allow melting a metal rod (workpiece) less than 2 diameters long.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для получения композиционных порошков (RU 142884 U1, B22F 9/02, опубл. 10.07.2014), предназначенное для получения ультрадисперсных порошков тугоплавких и активных металлов и сплавов с размером частиц менее 100 мкм, содержащее многовитковый индуктор с силовым блоком, бункер, рукавный фильтр, циркуляционный вентилятор, охладитель, каналы подачи рабочего газа, распыляющую форсунку, размещенную под нижним витком индуктора в непосредственной близости от нижнего витка и снабженную двумя каналами подвода рабочего газа, сменной сопловой вставкой, горловиной, крышкой, корпусом, выполненным с продольным радиальным разрезом, создающим в кольцевой конфигурации форсунки одиночный разрыв, при этом распыляющая форсунка снабжена дополнительно каналами подвода газопорошковой смеси, размещенными в крышке.The closest analogue, taken as a prototype, is a device for producing composite powders (RU 142884 U1, B22F 9/02, publ. 10.07.2014), designed to obtain ultrafine powders of refractory and active metals and alloys with a particle size of less than 100 microns, containing a multi-turn inductor with a power unit, a hopper, a bag filter, a circulation fan, a cooler, working gas supply channels, a spray nozzle located under the lower coil of the inductor in the immediate vicinity of the lower coil and equipped with two working gas supply channels, a replaceable nozzle insert, a neck, a cover , a body made with a longitudinal radial section, creating a single rupture in the annular configuration of the nozzle, while the spray nozzle is additionally equipped with channels for supplying a gas-powder mixture located in the cover.

Недостатками устройства - прототипа являются циркуляционный поток балластирующего газа, создаваемый циркуляционным вентилятором, при попадании такого потока в зону форсунки, не смотря на прохождение его через рукавный фильтр, содержащиеся в газе частицы порошка способствуют возникновению дугового разряда между индуктором и стержневой заготовкой, а также влияют на форму получаемого порошка, так как частицы холодные и прилипают к расплаву горячего металла. Также размер неизрасходованной заготовки при использовании устройства - прототипа составляет не менее 2 диаметров, что значительно снижает выход годного порошка из всей заготовки, а размер частиц порошка до 100 мкм удовлетворяет не всем потребностям промышленности. Отсутствие возможности подачи нескольких газов снижает технологические возможности устройства - прототипа.The disadvantages of the prototype device are the circulating flow of ballasting gas created by the circulating fan, when such a flow enters the nozzle zone, despite its passage through the bag filter, the powder particles contained in the gas contribute to the occurrence of an arc discharge between the inductor and the rod workpiece, and also affect the shape of the resulting powder, since the particles are cold and adhere to the hot metal melt. Also, the size of the unused workpiece when using the prototype device is at least 2 diameters, which significantly reduces the yield of suitable powder from the entire workpiece, and the powder particle size up to 100 microns does not satisfy all the needs of the industry. The inability to supply several gases reduces the technological capabilities of the prototype device.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, позволяющего получать мелкодисперсные композиции расплавляемых металлов и сплавов, с учетом современных разработок в области электронной промышленности, а также требований по охране труда и окружающей среды.The technical objective of the present invention is to create a device that allows you to obtain fine compositions of melted metals and alloys, taking into account modern developments in the electronic industry, as well as requirements for labor protection and the environment.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение МПК тугоплавких сплавов с размером частиц до 110 мкм и выходом годного таких частиц не менее 40% от массы исходного материала, повышение производительности процесса получения МПК.The technical result of the present invention is to obtain the MPC of refractory alloys with a particle size of up to 110 microns and the yield of such particles of at least 40% by weight of the starting material, increasing the productivity of the process of obtaining the MPC.

Поставленный технический результат достигается в устройстве для получения металлопорошковых композиций из сплавов тугоплавких металлов, содержащем камеру загрузки заготовки, индуктор для нагрева заготовки, распыляющую форсунку, циклон для отделения мелкой фракции порошка, высокочастотный отсасывающий вентилятор для отсоса отработанного газа, бункер для приема порошка, систему подачи газа и систему охлаждения всех частей устройства, причем оно дополнительно содержит камеру плавления, в которой размещены индуктор и распыляющая форсунка, подогреватель газа, обеспечивающий заданную температуру газа при поступлении в форсунку, механизм вертикального перемещения заготовки из камеры загрузки в камеру плавления, колонну распыления, соединенную в нижней части с бункером для приема порошка, и систему вакуумирования, соединенную с камерой загрузки, камерой плавления и колонной распыления, при этом в камере загрузки заготовки размещен механизм крепления заготовки, снабженный охлаждаемым быстрозажимным приспособлением с каналами для подачи охлаждающей жидкости, причем система подачи газа содержит каналы, выдерживающие давление более 200 МПа для подачи газов в форсунку, камеру загрузки, камеру плавления, колонну распыления и выполнена с возможностью подачи нескольких газов раздельно, форсунка содержит кольцевую камеру и канал для подачи газа на размещенную в центре форсунки вставку из немагнитного материала, образующую с форсункой кольцевой зазор, причем на поверхности вставки выполнены направляющие винтовые канавки, расположенные под углом от 10 до 60 градусов к оси форсунки, индуктор выполнен из медной полой трубки, согнутой по спирали, с кольцевой рабочей частью, при этом внутренний диаметр верхнего витка на 2-4 мм больше диаметра заготовки, диаметр среднего витка на 4-6 мм меньше диаметра заготовки, диаметр нижнего витка на 12-20 мм меньше диаметра распыляемой заготовки, а концы индуктора по форме образуют восьмерку относительно кольцевой рабочей части.The delivered technical result is achieved in a device for producing metal-powder compositions from alloys of refractory metals, containing a billet loading chamber, an inductor for heating the billet, a spray nozzle, a cyclone for separating a fine powder fraction, a high-frequency suction fan for exhaust gas suction, a hopper for receiving powder, a feeding system gas and a cooling system for all parts of the device, and it additionally contains a melting chamber, in which an inductor and a spray nozzle are located, a gas heater that provides a given gas temperature when entering the nozzle, a mechanism for vertical movement of the workpiece from the loading chamber to the melting chamber, a spray column connected in the lower part with a hopper for receiving powder, and an evacuation system connected to a loading chamber, a melting chamber and a spraying column, while in the billet loading chamber there is a workpiece fastening mechanism equipped with a cooled quick release a large device with channels for supplying a cooling liquid, and the gas supply system contains channels that can withstand a pressure of more than 200 MPa for supplying gases to the nozzle, a loading chamber, a melting chamber, a spray column and is configured to supply several gases separately, the nozzle contains an annular chamber and a channel for supplying gas to an insert of a non-magnetic material located in the center of the nozzle, forming an annular gap with the nozzle, and on the surface of the insert there are guide screw grooves located at an angle of 10 to 60 degrees to the axis of the nozzle, the inductor is made of a hollow copper tube bent along a spiral , with an annular working part, while the inner diameter of the upper turn is 2-4 mm more than the diameter of the workpiece, the diameter of the middle turn is 4-6 mm less than the diameter of the workpiece, the diameter of the bottom turn is 12-20 mm less than the diameter of the sprayed workpiece, and the ends of the inductor are form a figure eight relative to the annular working part.

Предлагаемое устройство приведено на Фиг. 1, где:The proposed device is shown in FIG. 1, where:

1 - механизм вертикального перемещения;1 - vertical movement mechanism;

2 - механизм крепления заготовки;2 - workpiece fastening mechanism;

3 - охлаждаемое быстрозажимное приспособление;3 - cooled quick-clamping device;

4 - загрузочная камера;4 - loading chamber;

5 - вакуумный затвор;5 - vacuum seal;

6 - плавильная камера;6 - melting chamber;

7 - колонна распыления;7 - spraying column;

8 - расплавляемый металлический стержень (заготовка);8 - melted metal rod (workpiece);

9 - конуснообразный охлаждаемый индуктор;9 - cone-shaped cooled inductor;

10 - форсунка;10 - nozzle;

11 - кран;11 - crane;

12 - приемный бункер;12 - receiving hopper;

13 -циклон;13-cyclone;

14 - клапан;14 - valve;

15 - вентилятор;15 - fan;

16 - система охлаждения;16 - cooling system;

17 - вакуумная система;17 - vacuum system;

19 - шкаф управления;19 - control cabinet;

20 - компьютер.20 - computer.

На фиг. 2 изображена схема форсунки с немагнитной вставкой, где:FIG. 2 shows a diagram of an injector with a non-magnetic insert, where:

8 - расплавляемый металлический стержень (заготовка);8 - melted metal rod (workpiece);

9 - конуснообразный охлаждаемый индуктор;9 - cone-shaped cooled inductor;

10 - форсунка;10 - nozzle;

18 - вставка из немагнитного материала гладкая или с направляющими винтовыми канавками;18 - an insert made of non-magnetic material, smooth or with guiding screw grooves;

25 - канал поддува.25 - blowing channel.

На фиг. 3 и фиг. 4 изображен индуктор, где:FIG. 3 and FIG. 4 shows an inductor, where:

21 - присоединительные пластины;21 - connecting plates;

22 - нижний виток индуктора;22 - lower coil of the inductor;

23 - средний виток индуктора;23 - middle coil of the inductor;

24 - верхний виток индуктора.24 - the upper coil of the inductor.

Камера загрузки и подачи заготовки оснащена механизмом крепления заготовки (2); расплавляемый металлический стержень (заготовка) (8) подается вниз механизмом вертикального перемещения (1) в камеру плавления; механизм крепления заготовки (2) оснащен охлаждаемым быстрозажимным приспособлением (3); камера загрузки (4) размещается над вакуумным затвором (5) для обеспечения замены заготовки без продувки и вакуумирования камеры плавления (6) и колонны распыления (7), что способствует повышению производительности процесса.The chamber for loading and feeding the workpiece is equipped with a workpiece clamping mechanism (2); the melted metal rod (workpiece) (8) is fed downward by the vertical movement mechanism (1) into the melting chamber; the workpiece clamping mechanism (2) is equipped with a cooled quick-clamping device (3); the loading chamber (4) is located above the vacuum seal (5) to ensure replacement of the blank without blowing and evacuating the melting chamber (6) and the spraying column (7), which contributes to an increase in the productivity of the process.

Камера плавления (6) состоит из следующих элементов и узлов:Melting chamber (6) consists of the following elements and assemblies:

- вакуумопровода между камерой плавления и системой насосов;- vacuum line between the melting chamber and the pump system;

- токо- и водоподвода к индуктору;- current and water supply to the inductor;

- комплекта подключений для подвода и отвода охлаждения;- a set of connections for cooling inlet and outlet;

- комплекта подключений для подачи инертного газа с устройством подачи нескольких газов раздельно;- a set of connections for inert gas supply with a device for supplying several gases separately;

- подключения для датчика давления;- connections for the pressure sensor;

- предохранительного клапана избыточного давления;- overpressure safety valve;

- смотрового окна;- viewing window;

- разделительного затвора для устройства подачи заготовки;- a separating gate for the workpiece feeding device;

- индукционного устройства плавления со сменными индукторами для плавки заготовок диаметром от 20 до 120 мм;- induction melting device with replaceable inductors for melting workpieces with a diameter of 20 to 120 mm;

- форсунки со вставкой из немагнитного материала с направляющими винтовыми канавками- nozzles with an insert made of non-magnetic material with guiding screw grooves

Возможность подачи нескольких газов в камеру плавления позволяет увеличить градиент охлаждения частиц в процессе кристаллизации, что способствует снижению количества частиц с дефектами формы по причине «слипания» отдельных частиц. Форсунка (10) имеет кольцевую камеру и канал с потоком газа, который обеспечивают направление потока газа на вставку (18), имеющую кольцевой зазор между вставкой и форсункой. В центре форсунки установлена вставка (18) из немагнитного материала, которая имеет направляющие винтовые канавки, причем винтовые канавки могут быть расположены по внешней и (или) по внутренней поверхности под углом от 10 до 60 градусов к оси форсунки. Такие канавки позволяют стабилизировать поток газа, а немагнитный материал исключает нагрев от воздействия индуктивности, что в своей совокупности обеспечивает повышение производительности процесса получения МПК. Стабилизация потока газа достигается обеспечением потока через специальный канал поддува (25) в форсунке на наружную поверхность вставки, что повышает эффективность разбиения частиц расплавленного металла, тем самым не менее 40% МПК составляет фракция менее 110 мкм.The possibility of supplying several gases to the melting chamber allows an increase in the particle cooling gradient during crystallization, which helps to reduce the number of particles with shape defects due to "sticking" of individual particles. The nozzle (10) has an annular chamber and a gas flow channel that guides the gas flow to the insert (18) having an annular gap between the insert and the nozzle. In the center of the nozzle, an insert (18) made of non-magnetic material is installed, which has helical guide grooves, and the helical grooves can be located along the outer and (or) along the inner surface at an angle of 10 to 60 degrees to the nozzle axis. Such grooves make it possible to stabilize the gas flow, and the non-magnetic material excludes heating from the effect of inductance, which in its totality provides an increase in the productivity of the process of obtaining the IPC. Stabilization of the gas flow is achieved by providing a flow through a special blowing channel (25) in the nozzle to the outer surface of the insert, which increases the efficiency of breaking up molten metal particles, thereby at least 40% of the IPC is a fraction of less than 110 μm.

Колонна распыления (7) оборудована тремя смотровыми окнами, с помощью фланцевых соединений подсоединена к вакуумной системе (17), а также имеет каналы охлаждения, подключенные к системе охлаждения (16). В нижней части колонны распыления имеется кран (11), соединяющийся с приемным бункером (12).The spraying column (7) is equipped with three viewing windows, is flanged to the vacuum system (17), and also has cooling channels connected to the cooling system (16). At the bottom of the spraying column, there is a valve (11) connected to the receiving hopper (12).

Циклон (13) содержит конусную часть, способствующую отделению мелкой фракции МПК, что повышает эффективность получения МПК и продлевает интервал между проведением очистки фильтров.The cyclone (13) contains a conical part, which facilitates the separation of the fine fraction of the MPC, which increases the efficiency of obtaining the MPC and prolongs the interval between filter cleaning.

После циклона (13) установлен клапан (14), обеспечивающий герметичность устройства для его вакуумирования.After the cyclone (13), a valve (14) is installed, which ensures the tightness of the device for its evacuation.

Для повышения стабильности процесса в выхлопной части устройства установлен высокочастотный отсасывающий вентилятор (15), оснащенный частотным приводом, позволяющим регулировать степень отсоса отработанного газа.To increase the stability of the process, a high-frequency suction fan (15) is installed in the exhaust part of the device, equipped with a frequency drive, which makes it possible to control the degree of exhaust gas suction.

Система охлаждения (16) состоит из системы каналов, охлаждающих все части устройства, и теплообменного контура, осуществляющего охлаждение теплоносителя. Подвод охлаждения к охлаждаемому быстрозажимному приспособлению (3), позволяет уменьшить массу неизрасходованной части заготовки, что повышает долю требуемой фракции до 110 мкм не менее чем до 40%.The cooling system (16) consists of a system of channels that cool all parts of the device and a heat exchange circuit that cools the coolant. The supply of cooling to the cooled quick-clamping device (3) allows to reduce the mass of the unused part of the workpiece, which increases the proportion of the required fraction to 110 microns to at least 40%.

Вакуумная система (17) состоит из комплекса вакуумных насосов и вакуумопроводов, подводимых к колонне распыления, камеры плавления, камеры загрузки и подачи заготовки и обеспечивает вакуумирование всех элементов.The vacuum system (17) consists of a set of vacuum pumps and vacuum pipelines supplied to the spraying column, a melting chamber, a chamber for loading and feeding a workpiece and provides evacuation of all elements.

Система подачи газов в форсунку, в камеру загрузки и подачи заготовки, в камеру плавления, в колонну распыления состоит из каналов, выдерживающих давление более 200 МПа. При подачи газа в устройство, происходит его охлаждение из-за использования системы хранения, где газы хранятся в жидком виде, с последующей газификацией и резким охлаждением при этом. Так же в жидком виде газы находятся при криогенных температурах. Для повышения эффективности процесса использования газа и повышения качества получаемой металлопорошковой композиции - увеличения процентного содержания фракции от 10 до ПО мкм - используется подогреватель газа, который позволяет установить заданную температуру рабочего газа при поступлении в форсунку.The gas supply system to the nozzle, to the chamber for loading and supplying the workpiece, to the melting chamber, to the spraying column consists of channels that can withstand a pressure of more than 200 MPa. When gas is supplied to the device, it is cooled due to the use of a storage system, where gases are stored in liquid form, followed by gasification and rapid cooling at the same time. Gases are also in liquid form at cryogenic temperatures. To increase the efficiency of the gas utilization process and improve the quality of the resulting metal-powder composition - to increase the percentage of the fraction from 10 to PO microns - a gas heater is used, which allows you to set the preset temperature of the working gas when entering the nozzle.

Управление установкой осуществляется при помощи шкафа управления (19) и компьютера (20), с использованием специального программного обеспечения.The installation is controlled using a control cabinet (19) and a computer (20), using special software.

Индукционное устройство плавления состоит из конуснообразного охлаждаемого индуктора (9), водоохлаждаемого токоподвода и источника питания, обеспечивающего рабочую частоту от 100 до 200 кГц.The induction melting device consists of a cone-shaped cooled inductor (9), a water-cooled current lead, and a power source providing an operating frequency of 100 to 200 kHz.

Индуктор (9) изготавливается из медной полой трубки круглого сечения (а также возможно квадратного или прямоугольного сечения) с пропусканием хладагента по внутренней поверхности. Диаметр трубки от 6 до 30 мм толщиной стенки от 1,0 до 5,0 мм. Индуктор имеет от двух до 5 витков с намоткой направленной по часовой или против часовой стрелке, с припаянными концевыми контактными пластинами. Присоединение индуктора к токоподводу осуществляется с помощью присоединительных пластин (21). Внутренний диаметр верхнего витка (24) на 2-4 мм больше диаметра расплавляемой заготовки, диаметр среднего витка (23) на 4-6 мм меньше диаметра расплавляемой заготовки, диаметр нижнего витка (22) на 12-20 мм меньше диаметра расплавляемой заготовки, а концы индуктора по форме образуют «восьмерку» относительно основной кольцевой рабочей части, что повышает стабильность процесса плавления и исключает возникновение дугообразования в камере плавления, что, в свою очередь, позволяет увеличить мощность и увеличить производительность устройства по получению не менее 40% от массы фракции МПК до 110 мкм.The inductor (9) is made of a hollow copper tube with a circular cross-section (and possibly a square or rectangular cross-section) with a coolant passing along the inner surface. Tube diameter from 6 to 30 mm, wall thickness from 1.0 to 5.0 mm. The inductor has 2 to 5 turns with clockwise or counterclockwise winding, with soldered end contact plates. The inductor is connected to the current lead using connecting plates (21). The inner diameter of the upper turn (24) is 2-4 mm greater than the diameter of the workpiece to be melted, the diameter of the middle turn (23) is 4-6 mm less than the diameter of the workpiece to be melted, the diameter of the lower turn (22) is 12-20 mm less than the diameter of the workpiece to be melted, and the ends of the inductor form a figure of eight relative to the main annular working part, which increases the stability of the melting process and excludes the occurrence of arcing in the melting chamber, which, in turn, allows increasing the power and increasing the productivity of the device to obtain at least 40% of the mass of the MPC fraction up to 110 microns.

Питание от источника к индуктору подается через токоподвод, при этом контакты индуктора изолированы от металлических частей установки (камеры плавления, колонны распыления, рамы и т.п.).Power is supplied from the source to the inductor through a current lead, while the contacts of the inductor are isolated from the metal parts of the installation (melting chambers, spray columns, frames, etc.).

Источник питания работает при резонансной частоте от 100 до 200 кГц, подаваемой на индуктор, при этом проводиться разогрев поверхностных слоев заготовки, снижение объема стекаемого сплава и более эффективное разбиение в форсунке.The power source operates at a resonant frequency of 100 to 200 kHz, supplied to the inductor, while heating the surface layers of the workpiece, reducing the volume of the dripping alloy and more efficient splitting in the nozzle.

Достижение заявленного технического результата обеспечивается за счет использования в установке для получения МПК вакуумной системы, подачи чистого газа из сосуда хранения газа в камеру плавления и в форсунку, подачи в камеру плавления смеси двух и более газов, настройки оптимальной резонансной частоты источника питания, с учетом конструктивных особенностей индуктора, наличия охлаждения всех основных элементов установки и в том числе быстрозажимного устройства, позволяющего оставлять неизрасходованный остаток заготовки не более 1,2 диаметра.The achievement of the claimed technical result is ensured through the use of a vacuum system in the installation for obtaining the MPC, supplying pure gas from the gas storage vessel to the melting chamber and into the nozzle, feeding a mixture of two or more gases into the melting chamber, setting the optimal resonant frequency of the power source, taking into account the design the features of the inductor, the presence of cooling of all the main elements of the installation, including the quick-clamping device, which allows leaving an unused remainder of the workpiece no more than 1.2 diameters.

Claims (1)

Устройство для получения металлопорошковых композиций из сплавов тугоплавких металлов, содержащее камеру загрузки заготовки, индуктор для нагрева заготовки, распыляющую форсунку, циклон для отделения мелкой фракции порошка, высокочастотный отсасывающий вентилятор для отсоса отработанного газа, бункер для приема порошка, систему подачи газа и систему охлаждения всех частей устройства, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит камеру плавления, в которой размещены индуктор и распыляющая форсунка, подогреватель газа, обеспечивающий заданную температуру газа при поступлении в форсунку, механизм вертикального перемещения заготовки из камеры загрузки в камеру плавления, колонну распыления, соединенную в нижней части с бункером для приема порошка, и систему вакуумирования, соединенную с камерой загрузки, камерой плавления и колонной распыления, при этом в камере загрузки заготовки размещен механизм крепления заготовки, снабженный охлаждаемым быстрозажимным приспособлением с каналами для подачи охлаждающей жидкости, причем система подачи газа содержит каналы, выдерживающие давление более 200 МПа для подачи газов в форсунку, камеру загрузки, камеру плавления, колонну распыления, и выполнена с возможностью подачи нескольких газов раздельно, форсунка содержит кольцевую камеру и канал для подачи газа на размещенную в центре форсунки вставку из немагнитного материала, образующую с форсункой кольцевой зазор, причем на поверхности вставки выполнены направляющие винтовые канавки, расположенные под углом от 10 до 60 градусов к оси форсунки, индуктор выполнен из медной полой трубки, согнутой по спирали, с кольцевой рабочей частью, при этом внутренний диаметр верхнего витка на 2-4 мм больше диаметра заготовки, диаметр среднего витка на 4-6 мм меньше диаметра заготовки, диаметр нижнего витка на 12-20 мм меньше диаметра распыляемой заготовки, а концы индуктора по форме образуют восьмерку относительно кольцевой рабочей части.A device for producing metal-powder compositions from alloys of refractory metals, containing a billet loading chamber, an inductor for heating the billet, a spray nozzle, a cyclone for separating fine powder fractions, a high-frequency suction fan for exhaust gas suction, a hopper for receiving powder, a gas supply system and a cooling system for all parts of the device, characterized in that it additionally contains a melting chamber in which an inductor and a spray nozzle are located, a gas heater that provides a given gas temperature when entering the nozzle, a mechanism for vertical movement of the workpiece from the loading chamber to the melting chamber, a spray column connected in the lower parts with a hopper for receiving powder, and a vacuum system connected to a loading chamber, a melting chamber and a spraying column, while the workpiece loading chamber contains a workpiece fastening mechanism equipped with a cooled quick-clamping device with channels for I supply a coolant, and the gas supply system contains channels that can withstand a pressure of more than 200 MPa for supplying gases to the nozzle, a loading chamber, a melting chamber, a spray column, and is configured to supply several gases separately, the nozzle contains an annular chamber and a gas supply channel on an insert of a non-magnetic material placed in the center of the nozzle, forming an annular gap with the nozzle, and on the surface of the insert there are guiding screw grooves located at an angle of 10 to 60 degrees to the axis of the nozzle, the inductor is made of a copper hollow tube bent along a spiral, with an annular the working part, while the inner diameter of the upper turn is 2-4 mm greater than the diameter of the workpiece, the diameter of the middle turn is 4-6 mm less than the diameter of the workpiece, the diameter of the lower turn is 12-20 mm less than the diameter of the sprayed workpiece, and the ends of the inductor form a figure of eight relative to the annular working part.
RU2020105722A 2020-02-06 2020-02-06 Device for producing metallopopene compositions RU2741036C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105722A RU2741036C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Device for producing metallopopene compositions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105722A RU2741036C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Device for producing metallopopene compositions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2741036C1 true RU2741036C1 (en) 2021-01-22

Family

ID=74213168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020105722A RU2741036C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Device for producing metallopopene compositions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2741036C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0358162A1 (en) * 1988-09-07 1990-03-14 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Apparatus for producing metal powder
US5284329A (en) * 1991-01-25 1994-02-08 Leybold Alktiengesellschaft System for the production of powders from metals
JPH0873905A (en) * 1994-09-09 1996-03-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Apparatus for producing fine metallic powder
US6398125B1 (en) * 2001-02-10 2002-06-04 Nanotek Instruments, Inc. Process and apparatus for the production of nanometer-sized powders
RU53950U1 (en) * 2006-01-10 2006-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "фирма АКВА" INSTALLATION FOR PRODUCING POWDERS OF METALS
RU142884U1 (en) * 2014-02-24 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) DEVICE FOR PRODUCING COMPOSITE POWDERS

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0358162A1 (en) * 1988-09-07 1990-03-14 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Apparatus for producing metal powder
US5284329A (en) * 1991-01-25 1994-02-08 Leybold Alktiengesellschaft System for the production of powders from metals
JPH0873905A (en) * 1994-09-09 1996-03-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Apparatus for producing fine metallic powder
US6398125B1 (en) * 2001-02-10 2002-06-04 Nanotek Instruments, Inc. Process and apparatus for the production of nanometer-sized powders
RU53950U1 (en) * 2006-01-10 2006-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "фирма АКВА" INSTALLATION FOR PRODUCING POWDERS OF METALS
RU142884U1 (en) * 2014-02-24 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) DEVICE FOR PRODUCING COMPOSITE POWDERS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220288684A1 (en) Methods and apparatuses for producing metallic powder material
US20220134430A1 (en) Plasma atomization metal powder manufacturing processes and systems thereof
CA2934433C (en) A method and a device for the crucible-free melting of a material and for atomising the melted material, for manufacturing power
CA3089670C (en) Process and apparatus for producing powder particles by atomization of a feed material in the form of an elongated member
CN107900366B (en) Device and method for continuously preparing titanium or titanium alloy powder for 3D printing through gas atomization
CN104475744A (en) Device and method for preparing spherical titanium powder and titanium alloy powder through gas atomization
Sehhat et al. A review on ICP powder plasma spheroidization process parameters
JP2017075386A (en) Manufacturing apparatus of metal powder and manufacturing method thereof
RU2741036C1 (en) Device for producing metallopopene compositions
RU2413595C2 (en) Method of producing spherical granules of refractory and chemically active metals and alloys, device to this end and device to fabricate initial consumable billet to implement said method
US5992503A (en) Systems and methods for maintaining effective insulation between copper segments during electroslag refining process
RU2680322C1 (en) Fine metal powders from the refractory metals based alloys production method
CN112658271A (en) Efficient composite gas atomization powder preparation device and method
US5595765A (en) Apparatus and method for converting axisymmetric gas flow plenums into non-axisymmetric gas flow plenums
RU204335U1 (en) Device for producing metal powders
CN218283735U (en) Preparation system of high sphericity and low oxygen increment titanium or titanium alloy powder
Novikov Specifics of processing fine silica powder in a jet of low-temperature plasma
CN113458403A (en) Device and method for preparing high-quality spherical metal powder for 3D printing by rotating round cup
JP2022067395A (en) Cold crucible melting furnace
JPH0610012A (en) Production of metal powder
JPWO2021068054A5 (en)