RU2756327C1 - Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы - Google Patents
Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756327C1 RU2756327C1 RU2020134059A RU2020134059A RU2756327C1 RU 2756327 C1 RU2756327 C1 RU 2756327C1 RU 2020134059 A RU2020134059 A RU 2020134059A RU 2020134059 A RU2020134059 A RU 2020134059A RU 2756327 C1 RU2756327 C1 RU 2756327C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- plasma
- gas
- metal powders
- oxygen
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
- B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
- B01J2/04—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a gaseous medium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению металлических порошков со сферической формой частиц. Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков расплавлением в потоке термической плазмы инертного газа состоит из связанных между собой электродугового плазмотрона, узлов подачи и ввода порошкообразного сырья, цилиндрической камеры обработки порошка, фильтра, контейнеров для выгрузки обработанного порошка с герметичными затворами, системы рециркуляции газов, в которой присутствует датчик содержания кислорода и блок очистки газов от кислорода. Технический результат изобретения - предотвращение внесения примесей кислорода в обрабатываемый металлический порошок. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению металлических порошков со сферической формой частиц.
Для изготовления изделий из металлов и сплавов новыми перспективными методами, включающими аддитивные технологии, горячее изостатическое прессование, лазерную газопорошковую наплавку и др., необходимы чистые порошки, имеющие сферическую форму частиц, что обеспечивает их высокую текучесть и необходимую плотность упаковки частиц в слое.
Промышленно выпускаемые порошки преобладающим образом имеют неправильную форму частиц и требуют дополнительную обработку перед использованием в аддитивных технологиях. К такой обработке относится сфероидизация порошков при их расплавлении в потоке термической плазмы, генерируемой в электроразрядных плазмотронах.
К настоящему времени созданы установки для сфероидизации порошковых материалов, в том числе металлов и сплавов, на основе различных типов плазмотронов - электродуговых, высокочастотных и сверхвысокочастотных (V.I. Kotlyarova, V.Т. Beshkareva,V.Е. Kartsev, etal. Production of Spherical Powders on the Basis of Group IV Metalsfor Additive Manufacturing. Inorganic Materials: Applied Research, 2017, Vol. 8, No. 3, pp. 452-458. Xiao-ping Liu, Kuai-she Wang, Ping Hu, et al. Spheroidization of molybdenum powder by radio frequency thermal plasma. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 2015, Vol. 22, No. 11, pp. 1212-1218. USpatent 9932673. Microwave plasma apparatus and method for materials processing. 2014.) Установки состоят из следующих основных узлов-генератора термической плазмы (плазмотрона), системы подачи порошка в поток плазмы, камеры сфероидизации, циклона и фильтра для выделения частиц из газодисперсного потока, контейнеров для сбора сфероидизированного порошка. В состав установок большой производительностивключается система рециркуляции газа.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению являются установки сфероидизации порошковых материалов TEKSPHERO, разработанные и выпускаемыми компанией Tekna Plasma Systems Inc.(Jiayin Guo. Induction Plasma Synthesis of Nanomaterials. Bkh.: Plasma Science and Technology. Progress in Physical States and Chemical Reactions. Editor: Tetsu Mieno, Intech Open, 2016). В установке плазменной сфероидизации порошков для генерации термической плазмы используется высокочастотный плазмотрон. Обрабатываемый материал вводится транспортирующим газом через зонд, расположенный по оси плазмотрона. Высокотемпературный газодисперсный поток истекает в цилиндрический реактор с водоохлаждаемыми стенками, где происходит плавление частиц и образование сферических микрокапель, которые при последующем охлаждении потока затвердевают в виде сфер. К нижней части реактора присоединен сборник порошка. Газ с оставшимися в нем частицами поступает в циклон, где происходит отделение микронных частиц в сборник порошка, а отходящий газ направляется в фильтр, где происходит его тонкая очистка от субмикронных и наноразмерных частиц, собираемых в отдельный сборник. Очищенные от частиц газы могут быть направлены в систему рециркуляции для возврата в установку и повторного использования в качестве плазмообразующего и транспортирующего газов.
Недостатком данной установки является отсутствие блока очистки циркулирующего газа от примесей кислорода, которые не должны присутствовать в газе при сфероидизации металлических порошков.
При обработке металлических порошков, в частности титановых сплавов, газовой средой, в которой проводится сфероидизация частиц, являются инертные газы, преобладающим образом аргон. Инертные газы не должны содержать примесей кислорода, переходящего в металл и ухудшающих его свойства. Для удаления газовых примесей, которые могут попадать в технологический тракт из воздуха, перед началом процесса сфероидизации проводится вакуумирование тракта и его промывка напуском инертного газа (аргона). Для полного удаления газовой среды из технологического тракта установки необходимо достижение определенного уровня вакуумирования на уровне форвакуума. Выполнение этого условия предъявляет дополнительные требования к прочностным характеристикам узлов установки и обеспечению герметичности ее разъемных соединений, что приводит к повышенной металлоемкости изготавливаемого оборудования.
Задачей предложенного изобретения является: исключение возможности внесения вредных примесей кислорода в обрабатываемый металлический порошок в процессе плазменной сфероидизации.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в размещении в установке в газовом тракте узла очистки газа от кислорода и датчика содержания кислорода в газе, что обеспечивает предотвращение внесения примесей кислорода в обрабатываемый металлический порошок. При превышении содержания кислорода выше заданного уровня датчик включает очистку газа, при снижении концентрации до необходимого значения датчик отключает очистку. Узел очистки газа размещается в газовом тракте на выходе из блока рециркуляции газа.
Схема предлагаемой установки представлена на рисунке 1.
Установка содержит: электродуговой генератор термической плазмы (2), порошковый питатель (1), узел подачи обрабатываемого порошка в поток плазмы (3), реактор (4), герметичные затворы (5), фильтр (6), блок очистки газа от кислорода (7), теплообменник (8), фильтр тонкой очистки газа (9), контейнеры для сбора порошка (10), датчик содержания кислорода в газе (11), система рециркуляции газа (12), вакуум насос (13), баллон с инертным газом (14).
Установка работает следующим образом. В электродуговом генераторе термической плазмы осуществляется нагрев инертного газа (аргона, гелия или их смесей) в электрическом разряде, на выходе из генератора в плазменный поток транспортирующим газом вводится обрабатываемый порошок. Далее высокотемпературный газодисперсный поток истекает в объем цилиндрического реактора, имеющего водоохлаждаемые стенки. В реакторе происходит оплавление частиц и их последующее затвердевание при охлаждении газодисперсного потока. Обработанные частицы осаждаются в коническом днище реактора и частично выносятся на фильтр, где происходит их окончательное выделение из газового потока. К днищу реактора и фильтра через герметичные затворы, обработанные порошки выгружаются в контейнеры без контакта порошков с окружающим воздухом. Отходящие из фильтра газы поступают в блок очистки газов, включение или отключение которого управляется датчиком содержания кислорода, который установлен в газовом тракте перед системой рециркуляции газа. После блока очистки газы проходят через теплообменник и фильтр тонкой очистки, где происходит отделение субмикронных и наноразмерных частиц. Система рециркуляции на основе компрессора позволяет возвратить газ в начало газового тракта, т.е. в плазмотрон и порошковый питатель.
В установке к газовому такту подсоединен вакуум насос, который позволяет откачать из газового тракта воздух, который попадает в тракт при разборке установки для проведения сервисных работ. Для напуска инертного газа в установку при подготовке к запуску после ее разборки используются баллоны с инертным газом.
Предложенная установка позволяет осуществлять процесс сфероидизации металлических частиц расплавлением в потоке термической плазмы инертного газа, при котором в обработанный порошок не будут вноситься вредные примеси кислорода из газовой среды, циркулирующей в установке.
Claims (1)
- Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы, состоящая из связанных между собой электродугового плазмотрона, узлов подачи и ввода порошкообразного сырья, цилиндрической камеры обработки порошка, фильтра, контейнеров для выгрузки обработанного порошка с герметичными затворами, системы рециркуляции газов, отличающаяся тем, что в системе рециркуляции газов присутствуют датчик содержания кислорода и блок очистки газов от кислорода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134059A RU2756327C1 (ru) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134059A RU2756327C1 (ru) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2756327C1 true RU2756327C1 (ru) | 2021-09-29 |
Family
ID=78000221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020134059A RU2756327C1 (ru) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2756327C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648335C1 (ru) * | 2016-12-15 | 2018-03-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения магнитотвердого материала |
KR20190070173A (ko) * | 2017-12-12 | 2019-06-20 | 한국생산기술연구원 | 고엔트로피 합금분말 및 이의 제조방법 |
RU2693244C2 (ru) * | 2014-03-11 | 2019-07-01 | Текна Плазма Системз Инк. | Способ и устройство для получения порошковых частиц путем атомизации сырьевого материала в форме удлиненного элемента |
KR20190123965A (ko) * | 2018-04-25 | 2019-11-04 | 국방과학연구소 | Rf 플라즈마를 이용한 구형 초내열합금의 금속간화합물 분말의 제조방법 및 이에 따라 제조된 구형 초내열합금 금속간화합물 분말 |
RU2705748C1 (ru) * | 2019-07-08 | 2019-11-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения порошка из металлической стружки |
RU197530U1 (ru) * | 2020-03-16 | 2020-05-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Устройство для сфероидизации композиционного металлсодержащего порошка для 3D-печати |
-
2020
- 2020-10-16 RU RU2020134059A patent/RU2756327C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693244C2 (ru) * | 2014-03-11 | 2019-07-01 | Текна Плазма Системз Инк. | Способ и устройство для получения порошковых частиц путем атомизации сырьевого материала в форме удлиненного элемента |
RU2648335C1 (ru) * | 2016-12-15 | 2018-03-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения магнитотвердого материала |
KR20190070173A (ko) * | 2017-12-12 | 2019-06-20 | 한국생산기술연구원 | 고엔트로피 합금분말 및 이의 제조방법 |
KR20190123965A (ko) * | 2018-04-25 | 2019-11-04 | 국방과학연구소 | Rf 플라즈마를 이용한 구형 초내열합금의 금속간화합물 분말의 제조방법 및 이에 따라 제조된 구형 초내열합금 금속간화합물 분말 |
RU2705748C1 (ru) * | 2019-07-08 | 2019-11-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения порошка из металлической стружки |
RU197530U1 (ru) * | 2020-03-16 | 2020-05-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Устройство для сфероидизации композиционного металлсодержащего порошка для 3D-печати |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102639133B1 (ko) | 공급원료 물질로부터 구상화 분말을 생산하는 공정 | |
CA3089670C (en) | Process and apparatus for producing powder particles by atomization of a feed material in the form of an elongated member | |
TW202128316A (zh) | 用於球型粉末之獨特原料及製造方法 | |
JP7330963B2 (ja) | 粗くて角張った粉末供給物質から微細な球状粉末を製造するための方法および装置 | |
EP1689519B1 (en) | Process for the synthesis, separation and purification of powder materials | |
Boulos | New frontiers in thermal plasma processing | |
CN112771196A (zh) | 具有定制微观结构的球状钛金属粉末 | |
RU2489232C1 (ru) | Способ получения наноразмерного порошка металла | |
US11839918B2 (en) | Method and apparatus for producing high purity spherical metallic powders at high production rates from one or two wires | |
JP2007112707A (ja) | 高純度で易流動性を有する金属酸化物粉末の製造方法 | |
US6939389B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing fine powders | |
Boulos | New frontiers in thermal plasmas from space to nanomaterials | |
Bodkin et al. | Centrifugal shot casting: a new atomization process for the preparation of high-purity alloy powders | |
CN111545766A (zh) | 一种制备高纯球形金属粉体的设备及方法 | |
JP5395312B2 (ja) | 鉱石体の熱処理システムと方法 | |
TW202338109A (zh) | 用於銅合金之再生之系統及方法 | |
CN108421984A (zh) | 一种用于增材制造的不锈钢粉末及其制备方法 | |
CN110834090A (zh) | 一种金属粉末整形细化及净化装置和方法 | |
RU2756327C1 (ru) | Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы | |
RU2699886C1 (ru) | Способ получения металлического порошка и устройство для его осуществления | |
GB2121441A (en) | Process for upgrading metal powder | |
CN210996482U (zh) | 一种金属粉末整形细化及净化装置 | |
CN116037944A (zh) | 一种等离子体制备微米级/纳米级分级球形铜粉的方法 | |
RU2414993C2 (ru) | Способ получения нанопорошка с использованием индукционного разряда трансформаторного типа низкого давления и установка для его осуществления | |
Samokhin et al. | Fabrication of high-alloy powders consisting of spherical particles from ultradispersed components |