RU2084293C1 - Process of dispersion of metal on to plasma and liquid particles and gear for its realization - Google Patents
Process of dispersion of metal on to plasma and liquid particles and gear for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2084293C1 RU2084293C1 RU94044911A RU94044911A RU2084293C1 RU 2084293 C1 RU2084293 C1 RU 2084293C1 RU 94044911 A RU94044911 A RU 94044911A RU 94044911 A RU94044911 A RU 94044911A RU 2084293 C1 RU2084293 C1 RU 2084293C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- magnetic field
- current
- conductive zone
- plasma
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способам диспергирования металла на плазму и жидкие частицы и к способам их направленного перемещения. The invention relates to methods for dispersing metal on plasma and liquid particles and to methods for their directed movement.
Известен способ получения металлических порошков, при котором переменным током производят оплавление торцов электродов, образуют очаг их плавления и частицы, и одновременно, "магнитным дутьем", создаваемым током вторичной обмотки трансформатора производят направленное перемещение частиц [1] В устройстве, реализующем способ, содержатся сближаемые электроды, очаг их плавления и источник "магнитного дутья". There is a method of producing metal powders, in which the ends of the electrodes are melted by alternating current, their melting point and particles are formed, and at the same time, the “magnetic blast” created by the secondary current of the transformer produces directional movement of particles [1] In a device that implements the method contains electrodes, the source of their melting and the source of "magnetic blast".
В описании изобретения отсутствует подробное описание его работы, но можно предположить, что способ осуществляется следующим образом. Производят сближение электродов и их контактированием инициируют течение электрического тока. Это ведет к разогреву и расплавлению торцов электродов (появлению очага плавления). Одновременно вторичной обмоткой трансформатора создают магнитное поле, которое взаимодействует с током в очаге плавления и создает направленную электромагнитную силу ("магнитное дутье"), которая обеспечивает направленное перемещение частиц металла. In the description of the invention there is no detailed description of its operation, but it can be assumed that the method is as follows. The electrodes are brought together and their contact initiates an electric current flow. This leads to heating and melting of the ends of the electrodes (the appearance of a melting center). At the same time, the secondary winding of the transformer creates a magnetic field that interacts with the current in the melting zone and creates a directed electromagnetic force ("magnetic blast"), which provides directional movement of metal particles.
Известны способ и устройство для диспергирования жидкого металла и для его перемещения в виде направленного потока частиц [2] Способ содержит подачу жидкого металла, пропускание электрического тока через жидкий металл и одновременное приложение магнитного поля в плоскости, перпендикулярной электрическому току так, чтобы произвести ускорение токонесущего объема металла. Перечисленными действиями производят разрушение жидкого металла на частицы и плазму и направленное перемещение названных элементов. A known method and device for dispersing a liquid metal and for moving it in the form of a directed stream of particles [2] The method comprises supplying a liquid metal, passing an electric current through a liquid metal and simultaneously applying a magnetic field in a plane perpendicular to the electric current so as to accelerate the current-carrying volume metal. These actions produce the destruction of liquid metal into particles and plasma and the directed movement of these elements.
В описании изобретения [2] представлен вариант осуществления способа с использованием электрической дуги. Жидкий металл обеспечивают подачей металлической проволоки (электродов) в зону дуги во время существования дуги между электродами, превращая твердую проволоку в жидкое состояние. Условия инициирования дуги в [2] не описаны и это позволяет предположить, что инициирование производят за счет подключения цепи к источнику электрической энергии при контактирующих электродах или за счет контактирования электродов при существующей на них разности потенциалов. In the description of the invention [2] presents an embodiment of a method using an electric arc. Liquid metal is supplied by supplying metal wire (electrodes) to the arc zone during the existence of the arc between the electrodes, turning the solid wire into a liquid state. Arc initiation conditions are not described in [2] and this suggests that the initiation is carried out by connecting the circuit to an electric energy source with contacting electrodes or by contacting the electrodes with the potential difference existing on them.
Способы [1, 2] имеют недостатки обусловленные тем, что для инициирования дуги используют замыкание электродов контактированием и затем перемещением электродов и/или их частичным оплавлением формируют необходимую длину дуги:
малоэффективно использование импульсных источников энергии, так, при времени разряда источника питания в течение 100 мкс протяженность дуги будет определяться только разностью потенциалов между электродами (разности электроды для увеличения длины дуги в течение указанного времени практически невозможно);
затруднено формирование покрытий или материалов дискретными потоками (это необходимо для создания функционально градиентных материалов, для формирования многослойных покрытий из различных материалов и для обеспечения необходимых фазовых составов).The methods [1, 2] have disadvantages due to the fact that to initiate the arc using the closure of the electrodes by contacting and then moving the electrodes and / or their partial melting form the necessary length of the arc:
the use of pulsed energy sources is ineffective, for example, with a discharge time of a power source of 100 μs, the arc length will be determined only by the potential difference between the electrodes (it is almost impossible to vary the electrodes to increase the arc length for the specified time);
it is difficult to form coatings or materials by discrete streams (this is necessary to create functionally gradient materials, to form multilayer coatings from various materials and to provide the necessary phase compositions).
По технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения порошков [3] по которому производят заряд конденсатора, который соединен с электродами. Введением проволоки между электродами формируют токопроводящую зону и через нее производят разряд конденсатора. Происходит резистивный разогрев проволоки, ее расплавление, разрушение и превращение в порошок. According to the technical nature and the achieved effect, the closest to the proposed invention is a method for producing powders [3] by which a capacitor is charged that is connected to the electrodes. By introducing a wire between the electrodes, a conductive zone is formed and a capacitor discharge is produced through it. There is a resistive heating of the wire, its melting, destruction and transformation into a powder.
Недостатком прототипа является ограниченный диапазон его технологических возможностей:
диспергирование металла на порошок производится только за счет резистивного разогрева (не реализуема возможность создания и приложения электромагнитных сил для диспергирования металла);
в результате протекания сильного импульса тока происходит разрушение проволоки, сопровождаемое выбросом частиц, но движение частиц не имеют односторонней направленности.The disadvantage of the prototype is the limited range of its technological capabilities:
metal is dispersed onto powder only due to resistive heating (the possibility of creating and applying electromagnetic forces for metal dispersing is not feasible);
as a result of the flow of a strong current pulse, the wire is destroyed, accompanied by the ejection of particles, but the movement of the particles are not one-sided.
Основная цель предлагаемого изобретения расширение технологических возможностей способа. The main objective of the invention is the expansion of technological capabilities of the method.
Поставленная цель достигается тем, что способ диспергирования металла на плазму и жидкие частицы, включающий накапливание на емкостном накопителе источника питания, соединенного с электродами, заданного количества электромагнитной энергии с обеспечением заданного значения разности потенциалов между электродами, формирование токопроводящей зоны между незамкнутыми электродами при помощи средства для формирования токопроводящей зоны, отличается тем, что в период существования токопроводящей зоны воздействуют магнитным полем на промежуток между электродами для перемещения плазмы и жидких частиц с вектором напряженности магнитного поля не коллинеарным вектору тока между электродами, причем магнитное поле формируют током от емкостного накопителя источника питания. This goal is achieved by the fact that the method of dispersing metal on plasma and liquid particles, including the accumulation of a power source connected to the electrodes on a capacitive storage device, a predetermined amount of electromagnetic energy to provide a predetermined potential difference between the electrodes, the formation of a conductive zone between open electrodes using means for the formation of a conductive zone, characterized in that during the period of existence of the conductive zone they are affected by a magnetic field on ezhutok between the electrodes to move the plasma and liquid particles with the vector of the magnetic field is not collinear with the vector of the current between the electrodes, the magnetic field formed by current from the capacitive power source drive.
Поставленная цель достигается также и тем, что устройство для диспергирования металла на плазму и жидкие частицы, содержащее источник питания с емкостным накопителем, соединенным с электродами, средство для формирования токопроводящей зоны между незамкнутыми электродами, отличается тем, что оно снабжено источником магнитного поля, выполненным с возможностью воздействия полем на промежуток между электродами с вектором напряженности магнитного поля не коллинеарным вектору тока между электродами, причем источник магнитного поля соединен с емкостным накопителем. This goal is also achieved by the fact that the device for dispersing metal on plasma and liquid particles, containing a power source with a capacitive storage connected to the electrodes, means for forming a conductive zone between open electrodes, characterized in that it is equipped with a magnetic field source made with the possibility of the field acting on the gap between the electrodes with the magnetic field vector not collinear to the current vector between the electrodes, and the source of the magnetic field is connected ene with DHW cylinder.
Необходимое направление потока частиц достигается соответствующими направлениями диспергирующе-перемещающего тока в дуге и потока магнитного поля через дугу. Необходимо руководствоваться известным правилом левой руки (если расположить левую руку так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а выпрямленные четыре пальца совпадали с направлением тока, то отогнутый большой палец покажет направлением силы [4] или условием
,
где вектор силы;
вектор магнитной индукции;
вектор тока.The necessary direction of the particle flow is achieved by the corresponding directions of the dispersing-moving current in the arc and the magnetic field flux through the arc. It is necessary to be guided by the well-known rule of the left hand (if you position the left hand so that the magnetic lines of force fit into the palm of your hand, and the straightened four fingers coincide with the direction of the current, then the bent thumb will indicate the direction of the force [4] or the condition
,
Where force vector;
magnetic induction vector;
current vector.
Схема одного из вариантов устройства для осуществления способа представлена на чертеже. Элементами устройства являются: основной источник электрической энергии 1, средство 2 для создания токопроводящей зоны между электродами 3, токопроводящая шина 4, проводник 5, который формирует магнитное поле, пересекающее зазор между электродами. A diagram of one embodiment of a device for implementing the method is presented in the drawing. The elements of the device are: the main source of electrical energy 1, means 2 for creating a conductive zone between the electrodes 3, a conductive bus 4, a conductor 5, which forms a magnetic field crossing the gap between the electrodes.
При практическом осуществлении способа, источником основной энергии может являться емкостный накопитель с энергией 0,5 кДж и напряжением 10 кВ, электроды могут быть изготовлены из медной проволоки, имеющей диаметр 2 мм. Необходимая направленность потока частиц обеспечивается определенным пространственным положением проводника, генерирующего магнитное поле, и электродов. На фиг. 1 стрелками показаны вектора диспергирующе-перемещающего тока , поток магнитного поля и направление потока частиц . При противоположных направлениях направление потока частиц остается неизменным.In the practical implementation of the method, the main energy source can be a capacitive storage with an energy of 0.5 kJ and a voltage of 10 kV, the electrodes can be made of copper wire having a diameter of 2 mm Necessary particle flow direction provided by a certain spatial position of the conductor generating a magnetic field, and electrodes. In FIG. 1 arrows indicate the dispersion-moving current vector magnetic flux and particle flow direction . In opposite directions particle flow direction remains unchanged.
При осуществлении способа производится накопление энергии в основном источнике, оценивается и, если необходимо, корректируется расстояние между электродами. Затем источником напряжения 2 производится пробой промежутка между электродами. Это формирует ионизированное пространство между электродами, что инициирует течение тока из емкостного накопителя (формирование и существование мощного дугового разряда). Происходит разогрев торцов электродов и их превращение в плазму и жидкую фазу. Одновременно ток, который протекает через эту зону взаимодействует с магнитным потоком, созданным током, протекающим через проводник 5. Это ведет к созданию электромагнитных сил, которые диспергируют и перемещают металл в виде направленного потока. When implementing the method, energy is accumulated in the main source, it is estimated and, if necessary, the distance between the electrodes is adjusted. Then the voltage source 2 is a breakdown of the gap between the electrodes. This forms the ionized space between the electrodes, which initiates the flow of current from the capacitive storage (the formation and existence of a powerful arc discharge). The ends of the electrodes are heated and converted into a plasma and a liquid phase. At the same time, the current that flows through this zone interacts with the magnetic flux created by the current flowing through conductor 5. This leads to the creation of electromagnetic forces that disperse and move the metal in the form of a directed flow.
Представленное изобретение позволяет расширить диапазон технологических возможностей способа, в том числе обеспечить необходимую направленность потока выбрасываемых частиц, а при инициировании дуги пробоем межэлектродного промежутка обеспечить широкий диапазон частот импульсов диспергирования, без затруднений и эффективно использовать импульсные источники энергии. The presented invention allows to expand the range of technological capabilities of the method, including providing the necessary directivity of the flow of ejected particles, and when initiating an arc by breakdown of the interelectrode gap, to provide a wide frequency range of dispersion pulses, without difficulty and to effectively use pulsed energy sources.
Изобретение имеет широкую область применения: получение порошков, нанесение покрытий, создание новых материалов, формообразование деталей и др. The invention has a wide field of application: the production of powders, coating, the creation of new materials, the shaping of parts, etc.
Источники информации
1. Устройство для получения металлических порошков. А.С. СССР 98050 А.С. Давыдов B 22 F 9/14. Заявлена 22.11.1950
2. Method and apparatus for atomization and spraying of molten metals. Unated States patent 4,919,335. Date of patent Apr. 24, 1990 Int. Cl. B 05 B 5/06; B 05 B 7/18 U.S Cl. 239/3; 239/690; 239/83; 239/545.Sources of information
1. Device for producing metal powders. A.S. USSR 98050 A.S. Davydov B 22 F 9/14. Announced on 11/22/1950
2. Method and apparatus for atomization and spraying of molten metals. Unated States patent 4,919,335. Date of patent Apr. 24, 1990 Int. Cl. B 05 B 5/06; B 05 B 7/18 US Cl. 239/3; 239/690; 239/83; 239/545.
3. Авторское свидетельство СССР N 103068 B 22 F 9/14, 1949. 3. USSR author's certificate N 103068 B 22 F 9/14, 1949.
4. К. Кухлинг. Справочник по физике. М. Мир, 1985. 4. K. Kuhling. Handbook of Physics. M. World, 1985.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94044911A RU2084293C1 (en) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | Process of dispersion of metal on to plasma and liquid particles and gear for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94044911A RU2084293C1 (en) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | Process of dispersion of metal on to plasma and liquid particles and gear for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94044911A RU94044911A (en) | 1997-05-20 |
RU2084293C1 true RU2084293C1 (en) | 1997-07-20 |
Family
ID=20163378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94044911A RU2084293C1 (en) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | Process of dispersion of metal on to plasma and liquid particles and gear for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2084293C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107486348A (en) * | 2017-09-11 | 2017-12-19 | 北京工业大学 | Droplet ejection device on demand is combined in a kind of push-and-pull |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108031848B (en) * | 2017-12-10 | 2020-05-08 | 北京工业大学 | Device for preparing droplets by jet fracture based on magnetofluid excitation technology and method for preparing droplets by device |
-
1994
- 1994-12-28 RU RU94044911A patent/RU2084293C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SU, авторское свидетельство СССР N 98050, кл.B 22 F 9/14, 1951. Патент США N 4919335, кл.B 05 B 5/06, 1990. SU, авторское свидетельство СССР N 103068, кл.B 22 F 9/14, 1952. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107486348A (en) * | 2017-09-11 | 2017-12-19 | 北京工业大学 | Droplet ejection device on demand is combined in a kind of push-and-pull |
CN107486348B (en) * | 2017-09-11 | 2019-06-14 | 北京工业大学 | A kind of on-demand droplet ejection device of push-pull joint |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94044911A (en) | 1997-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4343828A (en) | Electrodynamic painting system and method | |
US4982067A (en) | Plasma generating apparatus and method | |
NL2008208C2 (en) | Spark ablation device. | |
Baeva et al. | Non-equilibrium simulation of the spatial and temporal behavior of a magnetically rotating arc in argon | |
US4194106A (en) | Methods and devices for cutting, eroding, welding and depositing metallic and non-metallic materials by means of an electric arc | |
NL8201806A (en) | CONSUMABLE CATHOD FOR AN ELECTRIC BOW METAL ATOMIZER. | |
JPH04265168A (en) | Improved method and device for application of electrostatic coating material | |
KR102029474B1 (en) | Manufacturing method of metal nanopowder by wire explosion and apparatus for manufacturing the same | |
US6998574B2 (en) | Welding torch with plasma assist | |
JP5871789B2 (en) | Method and beam generator for generating a constrained plasma beam | |
EP0378673A1 (en) | Method and apparatus for atomization and spraying of molten metals | |
RU2084293C1 (en) | Process of dispersion of metal on to plasma and liquid particles and gear for its realization | |
Reis et al. | Investigation on welding arc interruptions in the presence of magnetic fields: welding current influence | |
Xue et al. | Effect of the coil angle in an inductively coupled plasma torch: a novel two-dimensional model | |
US4107507A (en) | Arc welding process and apparatus | |
US3358114A (en) | Method of and apparatus for the electric spray-coating of substrates | |
GB2407050A (en) | Rotary ring cathode for plasma spraying | |
Gupta et al. | Modelling effect of magnetic field on material removal in dry electrical discharge machining | |
US2969482A (en) | Machining systems making use of intermittent electrical discharges | |
US4385340A (en) | Method and apparatus for generating static electricity | |
JPH08266949A (en) | Ionizing system in electrostatic spray apparatus | |
US8063339B2 (en) | Welding system toroidal spark gap method and system | |
US7880119B2 (en) | One sided electrode for manufacturing processes especially for joining | |
DE102008028166B4 (en) | Apparatus for generating a plasma jet | |
Pinzaru | Experimental investigations on the durability of tool-electrodes at the surface processing by pulsed electrical discharge |