FI76716C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av metallpulver. - Google Patents

Description

1 7671 6

Menetelmä ja laitteisto metallipulverin valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää ja laitteistoa metallipulverin valmistamiseksi sumuttamalla metallisulate 5 nousuputkesta.

Metallipulveri on tulossa yhä tärkeämmäksi metalli-esineiden valmistuksessa, erityisesti esineiden, joilla on monimutkainen muoto. Tästä syystä on tehty vastaava lukumäärä ehdotuksia menetelmästä ja laitteistosta metal-10 lipulverin valmistamiseksi. Tunnetut ratkaisut ovat monimutkaisia ja kalliita sekä menetelmän että laitteiston suhteen. Lisäksi energiatarve on melko suuri tunnetuilla menetelmillä ja laitteistolla. Erityisesti tunnetut menetelmät ja laitteisto eivät takaa metallipulverin muuttumaton-15 ta laatua.

Alussa mainitunlainen menetelmä ja laitteisto tunnetaan patenteista DE-AS 1285098, joka palvelee ensisijaisesti pienten metallipallojen valmistusta, jollaisia tarvitaan kuulakärkikyniin, kuulalaakereihin yms. Tunnetussa 20 ratkaisussa aikaansaadaan pystysuora kanava tai nousuputki upotettavaksi metallisulatteeseen ja pannaan se pyörimään pituusakselinsa ympäri. Nousu- tai pystykanavassa kohoava metallisulate ajetaan pois kanavien läpi, jotka lähtevät keskipystykanavasta nousuputken yläpäästä ja jatkuvat suun-25 nilleen säteittäisesti ulospäin. Samanaikaisesti sulatteesta muodostuu jähmettyviä pisaroita.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan alussa määritellyn kaltainen menetelmä ja laitteisto, joiden avulla voidaan tuottaa mitä korkealaatuisinta, vakiolaa-30 tuista metallipulveria minimikustannuksin mitä tulee rakenne-, prosessi- ja energiavaatimuksiin.

Tämä tarkoitus saavutetaan tämän keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksen 1 mukaisilla tunnusomaisilla toimenpiteillä mitä tulee menetelmään ja patenttivaatimuksen 3 35 mukaisilla tunnusomaisilla piirteillä mitä tulee laitteistoon.

2 76716 Tämän keksinnön mukaisesti metallipulverin valmistus alkaa metalli- tai metallilejeerinkisulatteesta ja koko prosessi tapahtuu suljetussa ympäristössä, edullisesti inertissä kaasussa, erityisesti argonissa. Keksinnön 5 mukaisella menetelmällä ja laitteistolla valmistetulle metallipulverille on luonteenomaista maksimihomogeenisuus, ei vain metallihiukkasten koostumuksen ja rakenteen, vaan myös muodon ja koon suhteen.

Edullisesti metallisulatteeseen sekoitetaan kaasua, 10 edullisesti inerttiä kaasua muodostaen samanaikaisesti vaahdon, joka "räjäytetään" tai jaetaan hienoiksi metalli-pisaroiksi, jotka ovat vielä osittain onttoja, saattamalla se inertin painekaasun alaiseksi pulverointikammiossa. Inertti painekaasu, edullisesti argon toimii samanaikai-15 sesti puristaen metallipisarat pulverointikammiosta suu- kappaleen läpi, joka edullisesti suppenee virtauksen suunnassa suljetuksi paisuntakammioksi, nimittäin talteenotto-astiaksi. Tällöin tapahtuu niinkutsuttu metallipisaroi-den sekundäärierotus tai hajotus, joka johtaa vielä hie-20 nojakoisempiin, täysin kiinteisiin hiukkasiin. Sekundää-rierotuksen aikana kaikki vielä ontot tai murtuneet metallipisarat purkautuvat. Lisäksi metallipisarat todella repeytyvät kappaleiksi sen suuren kiihtyvyyden ansiosta, jonka ne kokevat suppenevassa suukappaleessa. Paisuntakam-25 mioon tai talteenottoastiaan, jossa paine on paljon pienempi kuin ylävirran pulverointikammiossa, kerrostuu tämän johdosta mitä hienojakoisinta, kokonaan kiinteää me-tallipulveria. Tätä metallipulveria voidaan käyttää esineiden tuottamiseen, joilla on mahdollisimman suuri sisäi-3Q nen stabiilisuus.

Tämä keksintö takaa näin ollen myös, että mitään ontelolta sisältäviä metallihiukkasia ei muodostu. Tässä yhteydessä on huomautettava varovaisuussyistä, että tässä käytettynä termi "metalli" käsittää myös metallilejee-35 ringit, erityisesti ruostumattomat teräslejeeringit ja superlejeeringit.

3 76716 Tämän keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston edullisia jatkokehityksiä on määritetty epäitsenäisissä menetelmä- ja laitteisto-vaatimuksissa.

Keksintöä kuvataan tarkemmin esimerkin avulla viita-5 ten liitteenä olevaan piirrokseen, joka esittää keksinnön mukaisen laitteiston edullista toteutusmuotoa.

Sulatusupokas 3, joka sisältää metalli- tai metalli-lejeerinkisulatetta, on sijoitettu suljettuun säiliöön 2, joka on kaasutiivis joka puolelta ja asetettu stabiilille 10 tuelle. 1. Sulatusupokkaan 3 yläpuolella nousuputki 7 johtaa ulos säiliöstä 2. Sulatusupokasta 3 voidaan kohottaa hydraulisesti tai hydropneumaattisesti tai jopa mekaanisesti toimivalla välineellä säiliön 2 sisäpuolella sellaiselle tasolle, että nousuputki 7 tulee upotetuksi metallisulattee-15 seen. Nostolaite 5 on yhdistetty nostolavaan 4, johon sulatusupokas 3 on kiinnitetty. Nousuputki 7 on suljettu ala-päästään, joka on kohti metallisulatetta, kansimaisella peitteellä 7a, joka tuhoutuu, kun nousuputki 7 kastetaan me-tallisulatteeseen. Väline 6, joka synnyttää vaaditun sula-20 tuslämmön, on yhdistetty sulatusupokkaaseen 3. Esitetyssä toteutusmuodossa tämä on tunnettua rakennetta oleva induk-tiokela, jonka sähköliittimet on johdettu ulos säiliöstä 2 (pistoketyyppinen liitäntä 21). Kaasupaineputki 11 avautuu säiliöön 2 ja sen avointa päätä on merkitty viitenumerolla 25 12. Kaasua, erityisesti inerttiä kaasua, kuten argonia voi daan syöttää säiliöön kaasupaineputken 11 kautta sisäisen paineen tuottamiseksi säiliöön, jolla metallisulate painetaan nousuputkeen 7, kun jälkimmäinen upotetaan metallisu-latteeseen. Kaasupaine säiliön 2 sisäpuolella vaikuttaa me-30 tallisulatteen vapaaseen pintaan. Säiliö 2 on varustettu varaventtiilillä 19, mikä varmistaa, ettei luvattoman korkea kaasupaine kerry säiliön 2 sisälle.

4 76716

Nousuputki 7 kulkee ulos säiliöstä 2 hoikin 14 läpi, joka on sijoitettu säiliön 2 kanteen. Hoikin 14 sisä-halkaisija on suurempi kuin nousuputken 7 ulkohalkaisija ja nousuputken 7 ja hoikin 14 väliin näin muodostunut ren-5 gasmainen tila 23 on suljettu säiliön 2 sisäosasta toisaalla (rengasmainen sulku 21) ja ulkoympäristöstä toisaalla (rengasmainen sulku 22). Kaasupaineputki 13 aukeaa rengasmaiseen tilaan 23. Inerttiä kaasua, edullisesti argonia voidaan sekoittaa metallisulatteeseen, joka kohoaa 10 nousuputkeen (vastaavan korkeassa kaasupaineessa kuin säiliön 2 sisäpuolella), kaasupaineputken läpi rengasmaiseen tilaan 23 ja rengasmaisesta tilasta nousuputkessa 7 olevan aukon 15 läpi. Metallisulate poistuu näin ollen nou-suputkesta metallivaahtona. Rengasmainen tila 23 toimii 15 kaasua tasoittavana vyöhykkeenä.

Niinkutsuttu pulverointikammio 8 on yhdistetty nousuputken 7 yläpäähän, joka sijaitsee säiliön 2 ulkopuolella. Inerttiä kaasua, nimittäin argonia voidaan puhaltaa korkeassa paineessa pulverointikammioon aukon 18 kautta.

20 Pulverointikammiota 8 ympäröi rengasmainen tila 16, joka on suljettu ulkopuolelta samalla tavoin kuin nousuputken 7 yläosa. Kaasupaineputki 17 aukeaa rengasmaiseen tilaan 16, joka toimii kaasua tasoittavana vyöhykkeenä aivan kuten rengasmainen tila 23. Kaasupaineputket 11, 13 ja 17 25 sisältävät kukin kaasunpaineen säätöventtiilit 20 niin, että näiden putkien läpi syötetyn kaasun paine voidaan yhdenmukaistaa yksilöllisesti. Reagoimattoman tai inertin painekaasun syöttäminen pulverointikammioon 8 aiheuttaa metallivaahdon sumuttumisen tai erottumisen metallipisa-30 roiksi, jotka ovat yhä kooltaan suhteellisen suuria ja toisinaan myös pieneltä osalta onttoja. Painekaasu, jota syötetään pulverointikammioon 8 samanaikaisesti, toimii puhaltaen metallipisarat suppenevasti kapenevan kanavan 9 läpi paisuntakammioon, ts matalapainetilaan, nimittäin 35 suljettuun talteenottoastiaan 10. Samanaikaisesti muodos- 5 7671 6 tuu mitä hienojakoisin täysin kiinteä metallipulveri. Kanavan suppeneva kuristus 9 ja siitä johtuva kaasu-metal-lipisaravirtauksen kiihtyminen pulverointikammiosta 8 tal-teenottoastiaan 10 ovat merkitykseltään erittäin oleel-5 lisiä. Kuten yllä selostettiin tämä kiihdytys voidaan saavuttaa myös ulkoisella rengasmaisella virtauksella.

Suuret kiihtyvyysvoimat, jotka kiihtyminen kanavassa 9 aiheuttaa ja jotka vaikuttavat metallipisaroihin, repivät itse asiassa metallipisarat hajalle, jolloin muo-10 dostuu erittäin hienojakoista metallipulveria.

Esitetyssä toteutusmuodossa suppenevasti kapeneva kanava 9 suuntautuu viistosti ylöspäin noin 45°:n kulmassa o<. vaakatasosta mitattuna. Kanavan 9 pituusakseli osuu yhteen pulverointikammion 8 pituusakselin kanssa.

15 Suppenevasti kapeneva kanava 9 voi olla suunniteltu vaihdettavaksi suukappaleeksi. Tällä tavoin eri suppenemis-asteen omaavia kanavia 9 voidaan valita irto-osaksi vastaavaan suukappaleeseen riippumatta valituista kaasunpai-neista ja käytetystä metallilejeeringistä. Jos kiihdytys 20 kanavassa 9 aikaansaadaan mainitulla ulkopuolisella rengasmaisella virtauksella, kiihdytysastetta voidaan vaihdella vaikuttamalla rengasmaiseen virtaukseen vastaavasti. Tällöin käytetään edullisesti molempia toimenpiteitä, nimittäin ulkopuolista rengasmaista virtausta ja suppene-25 vaa suukappaletta. Tämä voi tehdä suukappaleen vaihdon tarpeettomaksi, jos ulkopuolista rengasmaista virtausta vaihdellaan vastaavasti.

Suukappale voidaan myös asentaa kääntyväksi niin, että optimikulma on säädettävissä yksilöllisesti.

30 Metallipulverin tuottamiseksi esitetyllä ja kuvatul la laitteistolla sulatusupokas 3 täytettynä metallisulat-teella asetetaan ensin nostolavalle 4 induktiokelan 6 sisäpuolelle. Induktiokela 6 takaa, että sulatusupokkaassa 3 oleva metalli todella pysyy sulassa tilassa. Säiliö 2 35 suljetaan sitten kaasutiiviiksi ennenkuin se täytetään 7671 6 6 argonilla kaasupaineputken 11 ja aukon 12 kautta. Tämän jälkeen nostolaitetta 5 käytetään nostolavan 4 ja näin ollen sulatteen sisältävän sulatusupokkaan 3 kohottamiseen sellaiselle tasolle, että nousuputki 7 kastuu alapäästään 5 metallisulatteeseen. Tämä aiheuttaa suojakannen 7a tuhoutumisen. Säiliön 2 sisällä oleva kaasunpaine, joka vaikuttaa sulatteen vapaaseen pintaan, saa sen puristumaan ylöspäin nousuputken 7 läpi, samanaikaisesti reagoimatonta kaasua, kuten argonia sekoitetaan kohoavaan sulatteeseen 10 kaasupaineputken 13, rengasmaisen tilan 23 ja nousuputken 7 yläosassa olevan aukon 15 kautta. Tällöin muodostuu me-tallivaahto. Metallivaahto tulee pulverointikammioon 8, johon niinikään puhalletaan paineistettua kaasua aukon 18 kautta, mikä aiheuttaa metallivaahdon sumuttumisen tai ha-15 joamisen metallipisaroiksi. Pulverointikammion 8 puhallettu kaasu puhaltaa myös metallipisarat suppenevasti kape-nevan kanavan 9 läpi talteenottoastiaan 10 muodostaen samanaikaisesti mitä hienojakoisimpia täysin kiinteitä metallihiukkasia. Kaikki ontot tai urittuneet metallipisa-20 rat, joita on saattanut muodostua pulverointikammiossa 8, purkautuvat todella kanavassa 9 ja hajoavat mitä hienoim-miksi metallihiukkasiksi niiden osapaine-erojen vaikutuksesta, jotka vallitsevat ontelolta sisältävien ja niitä sisältämättömien metallipisaroiden välillä. Talteenotto-25 astia 10 on suljettu kaasutiiviisti ulkopuolen suhteen.

Kuten yllä selostettiin, suppenevasti kapenevalla kanavalla on aivan olennainen merkitys hienojakoiselle sumutukselle. Samoin kaasunkulutusta voidaan pienentää huomattavasti suppenevan kanavan avulla.

30 Suppenevasti kapeneva kanava 9 aiheuttaa näin ollen niiden metallipisaroiden toisen tai sekundäärisen jakautumisen, jotka muodostettiin pulverointikammiossa 8. Tämä johtuu kiihtymisestä ja kiihdytysvoimista,jotka vaikuttavat metallipisaroihin kanavassa 9. Juuri tämä aiheuttaa 35 mainittuja osapaine-eroja suppenevasti kapenevan kanavan 7 7671 6 9 alueella, jotka erot johtavat kaikkien onttojen metal-lipisaroiden puhkeamiseen ja niiden hajoamiseen edelleen. Tämä vaikutus saadaan sitäpaitsi suhteellisen pienellä kaasunkulutuksella. Kanavan 1 suppeneminen määrää pulve-5 rointikammiossa 8 olevan paineen ja metallipisaroiden kiihtymisen samoin kuin tuloksena olevat hajotusvoimat. Sup-penemisaste riippuu pulveroitavasta metallista (metalli/-metallilejeerinki) ja halutusta hiukkaskoosta.

Claims (7)

8 76716

1. Menetelmä metallipulverin valmistamiseksi sulauttamalla metallisulatetta nousuputkesta, tunnettu 5 siitä, että se käsittää seuraavat menetelmän vaiheet: a) metallisulatteeseen sekoitetaan kaasua, edullisesti inerttiä kaasua, jolloin muodostuu metallivaahto, b) metallivaahto paineistetaan edullisesti inertillä paine-kaasulla, jolloin muodostuu osaksi onttoja metallipisaroi- 10 ta, jolloin painekaasua samalla käytetään c) metallipisaroiden puhaltamiseksi suppenevasti kapenevan kanavan läpi paisuntakammioon, jolloin muodostuu erittäin hienoa täysin kiinteää metallipulveria.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että metallipisarat puhalletaan suppenevasti kapenevan kanavan läpi paisuntakammioon 10-80 asteen, erityisesti noin 40-50 asteen kulmassa, vaakatasoon nähden viistosti yläsuuntaan.

3. Laite metallipulverin valmistamiseksi, erityises-20 ti patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että siinä on a) vastaanottosäiliö (2), joka ympäröi sulatusupokasta (3), b) nousuputki (7), joka on sijoitettu sulatusupokkaan (3) yläpuolelle ja joka johtaa ulos vastaanottotilasta (2), 25 c) laite (5) sulatusupokkaan (3) nostamiseksi vastaanotto-säiliön (2) sisällä ja/tai nousuputken (7) laskemiseksi siten, että nousuputki on upotettavissa metallisulaan, d) kaasupainejohto (11, 12), joka johtaa vastaanottosäili-öön (2) ja jonka kautta reagoimatonta tai inerttiä kaasua 30 voidaan johtaa vastaanottosäiliöön (2), jolloin muodostuu säiliön sisäpuolinen paine, joka puristaa metallisulaa ylöspäin nousuputken (7) ollessa upotettuna siihen, e) kaasupainejohto (13, 14, 15), joka johtaa nousuputkeen (7) ja jonka läpi nousuputkessa (7) kohoavaan metallisulaan 35 voidaan sekoittaa reagoimatonta tai inerttiä kaasua, edullisesti argonia, jolloin muodostuu metallivaahto, 9 76716 f) nousuputken (7) yläpäähän liitetty pulverointikammio (8), johon samoin johtaa kaasupainejohto (17, 18), jonka läpi voidaan puhaltaa kaasua, edullisesti reagoimatonta tai inerttiä kaasua, suurella paineella, ja 5 g) pulverointikammioon (8) liitetty koontisäiliö (10), jolloin kanava (9) pulverointikammiosta (8) koontisäiliöön (10) on muodostettu suppenevaksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että nousuputken (7) alapäähän, 10 sen metallisulan puoleiseen päähän, on sovitettu peite (kansi 7a), joka on tuhottavissa metallisulalla.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että suppeneva kanava (9) pulverointikammiosta (8) koontisäiliöön (10) on suunnattu noin 15 10-80 astetta, erityisesti 40-50 astetta, vaakatasoon näh den viistosti ylöspäin.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokaisessa kaasupainejohdossa (11, 13, 17) on kaasunpaineen säätöventtiili (20).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että vastaanottosäiliö (2) sisältää ylipaineventtiilin (19) tms. 10 7671 6