RO125770A0 - Procedeu şi instalaţie de obţinere a unor pulberi din aliaje binare de aluminiu-magneziu destinate producerii unor piese metalice cu structură thixotropă - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu şi o instalaţie pentru obţinerea în flux continuu a pulberilor din aliaje metalice aluminiu-magneziu, cu temperaturi de topire sub 1000°C, destinate producerii pieselor cu structură thixotropă prin injecţie în matriţă. Instalaţia conform invenţiei este compusă dintr-un mecanism (2) de avans al sârmei (1) şi un mecanism (3) de avans al ţevii (4) cu miez, care conduc materialele constitutive ale aliajului binar cu viteze de deplasare variabile, într-un creuzet (5) din grafit încălzit prin inducţie, creuzet care este prevăzut, la partea inferioară, cu un sistem de duze (10) prin care aliajul topit curge în regim laminar, pe un tambur (14) din oţel inoxidabil refractar, care se roteşte cu o turaţie cuprinsă între 600...6000 rot/min, în camera (11) de preformare protejată cu atmosferă de argon, după care alialul topit este proiectat pe o placă (12) de deflexie, cu unghi reglabil între 0...45°, unde se transformă în picături care, după solidificare, se depun pe patul (16) colector de răcire. Procedeul conform invenţiei constă într-o dozare corespunzătoare a cantităţii de sârmă (1) plină, cu diametrul de 2 mm, de Al activ 97%, şi a cantităţii de ţeavă (4) cu diametrul de 3,25 mm, de Al cu miez de Mg, necesare formării unei topituri (9) sub strat de flux criolitic (8) protector, într-un cuptor cu inducţie cu creuzet (5) din grafit, topitură (9) care curge prin nişte duze (10), în camera (11) de preformare, pe un tambur (14) care se roteşte cu viteză variabilă şi care proiectează jetul de topitură pe o placă (12) de deflecţie, înclinată sub un unghi ( α ) reglabil, placă ce îl dispersează în particule (15) pulverulente care se depun apoi pe patul (16) colector de răcire, într-o atmosferă de gaz protector inert.

Description

TITULAR: SC SUDOTIM AS SRL Timișoara

Invenția de față se referă la un procedeu și o instalație de obținere a pulberilor și/sau a benzilor și/sau a fibrelor din aliaje metalice aluminiu-magneziu, cu temperaturi de topire sub 1000 °C.

Obiectivele prezentei invenții constau în mărirea eficienței și a calității pulberilor din aliaje de aluminiu-magneziu, cu diferite compoziții chimice, destinate producerii pieselor cu structură thixotropă prin injecție în matriță. Principiul folosit este cel de pulverizare a unui jet lichid de material - aliaj binar topit, pe suprafața unui cilindru deflector care se rotește în plan orizontal, sub atmosferă protectivă de gaz inert, particulele obținute după impact depunându-se pe patul colector de răcire.

Se cunosc numeroase soluții constructive de instalații destinate producerii pulberilor metalice prin atomizare-sferoidizare a materialelor destinate operației de pulverizare termică în vederea obținerii unor straturi protectoare. Analiza brevetelor de specialitate referitoare la procedeele de obținere printr-o singură soluție (prin reglaje specifice) a pulberilor / fibrelor / benzilor din aliaje binare (conform brevetelor US 2916773, RDG 69674) se referă la tehnologii de preformare a picăturii materialului de armare pentru obținerea unui material compozit din fibre de sticlă sau de realizare a fibrelor optice prin procedeul creuzetului dublu. Dezavantajele soluțiilor constau în faptul că o mare parte dintre granulele / particulele realizate prin aceste tehnologii prezintă o porozitate ridicată, implicit greutăți specifice variabile și că prezintă un conținut ridicat de oxigen și/sau hidrogen care conduc la o insuficientă aderență pe suport, respectiv o exfoliere prematură față de materialul suport.

Subiectul prezentei invenții constă în proiectarea unui procedeu și a unei instalații de obținere a pulberilor de tip Al_xM_y cu caracteristici tehnice superioare din punct de vedere al proprietăților fizico-mecanice (densitate constantă, curgere uniformă ș.a), în flux continuu, materiale adecvate producerii pieselor complexe cu structură thixotropă prin injecție în matriță în stare viscoasă.

Instalația prezentată în fig. 1 este formată din două mecanisme de avans ale sârmei de aluminiu activ 97% (2) și ale unei țevi din aluminiu cu miez de magneziu (3), fiecare mecanism având o turație variabilă în funcție de compoziția chimică impusă aliajului binar. Cu ajutorul celor două mecanisme se transferă către creuzetul din grafit (5) cantitatea de material necesară pentru a crea aliajul metalic binar topit și care este protejat la partea superioara a creuzetului cu o baie de flux dezoxidant criolitic (8).

Ο- - 2 0 1 0 - 0 0 υ 8 5 - 0 1 < Procesul de topire a materialului metalic se efectuează prin efect Joule-Lenz, folosind echipament de încălzire a creuzetului din grafit (6) prin curenți de medie frecvență, cu parametri reglabili, până la temperaturi de 570 - 650 °C, în scopul formării aliajului metalic binar de tipul AI₃Mg₂, MgsAls etc. După fluidizarea aliajului binar se continuă transferul jetului de aliaj topit prin curgere laminară pe tamburul (14) realizat dintr-un oțel refractar inoxidabil și dispus în camera de preformare a materialului pulverulent, prin duzele ceramice (10) plasate la partea inferioară a creuzetului din grafit.

Creuzetul din grafit este dotat suplimentar, pentru o reglare a volumului și a vitezei de curgere a jetului de fluid metalic cu un set de duze ceramice (10), termorezistente, având profilul interior tip tub Venturi pentru a asigura o curgere laminară continuă a topiturii pe tamburul (14) în camera închisă de preformare a picăturilor în pulbere sau granule (11). Tamburul (14) proiecteză jetul de aliaj topit pe placa deflectoare (12) cu unghi reglabil de 0 ... 45°, iar apoi prin căderea gravimetrica a particulelor pe patul colector de răcire se obține o pulbere cu compactitate ridicată sub formă de microdiscuri aplatisate.

Tamburul are o turație variabilă de 600 ... 6000 rot./min. în funcție de destinația șarjei de material metalic binar, cu sens de rotație contrar sensului curgerii jetului metalic de fluid topit. în funcție de turația tamburului (14) și în corelație cu unghiul de proiectare a picăturilor pe placa deflectoare se poate realiza etalonarea cu precizie a parametrilor dimensionali ai granulelor obținute în raport cu compoziția chimică a aliajului binar, cât și densitatea constantă a materialului supus procesării. Tamburul rotativ proiector centrifugal al jetului de aliaj binar, cât și placa deflectoare sunt dotate în scopul funcționării în flux continuu, cu un echipament de răcire în circuit închis. Prin inversarea sensului de rotație a tamburului rotativ se pot obține ca produse și fibre sau benzi din aliaje binare.

Procedeul continuu de obținere a pulberilor din aliaje metalice binare, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- conduce la obținerea unor particule cu o greutate specifică relativ constantă;

- elimină conținutul de oxigen din compoziția chimică a particulelor obținute deoarece proiectarea jetului de metal topit către deflector se realizează într-un mediu inert;

- poate procesa materialul supus topirii (în funcție de solicitări) în pulberi adecvate producerii pieselor cu structura thixotropă prin injectare în matriță;

- prezintă flexibilitate din punct de vedere tehnologic, putându-se realiza prin reglaje specializate și adecvate, atât pulberi cât și fibre sau benzi din aliaje binare.

Un exemplu de realizare a unor precursori pentru obținerea prin thixotropizare a unor piese prin injecție directă în matriță la temperatura de 680 °C, specifică extrudării în stare viscoasă a pieselor din aliaje Al-Mg este prezentat în cele ce urmează și în conformitate cu schema instalației prezentate în fig. 1.

Scopul procedeului este acela de a obține pulberi cu o formă geometrică de microdisc aplatizat a particulelor, unghi de taluz natural de 39°, o densitate aparenta 1,2 g/cm³, o viteză de curgere de 32 sec. pentru 50 g material și o fracțiune majoritară de 90 microni. Pentru fabricarea acestora se utilizează două sârme, una plină din Al cu diametrul de 2 mm și una tubulară cu teacă din Al și miez pulverulent din Mg, cu diametrul de 3,25 mm. Sârmele sunt antrenate cu viteze variabile, conform compoziției prescrise a aliajului binar care trebuie realizat, în creuzetul din grafit încălzit prin inducție prin fluxul protector criolitic. După topirea și omogenizarea aliajului astfel format în creuzet, cu ajutorul diuzei ceramice cu diametrul de 2 mm,

2O'C~CCG85-ί r -, * τ η ț ' 2 Μ· 0 jetul laminar de aliaj binar pătrunde gravimetric în camera de preformare răcită și cu atmosferă controlată din argon, unde este pulverizat cu ajutorul tamburului și al plăcii deflectoare din instalație și depus în zona de colectare. Pulberea astfel formată este sitată după răcire pe o sită fracționată și utilizată pentru testare și injectare prin thixotropizare directă în matriță.

(Κ- 2 Ο 1 0 - Ο Ο Ο 8 5 - Ο ’ ·ϋζ 2LW

Revendicări:

Claims (4)

1. Revendicări:

   1. Procedeu de obținere a unor pulberi metalice din aliaje binare Al-Mg necesare producerii pieselor cu structura thixotropică, caracterizat prin aceea că pulberile se obțin prin dozarea corespunzătoare compoziției chimice prescrise a sârmei de aluminiu activ 97% și ale țevii din aluminiu cu miez de magneziu, prin topirea sub strat de flux criolitic protector în cuptor cu inducție cu creuzet din grafit, prin curgerea continuă a jetului de aliaj în camera de preformare pe tamburul rotitor, proiectarea metalului topit pe placa de deflecție, urmate de pulverizarea și răcirea particulelor pulverulente pe patul colector de răcire sub atmosferă de gaz protector inert.
2. 2. Procedeu de obținere prezentat în revendicarea 1, caracterizat prin faptul că fără modificări ale instalației de obținere, pot produce fibre si/sau benzi din aliajele supuse topirii, doar prin inversarea sensului de rotație a tamburului de preformare (14).
3. 3. Instalație de obținere în flux continuu a unor pulberi metalice, prezentată în fig. 1, compusă din două mecanisme de avans ale sârmei și ale țevii cu miez (2, 3), care conduc materialele constitutive ale aliajului binar cu viteze de deplasare variabile în creuzetul din grafit (5), încălzit inductiv. Creuzetul din grafit (5) este prevăzut la partea inferioară cu un sistem de duze ceramice termorezistente (10) prin care aliajul topit curge în regim laminar pe tamburul din oțel inoxidabil refractar (14) cu turație variabilă de 600 ... 6000 rot./min., în camera de preformare (11) cu atmosferă controlată din argon, după care este proiectat pe placa de deflexie (12) cu unghi reglabil de 0 ... 45°, unde se transformă în picături și care, după solidificare, se depun pe patul colector de răcire (16).
4. 4. Material obținut în urma procesării aliajului binar Al-Mg cu compoziții chimice variabile și care conform revendicării 1 este caracterizat prin formă geometrică de microdisc aplatizat a particulelor, unghi de taluz natural de 39°, o densitate aparenta 1,2 g/cm³, o viteză de curgere de 32 sec. pentru 50 g material și o fracțiune majoritară de 90 microni.