RU197530U1 - Device for spheroidizing a composite metal-containing powder for 3D printing - Google Patents

Device for spheroidizing a composite metal-containing powder for 3D printing Download PDF

Info

Publication number
RU197530U1
RU197530U1 RU2020110800U RU2020110800U RU197530U1 RU 197530 U1 RU197530 U1 RU 197530U1 RU 2020110800 U RU2020110800 U RU 2020110800U RU 2020110800 U RU2020110800 U RU 2020110800U RU 197530 U1 RU197530 U1 RU 197530U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plasmatrons
plasmatron
anode
powder
cathode
Prior art date
Application number
RU2020110800U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Германович Криницын
Василий Викторович Федоров
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
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 автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Priority to RU2020110800U priority Critical patent/RU197530U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU197530U1 publication Critical patent/RU197530U1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к устройству для сфероидизации композиционного металлсодержащего порошка для 3D-печати. Два плазматрона расположены зеркально относительно поперечного центра диэлектрического изолятора с возможностью вращения вокруг поперечного центра на подставке. Каждый из плазматронов состоит из кольцевого анода и катода, расположенных соосно с зазором, образующим разрядную камеру. Катод каждого плазматрона размещен коаксиально в полой трубке и закреплен в ней одним концом с помощью цангового соединения, трубка вторым концом соединена с кольцевым анодом плазматрона при помощи накидной гайки. Диэлектрический изолятор размещен в осевом отверстии зажатой между торцами анодов плазматронов шайбы, выполненной с радиальными вырезами для пересыпания сквозь них порошка при повороте плазматронов вокруг поперечного центра. Постоянные кольцевые магниты плазматронов размещены с упором в сердечник, выполненный в виде тела вращения, образованного т-образным элементом с внутренним диаметром, равным внешнему диаметру шайбы. Внешний торец магнита каждого плазматрона и его внешняя цилиндрическая поверхность закрыты крышкой с осевым отверстием под анод, на которой размещен радиатор, а к внешней цилиндрической поверхности радиаторов первого и второго плазматронов с двух сторон прикреплены концы скоб, закрепленных резьбовым соединением на подставке. Обеспечивается расширение арсенала технических средств для сфероидизации композиционных порошков для 3D-печати. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.The invention relates to a device for spheroidizing a composite metal-containing powder for 3D printing. Two plasmatrons are located specularly relative to the transverse center of the dielectric insulator with the possibility of rotation around the transverse center on the stand. Each of the plasmatrons consists of a ring anode and a cathode located coaxially with a gap forming a discharge chamber. The cathode of each plasmatron is placed coaxially in the hollow tube and is fixed in it by one end using a collet connection, the second end of the tube is connected to the annular anode of the plasmatron using a union nut. The dielectric insulator is placed in the axial hole of the washer sandwiched between the ends of the plasmatron anodes, made with radial cutouts for pouring powder through them when the plasmatrons rotate around the transverse center. Permanent ring magnets of the plasmatrons are placed with emphasis in the core, made in the form of a body of revolution formed by a t-shaped element with an inner diameter equal to the outer diameter of the washer. The outer end face of the magnet of each plasmatron and its outer cylindrical surface are closed with a cover with an axial hole for the anode on which the radiator is placed, and the ends of the brackets attached to the stand by the threaded connection are attached to the outer cylindrical surface of the radiators of the first and second plasmatrons. The arsenal of technical means for spheroidization of composite powders for 3D printing is expanded. 3 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, а именно к устройствам для плазменной обработки порошка и может быть использована для обработки композиционных порошков, применяемых в 3D-печати металлических изделий. The utility model relates to the field of powder metallurgy, namely, devices for plasma processing of powder and can be used to process composite powders used in 3D printing of metal products.

Известно устройство для сфероидизации металлического порошка на основе свинца (патент SU1252043A1, опубл. 23.08.1986), состоящее из закрепленной в основании колонны, заполненной теплоносителем, верхняя часть которой охвачена муфельным нагревателем. Соосно с осью колонны расположен змеевик, входной участок которого с прямолинейной законцовкой расположен выше верхнего торца нагревателя, а выходное отверстие нижнего витка змеевика установлено в середине муфельного нагревателя. Витая часть змеевика полностью погружена в теплоноситель, в качестве которого может быть использовано, например, вазелиновое масло. Порошок загружается во входное отверстие прямолинейной законцовки змеевика и под действием собственного веса перемещается сначала свободно до витой части змеевика, а затем перекатывается по его винтообразной поверхности. По достижении выходного отверстия нижнего витка змеевика порошок вылетает из него и сфероидизируется в свободном состоянии. Далее в холодной зоне колонны происходит фиксирующая кристаллизация порошка, после чего его частицы находясь уже в твердом состоянии, падают на дно колонны. Достоинством устройства являются сниженные вертикальные габариты и высокий уровень сфероидизации обрабатываемых порошков.A device is known for spheroidizing a metal powder based on lead (patent SU1252043A1, publ. 08.23.1986), consisting of a column fixed in the base and filled with a coolant, the upper part of which is covered by a muffle heater. A coil is located coaxially with the column axis, the inlet portion of which with a straight tip is located above the upper end of the heater, and the outlet hole of the lower coil of the coil is installed in the middle of the muffle heater. The twisted part of the coil is completely immersed in the coolant, for which, for example, liquid paraffin can be used. The powder is loaded into the inlet of the rectilinear tip of the coil and, under the action of its own weight, moves first freely to the twisted part of the coil, and then rolls along its helical surface. Upon reaching the outlet of the lower coil of the coil, the powder flies out of it and spheroidizes in a free state. Further, in the cold zone of the column, fixing crystallization of the powder occurs, after which its particles, already in the solid state, fall to the bottom of the column. The advantage of the device is reduced vertical dimensions and a high level of spheroidization of the processed powders.

Недостатком устройства является необходимость стадии предварительного нагрева порошка в прямолинейной законцовке перед плавлением в витой части змеевика.The disadvantage of this device is the need for the stage of preheating the powder in a straight tip before melting in the twisted part of the coil.

Известно устройство для сфероидизации порошка (заявка на патент CN109954873A, опубл. 02.07.2019 г.), включающее узел подачи порошка, источник лазерного излучения, узел для сбора порошка, представляющий собой желоб.  Порошок, облучаемый лазером, перемещается в воздушном потоке и поглощает высокоэнергетическое излучение, в результате чего происходит поверхностное расплавление частиц, далее, под действием поверхностного натяжения, порошок сфероидизируется. Флуктуации гранулометрического состава, подаваемого на сфероидизацию порошка влияют на гранулометрический состав обработанного порошка, а также на дальность его полета, поэтому желоб используется для разделения частиц по размерам.A device for spheroidizing a powder is known (patent application CN109954873A, publ. 07/02/2019), including a powder supply unit, a laser radiation source, a powder collection unit, which is a gutter. The powder irradiated by the laser moves in the air stream and absorbs high-energy radiation, resulting in surface fusion of the particles, then, under the influence of surface tension, the powder is spheroidized. Fluctuations in the particle size distribution supplied to the spheroidization of the powder affect the particle size distribution of the treated powder, as well as its flight range, therefore, the trench is used to separate the particles by size.

Достоинством устройства является сохранение композиционной структуры обрабатываемых порошков, а также разделение частиц по размерам. Недостатком технического решения является низкий уровень сфероидизации частиц.The advantage of the device is the preservation of the compositional structure of the processed powders, as well as the separation of particles by size. The disadvantage of the technical solution is the low level of spheroidization of particles.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для сфероидизации порошка, содержащее плазмотрон атмосферного давления постоянного тока (Bissett H. et al. Titanium and zirconium metal powder spheroidization by thermal plasma processes //Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. – 2015. – Т. 115. – №. 10. – С. 937-942, fig 2), состоящий из цилиндрического корпуса и расположенных в нем коаксиальных электродов – катода и водоохлаждаемого анода. При протекании электрического тока через разрядный промежуток между анодом и катодом в атмосфере азота образуется плазма, в которую вводят порошок титана для сфероидизации. Недостатком технического решения является полное переплавление частиц порошка в процессе сфероидизации порошка. В частности, после переплавления композиционные порошки, теряют свою композиционную структуру, соответственно изделия, полученные посредством 3D-печати из переплавленного композиционного порошка, теряют свои свойства.The closest technical solution adopted for the prototype is a device for spheroidization of a powder containing a direct current atmospheric pressure plasma torch (Bissett H. et al. Titanium and zirconium metal powder spheroidization by thermal plasma processes // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy . - 2015. - T. 115. - No. 10. - P. 937-942, fig 2), consisting of a cylindrical body and coaxial electrodes located therein - a cathode and a water-cooled anode. When an electric current flows through the discharge gap between the anode and cathode in a nitrogen atmosphere, a plasma is formed into which titanium powder is introduced for spheroidization. The disadvantage of the technical solution is the complete remelting of the powder particles in the process of spheroidization of the powder. In particular, after remelting, composite powders lose their compositional structure, respectively, products obtained by 3D printing from remelted composite powder lose their properties.

Общими существенными признаками с заявляемой полезной моделью являются наличие плазмотрона, а также разрядной камеры.Common essential features with the claimed utility model are the presence of a plasma torch, as well as a discharge chamber.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в создании устройства для сфероидизации композиционных металлсодержащих порошков для 3D-печати с сохранением их композиционной структуры.The problem to which the claimed technical solution is directed is to create a device for spheroidizing composite metal-containing powders for 3D printing while maintaining their compositional structure.

Техническим результатом, на который направлено заявляемое техническое решение, является расширение арсенала технических средств для сфероидизации композиционных порошков для 3D-печати.The technical result, to which the claimed technical solution is directed, is to expand the arsenal of technical means for spheroidizing composite powders for 3D printing.

Технический результат достигается тем, что устройство для сфероидизации композиционного металлсодержащего порошка для 3D-печати содержит два плазматрона, расположенных зеркально относительно поперечного центра диэлектрического изолятора с возможностью вращения вокруг поперечного центра на подставке. Каждый из плазматронов состоит из кольцевого анода и катода, расположенных соосно с зазором, образующим разрядную камеру. Катод каждого плазматрона размещен коаксиально в полой трубке и закреплен в ней одним концом с помощью цангового соединения, трубка вторым концом соединена с кольцевым анодом плазматрона при помощи накидной гайки. Диэлектрический изолятор размещен в осевом отверстии зажатой между торцами анодов плазматронов шайбы, выполненной с радиальными вырезами для пересыпания сквозь них порошка при повороте плазматронов вокруг поперечного центра. Постоянные кольцевые магниты плазматронов размещены с упором в сердечник, выполненный в виде тела вращения, образованного т-образным элементом с внутренним диаметром, равным внешнему диаметру шайбы. Внешний торец магнита каждого плазматрона и его внешняя цилиндрическая поверхность закрыты крышкой с осевым отверстием под анод, на которой размещен радиатор, а к внешней цилиндрической поверхности радиаторов первого и второго плазматронов с двух сторон прикреплены концы скоб, закрепленных резьбовым соединением на подставке.The technical result is achieved by the fact that the device for spheroidization of the composite metal-containing powder for 3D printing contains two plasmatrons located specularly relative to the transverse center of the dielectric insulator with the possibility of rotation around the transverse center on the stand. Each of the plasmatrons consists of a ring anode and a cathode located coaxially with a gap forming a discharge chamber. The cathode of each plasmatron is placed coaxially in the hollow tube and is fixed in it by one end using a collet connection, the second end of the tube is connected to the annular anode of the plasmatron using a union nut. The dielectric insulator is placed in the axial hole of the washer sandwiched between the ends of the plasmatron anodes, made with radial cutouts for pouring powder through them when the plasmatrons rotate around the transverse center. Permanent ring magnets of the plasmatrons are placed with emphasis in the core, made in the form of a body of revolution formed by a t-shaped element with an inner diameter equal to the outer diameter of the washer. The outer end face of the magnet of each plasmatron and its outer cylindrical surface are closed with a cover with an axial hole for the anode on which the radiator is placed, and the ends of the brackets attached to the stand by the threaded connection are attached to the outer cylindrical surface of the radiators of the first and second plasmatrons.

Рекомендуется катод изготавливать из вольфрама.It is recommended that the cathode be made of tungsten.

Целесообразно в качестве материала анода использовать медь.It is advisable to use copper as the material of the anode.

Оптимально изготавливать трубку из поликарбоната.Optimal to make a tube from polycarbonate.

В процессе работы между не расходуемым вольфрамовым катодом и медным анодом происходит пробой и формирование электрического искрового разряда, на который воздействует постоянный кольцевой магнит с аксиальной намагниченностью и вращает его вокруг катода. Частицы остроугольной формы, попадая в область высокотемпературной термической плазмы электрического разряда, разогреваются. При достижении температуры плавления в приповерхностном слое частицы происходит расплавление этого слоя и под действием сил поверхностного натяжения поверхностный слой частицы перераспределяется, сфероидизуясь, после чего остывает в свободном падении.In the process, between a non-consumable tungsten cathode and a copper anode, a breakdown occurs and an electric spark discharge is formed, which is affected by a permanent ring magnet with axial magnetization and rotates it around the cathode. Particles of an acute-angled shape, falling into the region of a high-temperature thermal plasma of an electric discharge, are heated. When the melting point is reached in the near-surface layer of the particle, this layer melts and under the influence of surface tension forces the surface layer of the particle is redistributed, spheroidizing, and then cools in free fall.

Устройство для сфероидизации поясняется следующими графическими материалами, не ограничивающими сущность полезной модели:The device for spheroidization is illustrated by the following graphic materials that do not limit the essence of the utility model:

На фиг.1 изображено устройство сфероидизации порошка в разрезе.Figure 1 shows a sectional spheroidization device for powder.

На фиг. 2 показан разрез А-А с фиг.1.In FIG. 2 shows a section aa from figure 1.

На фиг. 3 представлена фотография искровых разрядов в разрядной камере (время выдержки 1/25 секунды) In FIG. Figure 3 shows a photograph of spark discharges in a discharge chamber (exposure time 1/25 second)

На фиг. 4 микрофотография сфероидизированного композиционного порошка «титан – карбид титана», увеличение x80.In FIG. 4 micrograph of a spheroidized composite powder titanium - titanium carbide, magnification x80.

Устройство для сфероидизации порошка (фиг.1, фиг.2) содержит два плазмотрона 1 и 2, каждый из которых состоит из полой диэлектрической (например, из поликарбоната) трубки 3, в которой коаксиально расположен не расходуемый катод 4 из тугоплавкого металла (например, вольфрама), представляющий собой стержень круглого сечения. Диэлектрическая трубка 3 при помощи накидной гайки 5 крепится к кольцевому аноду 6, имеющему с одного конца внешнюю резьбу, другой конец анода расположен в отверстии кольцевого постоянного магнита с аксиальной намагниченностью 7. Конец катода 4 установлен в цанге 8, которая закреплена в торце диэлектрической трубки 3 и зафиксирована с наружной стороны диэлектрической трубки 3 гайкой 9, в которой расположены фитинги (на фиг. не показаны) для подвода инертных газов или создания вакуумной среды. На каждый кольцевой постоянный магнит 7 надета крышка 10 с осевым отверстием под анод 6. На крышке 10 установлен радиатор 11. Плазматроны 1 и 2 расположены зеркально относительно поперечного центра диэлектрического изолятора 12, установленного в осевом отверстии шайбы 13. Шайба 13 имеет радиальные вырезы или перфорацию, причем диаметр отверстий перфорации должен быть не менее 3dср, где dср – диаметр частиц обрабатываемого порошка. Периферийные части верхней и нижней граней шайбы 13 зажимаются торцами кольцевых анодов 6 плазмотронов 1 и 2. Внешний диаметр шайбы равен внутреннему диаметру сердечника 14, представляющего собой тело вращения, образованное т-образным элементом. Внешний выступ сердечника служит упором для постоянных кольцевых магнитов 7 плазмотронов 1 и 2, соответственно. Соединение плазмотронов 1 и 2 выполнено резьбовым крепежом, например болтами и гайками через отверстия, выполненные в радиаторе 11. Устройство для сфероидизации порошка выполнено с возможностью вращения вокруг поперечного центра диэлектрического изолятора 12 посредством закрепления с двух сторон к внешней цилиндрической поверхности радиаторов 11 плазмотронов 1 и 2 концов прямоугольных скоб 15, которые установлены на подставке 16.The device for spheroidization of the powder (FIG. 1, FIG. 2) contains two plasmatrons 1 and 2, each of which consists of a hollow dielectric (for example, polycarbonate) tube 3, in which a non-consumable refractory metal cathode 4 is coaxially located (for example, tungsten), which is a rod of circular cross section. The dielectric tube 3 is fastened to a ring anode 6 with an external thread at one end, and the other end of the anode is located in the hole of the annular permanent magnet with axial magnetization 7. The end of the cathode 4 is mounted in a collet 8, which is fixed at the end of the dielectric tube 3 and fixed on the outside of the dielectric tube 3 by a nut 9 in which fittings are located (not shown in FIG.) for supplying inert gases or creating a vacuum medium. A cover 10 with an axial hole for the anode 6 is mounted on each ring permanent magnet 7. A radiator 11 is mounted on the cover 10. Plasmatrons 1 and 2 are located mirror-like relative to the transverse center of the dielectric insulator 12 installed in the axial hole of the washer 13. The washer 13 has radial cuts or perforations moreover, the diameter of the perforation holes should be at least 3d sr , where d sr is the particle diameter of the processed powder. The peripheral parts of the upper and lower faces of the washer 13 are clamped by the ends of the annular anodes 6 of the plasmatrons 1 and 2. The outer diameter of the washer is equal to the inner diameter of the core 14, which is a rotation body formed by a t-shaped element. The outer protrusion of the core serves as a stop for the permanent ring magnets 7 of the plasmatrons 1 and 2, respectively. The connection of the plasmatrons 1 and 2 is made with threaded fasteners, for example, bolts and nuts, through the holes made in the radiator 11. The device for spheroidizing the powder is made to rotate around the transverse center of the dielectric insulator 12 by fixing from both sides to the outer cylindrical surface of the radiators 11 of the plasmatrons 1 and 2 the ends of the rectangular brackets 15 that are mounted on the stand 16.

Устройство работает следующим образом. Для засыпки порошка в устройство отвинчивается накидная гайка 5 плазмотрона 1, снимается диэлектрическая трубка 3 плазмотрона 1, после чего в полость анода 6 засыпается обрабатываемый порошок (например «титан – карбид титана»), который сквозь вырезы либо отверстия перфорации в шайбе 13 пересыпается в нижнюю часть полой диэлектрической трубки 3 плазмотрона 2, далее устройство собирается в обратной последовательности. Включают высоковольтный источник и между катодом 4 и анодом 6 происходит пробой и возникает электрический разряд в виде дуги, которая вращается (фиг. 3) в магнитном поле постоянного магнита 7 вокруг катода 4, образуя непрерывную высокотемпературную область воздействия на обрабатываемый порошок. При переворачивании на подставке 16 устройства в разрядную область плазмотронов 1 и 2 подается порошок, частично оплавляется и сфероидизируется. Количество сфероидизированных частиц зависит от нескольких параметров, основные из которых это количество переворачиваний устройства, дисперсность порошка, температура плавления порошка. Для каждого отдельного порошка количество переворачиваний устройства определяется экспериментально.The device operates as follows. To fill the powder, the union nut 5 of the plasma torch 1 is unscrewed, the dielectric tube 3 of the plasma torch 1 is removed, and then the processed powder (for example, "titanium - titanium carbide") is poured into the cavity of the anode 6, which is poured into the bottom through the cutouts or perforations in the washer 13 part of the hollow dielectric tube 3 of the plasma torch 2, then the device is assembled in reverse order. The high-voltage source is turned on and a breakdown occurs between the cathode 4 and the anode 6 and an electric discharge arises in the form of an arc that rotates (Fig. 3) in the magnetic field of the permanent magnet 7 around the cathode 4, forming a continuous high-temperature region of influence on the powder being processed. When the device is turned over on the stand 16, powder is supplied to the discharge region of plasmatrons 1 and 2, partially melted and spheroidized. The number of spheroidized particles depends on several parameters, the main of which are the number of device turns, the dispersion of the powder, and the melting point of the powder. For each individual powder, the number of device turns is determined experimentally.

Пример практической реализации.An example of practical implementation.

Было изготовлено устройство сфероидизации порошка, в котором использовали вольфрамовый катод диаметром 4 мм и медный анод. Расстояние между внутренней цилиндрической поверхностью анода и внешней цилиндрической поверхностью катода составляло 5 мм. Катод и анод подсоединили к высоковольтному источнику питания. Для сфероидизации взяли остроугольные частицы композиционного порошка «титан – карбид титана» (содержание титана 80 об.%) с фракцией менее 56 мкм – 50% и с фракцией 56-100 мкм – 50%. В устройство засыпали 50 г. композиционного порошка, после чего заполнили внутренний объем устройства аргоном для вытеснения воздуха, для этого с наружной стороны диэлектрической трубки на резьбу G1/4″ установили фитинг для подачи аргона. Инициировали пробой и возникновение электрический разряда в виде дуги при напряжении поджига дуги – 30 кВ, образовав непрерывную высокотемпературную область воздействия на обрабатываемый порошок (фиг. 3). Рабочее напряжение высоковольтного источника – 10 кВ, ток дуги – до 100 мА. После инициирования вращающегося в магнитном поле электрического разряда устройство переворачивали 10 раз, порошок просыпался через вращающуюся дугу, оплавлялся и сфероидизировался. После получения порошок исследовали под оптическим микроскопом. На фиг. 4 показан внешний вид порошка после обработки. При засыпке в 3D-принтер порошок в процессе печати однородно и равномерно распределялся по рабочей поверхности.A powder spheroidization device was manufactured in which a tungsten cathode with a diameter of 4 mm and a copper anode were used. The distance between the inner cylindrical surface of the anode and the outer cylindrical surface of the cathode was 5 mm. The cathode and anode were connected to a high voltage power source. For spheroidization, acute-angled particles of the composite titanium-titanium carbide powder (titanium content of 80 vol%) with a fraction of less than 56 μm — 50% and with a fraction of 56-100 μm — 50% were taken. 50 g of composite powder was poured into the device, after which the internal volume of the device was filled with argon to displace air, for this purpose, a fitting for supplying argon was installed on the outside of the dielectric tube to the G1 / 4 ″ thread. The breakdown and the occurrence of an electric discharge in the form of an arc was initiated at an arc ignition voltage of 30 kV, forming a continuous high-temperature area of influence on the processed powder (Fig. 3). The operating voltage of the high-voltage source is 10 kV, and the arc current is up to 100 mA. After initiating an electric discharge rotating in a magnetic field, the device was turned over 10 times, the powder woke up through a rotating arc, melted and spheroidized. After preparation, the powder was examined under an optical microscope. In FIG. 4 shows the appearance of the powder after processing. When backfilled into a 3D printer, the powder was uniformly and evenly distributed over the work surface during printing.

При осуществлении полезной модели удалось достичь технического результата, заключающегося в повышении технологических свойств порошков, используемых в 3D-печати, а именно повышении уровня сфероидизации частиц.When implementing the utility model, it was possible to achieve a technical result consisting in increasing the technological properties of the powders used in 3D printing, namely, increasing the level of spheroidization of particles.

Claims (4)

1. Устройство для сфероидизации композиционного металлсодержащего порошка для 3D-печати, отличающееся тем, что оно содержит два плазматрона, расположенных зеркально относительно поперечного центра диэлектрического изолятора с возможностью вращения вокруг поперечного центра на подставке, при этом каждый из плазматронов состоит из кольцевого анода и катода, расположенных соосно с зазором, образующим разрядную камеру, катод каждого плазматрона размещен коаксиально в полой трубке и закреплен в ней одним концом с помощью цангового соединения, трубка вторым концом соединена с кольцевым анодом плазматрона при помощи накидной гайки, причем диэлектрический изолятор размещен в осевом отверстии зажатой между торцами анодов плазматронов шайбы, выполненной с радиальными вырезами для пересыпания сквозь них порошка при повороте плазматронов вокруг поперечного центра, постоянные кольцевые магниты плазматронов размещены с упором в сердечник, выполненный в виде тела вращения, образованного т-образным элементом с внутренним диаметром, равным внешнему диаметру шайбы, при этом внешний торец магнита каждого плазматрона и его внешняя цилиндрическая поверхность закрыты крышкой с осевым отверстием под анод, на которой размещен радиатор, а к внешней цилиндрической поверхности радиаторов первого и второго плазматронов с двух сторон прикреплены концы скоб, закрепленных резьбовым соединением на подставке.1. A device for spheroidization of a composite metal-containing powder for 3D printing, characterized in that it contains two plasmatrons located specularly relative to the transverse center of the dielectric insulator with the possibility of rotation around the transverse center on the stand, each of the plasmatrons consisting of a ring anode and cathode, located coaxially with the gap forming the discharge chamber, the cathode of each plasmatron is placed coaxially in the hollow tube and secured in it by one end using a collet connection, the second end of the tube is connected to the annular anode of the plasmatron using a union nut, and the dielectric insulator is placed in the axial hole clamped between the ends of the plasmatron anodes of the washer, made with radial cuts for pouring powder through them when the plasmatrons rotate around the transverse center, the permanent ring magnets of the plasmatrons are placed with emphasis in the core, made in the form of a body of revolution formed by a T-shaped el with an inner diameter equal to the outer diameter of the washer, while the outer end of the magnet of each plasmatron and its outer cylindrical surface are covered with a cover with an axial hole for the anode on which the radiator is placed, and the ends are attached to the outer cylindrical surface of the radiators of the first and second plasmatrons on both sides brackets secured by a threaded connection to the stand. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катод выполнен из вольфрама.2. The device according to claim 1, characterized in that the cathode is made of tungsten. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анод выполнен из меди.3. The device according to claim 1, characterized in that the anode is made of copper. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка выполнена из поликарбоната.4. The device according to claim 1, characterized in that the tube is made of polycarbonate.
RU2020110800U 2020-03-16 2020-03-16 Device for spheroidizing a composite metal-containing powder for 3D printing RU197530U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110800U RU197530U1 (en) 2020-03-16 2020-03-16 Device for spheroidizing a composite metal-containing powder for 3D printing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110800U RU197530U1 (en) 2020-03-16 2020-03-16 Device for spheroidizing a composite metal-containing powder for 3D printing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU197530U1 true RU197530U1 (en) 2020-05-12

Family

ID=70732211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020110800U RU197530U1 (en) 2020-03-16 2020-03-16 Device for spheroidizing a composite metal-containing powder for 3D printing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU197530U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756327C1 (en) * 2020-10-16 2021-09-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук Plasma unit for spheroidising metal powders in a thermal plasma flow
CN114472910A (en) * 2022-03-02 2022-05-13 四川真火等离子研究院有限公司 Method for preparing superfine titanium powder by magnetized plasma rotary electrode method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1252043A1 (en) * 1985-03-28 1986-08-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники Apparatus for spheroidizing metal powder on the base of lead
CN108213451A (en) * 2016-12-14 2018-06-29 彭徽 A kind of method and apparatus of metal powder nodularization
WO2019095039A1 (en) * 2017-11-14 2019-05-23 Pyrogenesis Canada Inc. Method and apparatus for producing fine spherical powders from coarse and angular powder feed material
CN109954873A (en) * 2017-12-26 2019-07-02 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Sieve the method and device of the laser spheroidization cemented carbide powder of varying particle size

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1252043A1 (en) * 1985-03-28 1986-08-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники Apparatus for spheroidizing metal powder on the base of lead
CN108213451A (en) * 2016-12-14 2018-06-29 彭徽 A kind of method and apparatus of metal powder nodularization
WO2019095039A1 (en) * 2017-11-14 2019-05-23 Pyrogenesis Canada Inc. Method and apparatus for producing fine spherical powders from coarse and angular powder feed material
CN109954873A (en) * 2017-12-26 2019-07-02 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Sieve the method and device of the laser spheroidization cemented carbide powder of varying particle size

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HERTZOG BISSETT. Titanium and zirconium metal powder spheroidization by thermal plasma processes. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2015, т. 115, N 10, c.937-942. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756327C1 (en) * 2020-10-16 2021-09-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук Plasma unit for spheroidising metal powders in a thermal plasma flow
CN114472910A (en) * 2022-03-02 2022-05-13 四川真火等离子研究院有限公司 Method for preparing superfine titanium powder by magnetized plasma rotary electrode method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU197530U1 (en) Device for spheroidizing a composite metal-containing powder for 3D printing
CN105132705A (en) Method and device for remelting and refining metals by vacuum magnetic-control arc
US4090855A (en) Method and apparatus for separation of gaseous particles of different masses by centrifugal forces
CN108883407A (en) Spherical dehydrogenation metal and metal alloy particle
US20050061785A1 (en) Nanopowder synthesis using pulsed arc discharge and applied magnetic field
US7114548B2 (en) Method and apparatus for treating articles during formation
DE3910777A1 (en) DEVICE WITH A PIG IN WHICH A METAL OR METAL ALLOY IS IN
CN106312083B (en) One kind is suitable for low activation martensitic steel microsphere powder preparation process
US4678718A (en) Process and usage of ceriated tungsten electrode material
US3680163A (en) Non-consumable electrode vacuum arc furnaces for steel, zirconium, titanium and other metals and processes for working said metals
WO2023016295A1 (en) Consumable electrode twisted wire arc magnetic spin control welding method
WO2002043905A2 (en) A method and apparatus for the production of metal powder granules by electric discharge
RU2406276C1 (en) Method and device for obtaining compact ingots from powder materials
US6219372B1 (en) Guide tube structure for flux concentration
US6358297B1 (en) Method for controlling flux concentration in guide tubes
KR950012485B1 (en) A plasma arc torch
Zhu et al. Research on droplet transfer of MIG welding with alternating longitudinal magnetic field
US3436465A (en) Methods and arrangements for melting material which melts only with difficulty
WO2021145398A1 (en) Metal purifying method and metal purifying apparatus
WO2011099208A1 (en) Silicon vacuum melting method
Kompan et al. Magnetically controlled electroslag melting of titanium alloys
RU2772879C1 (en) Method for obtaining nickel-chromium powders from x20h80 alloy waste in distilled water
RU2816973C1 (en) Method of producing heat-resistant nickel alloy from powders obtained by electroerosion dispersion of “жс6у” alloy wastes in lighting kerosene
RU2807399C1 (en) Method for producing heat-resistant nickel alloy from powders obtained by electroerosive dispersion of zhs6u alloy waste in distilled water
JP2000169161A (en) Process and device for producing glass ingot

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20210317