RU2361698C1 - Способ получения сферических порошков и гранул - Google Patents
Способ получения сферических порошков и гранул Download PDFInfo
- Publication number
- RU2361698C1 RU2361698C1 RU2008110117/02A RU2008110117A RU2361698C1 RU 2361698 C1 RU2361698 C1 RU 2361698C1 RU 2008110117/02 A RU2008110117/02 A RU 2008110117/02A RU 2008110117 A RU2008110117 A RU 2008110117A RU 2361698 C1 RU2361698 C1 RU 2361698C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- particles
- diameter
- work
- concave cavity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к порошковой металлургии и способам получения металлических порошков, главным образом, из жаропрочных никелевых сплавов. Вращают цилиндрическую заготовку вокруг горизонтальной оси. Оплавляют торец заготовки и формируют вогнутую полость с диаметром, равным диаметру заготовки, и глубиной 0,1-0,35 от диаметра заготовки путем изменения расхода газа через плазмотрон и перемещения плазмотрона относительно оси вращения заготовки. Распыляют расплавленные частицы под действием центробежных сил по конической поверхности, образованной касательной к криволинейной поверхности вогнутой полости. Обеспечивается снижение пористости в распыляемых частицах, повышение их качества и уменьшение брака изделий, производимых из полученных порошков и гранул. 1 табл., 3 ил.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к порошковой металлургии и способам получения металлических порошков, главным образом, из жаропрочных никелевых сплавов.
Известен способ получения сферических порошков и гранул, включающий вращение цилиндрической металлической заготовки вокруг вертикальной оси, оплавление торца заготовки электронным лучом, отрыв расплавленных частиц от кромки торца заготовки под действием центробежных сил и затвердевание частиц при полете в вакууме (см. патент Франции №2253591, кл. B22F 9/00, опубл. 1975 г.). Для реализации способа необходима большая горизонтально расположенная рабочая камера диаметром около 4-х метров, которую сложно изготовить и которая занимает большую производственную площадь.
Известен также способ получения сферических порошков и гранул, включающий вращение цилиндрической металлической заготовки вокруг горизонтальной оси, оплавление торца заготовки электрической дугой, горящей между заготовкой и нерасходуемым электродом, отрыв расплавленных частиц от кромки торца заготовки под действием центробежных сил и затвердевание частиц при полете в атмосфере инертного газа (см. патент США №3752610, кл. 425-6, опубл. 1973 г.). В данном случае рабочая камера имеет диаметр около 2 м, и вследствие ее вертикальной установки она занимает мало места. Однако для плавления дугой необходим подвод электрического тока большой величины к заготовке, вращающейся с большой скоростью, перемещающейся поступательно и заменяющейся на новую после расплавления, что представляет собой почти неразрешимую техническую задачу.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по сущности и совокупности признаков является способ получения сферических порошков и гранул, включающий вращение цилиндрической заготовки вокруг горизонтальной оси, оплавление торца заготовки плазменной струей дугового плазмотрона, отрыв расплавленных частиц от кромки торца заготовки под действием центробежных сил и затвердевание частиц при полете в газовой среде (см. патент Российской Федерации №1106093, кл. В22F 9/02, опубл. 27.05.1995 г.). Использование независимого источника нагрева - дугового плазмотрона, не нуждающегося в подводе электрического тока к заготовке, позволяет значительно упростить процесс вращения, перемещения и замены распыляемых заготовок. Рабочая камера, заполненная инертным газом, имеет небольшие размеры, поэтому затраты на изготовление камеры и на производственную площадь, занимаемую камерой, невелики.
Недостатком указанного способа-прототипа является его склонность к образованию пористости внутри порошков (гранул), что обусловлено следующим. Расплавленные частицы, оторвавшиеся от кромки торца заготовки, разлетаются в вертикальной плоскости в виде диска. При этом расплавленные частицы, летящие вверх, сталкиваются с уже затвердевшими частицами, падающими вниз. Распыленные сферические частицы имеют разные размеры, и некоторые мелкие твердые частицы при столкновении с более крупными расплавленными частицами протыкают их с образованием каналов или пустот. Это приводит к снижению качества изделий, получаемых из порошков-гранул, и даже вынуждает браковать некоторые изделия. При этом наличие недопустимой внутригранульной пористости выявляется только после изостатического прессования и термообработки изделий, что приводит к непроизводительным затратам вследствие непреднамеренного изготовления бракованных изделий.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи снижения пористости в распыляемых частицах и, следовательно, на достижение технического результата в виде повышения качества и уменьшения брака изделий, производимых из полученных порошков и гранул.
Эта задача решается тем, что в способе получения сферических порошков и гранул, включающем вращение цилиндрической заготовки вокруг горизонтальной оси, оплавление торца заготовки плазменной струей дугового плазмотрона, отрыв расплавленных частиц от кромки торца под действием центробежных сил и затвердевание частиц при полете в газовой среде, в отличие от известных технических решений, в данном способе в процессе оплавления формируют на торце заготовки вогнутую полость, диаметр которой равен диаметру заготовки, а глубина полости составляет от 0,1 до 0,35 диаметра заготовки.
В сравнении со способом-прототипом в предлагаемом способе расплавленные частицы разлетаются не в плоскости диска, а по конической поверхности, образованной касательной к криволинейной поверхности упомянутой вогнутой полости, сходной по форме с шаровым сегментом. Частица металла, оторвавшаяся от кромки торца заготовки, пребывает в расплавленном состоянии на расстоянии 100-300 мм от заготовки, затем затвердевает, теряет скорость и на расстоянии 600-900 мм от заготовки падает вниз. Поскольку движение частиц происходит по конической поверхности, зона падения твердых частиц удалена от зоны разлета расплавленных частиц, и столкновение частиц, приводящее к пористости, устраняется.
Диаметр вогнутой полости должен быть равен диаметру заготовки. Если на торце заготовки формировать полость диаметром меньше диаметра заготовки, то разлет частиц будет происходить в плоскости диска, как в способе-прототипе. При неглубокой полости, глубиной менее 0,1 диаметра заготовки, разлет частиц также происходит практически в плоскости диска, и преимущества предлагаемого способа не проявляются. При глубине полости более 0,35 диаметра заготовки торец приобретает форму короны, заостренные края которой отрываются центробежными силами в виде крупных бесформенных частиц.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - схема разлета частиц при получении порошков известным способом;
на фиг.2 - то же согласно предлагаемому способу;
на фиг.3 - то же при формировании вогнутой полости диаметром меньше диаметра заготовки.
Возможность осуществления изобретения и достижения указанного выше технического результата подтверждается следующими примерами получения сферических порошков и гранул.
Отливали слитки из жаропрочного никелевого сплава ЭП 741НП и обтачивали их на цилиндрические заготовки диаметром 75 мм и длиной 700 мм. Заготовки 1 загружали в герметичную камеру диаметром 2000 мм установки центробежного распыления УЦР-4М. Заготовки вращали вокруг горизонтальной оси со скоростью 9000 об/мин. Торец 2 заготовки 1 оплавляли плазменной струей 3 дугового плазмотрона 4 мощностью 70 кВт. Под действием центробежной силы расплавленные частицы 5 отрывались от кромки 6 торца заготовки, затвердевали при полете в инертной атмосфере (смесь 20% аргона и 80% гелия) и падали вниз в виде закристаллизовавшихся частиц 7. При распылении каждой заготовки получали 22-24 кг сферического порошка (гранул) размером от 50 до 315 мкм. Эту партию порошка отбирали для исследования. Затем, не нарушая герметичности установки, загружали и распыляли следующую заготовку с отбором от нее отдельной партии порошка.
Распыление одной заготовки провели без формирования вогнутой полости, то есть согласно способу-прототипу (см. пример 1, фиг.1). В процессе оплавления других заготовок на их торцах 2 формировали вогнутые полости 8 посредством изменения расхода газа через плазмотрон (т.е. посредством изменения напора плазменной струи 3) и перемещения плазмотрона 4 относительно оси вращения заготовки 1 (см. примеры 2-7, фиг.2 и 3). Размеры вогнутой полости 8 - диаметр D и глубину h - определяли после окончания распыления всех заготовок путем обмера недоплавленных остатков заготовок (огарков).
Партию порошка от каждой заготовки просеивали, отбирая крупные фракции от 200 до 315 мкм. Эти гранулы приклеивали к пластине, шлифовали и протравливали. Поле шлифа просматривали под микроскопом, подсчитывали количество пор размером более 50 мкм, и число обнаруженных дефектных частиц относили к 1000 шт. частиц, подвергнутых испытанию.
Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице 1.
Таблица 1 | |||||
№№ примера | Схема разлета частиц | Диаметр вогнутой полости D, мм | Глубина вогнутой полости h, мм | Количество пористых частиц на 1000 шт. гранул, шт. | Примечание |
1 | Фиг.1 | Отсутствует | Отсутствует | 16÷20 | Способ-прототип |
2 | Фиг.2 | D=d=75 мм | h=0,1d=7,5 мм | 6÷8 | Соответствует изобретению |
3 | Та же | Тот же | h=0,24d=18 мм | 4÷5 | |
4 | Та же | Тот же | h=0,35d=26 мм | 4÷5 | |
5 | Та же | Тот же | h<0,ld=5 мм | 11÷13 | Выход за пределы заявленных параметров способа |
6 | Та же | Тот же | h>0,35d=30 мм | Отрыв частиц размером до 5 мм | |
7 | Фиг.3 | D<d=60 мм | h=15 мм | 15÷18 |
В примере 1 (способ-прототип) оплавление торца заготовки происходит без формирования вогнутой полости (см. фиг.1). Зона А разлета расплавленных частиц 5 и зона Б падения твердых частиц 7 находятся в одной вертикальной плоскости. Поэтому вероятность столкновения и взаимного проникновения частиц 5 и 7 заметно велика. Количество пористых частиц составляет 1,6÷2,0%.
В примерах 2-4 (предлагаемый способ) на торце 2 заготовки имеется вогнутая полость 8, диаметр D которой равен диаметру заготовки d. Распыление частиц происходит по касательной к кривой, описывающей форму полости 8, от кромки 6, то есть по конической поверхности. Поэтому зоны существования расплавленных частиц 5 (зона А) и затвердевших частиц 7 (зона Б) разнесены в пространстве по горизонтали. Вероятность столкновения встречно движущихся частиц значительно снижается. Количество пористых частиц составляет 0,4÷0,8%.
В примере 5 глубина h вогнутой полости 8 меньше 0,1 диаметра заготовки d. Угол касательной, по которой разлетаются частицы, приближен к вертикали настолько, что данный пример почти не имеет преимуществ перед примером 1. Количество пористых частиц составляет 1,1÷1,3%.
В примере 6 полость 8 настолько глубока, что торцевая часть заготовки приобретает форму короны с заостренными краями, которые разрушаются центробежными силами еще в твердом состоянии. Процесс распыления сопровождается сильной вибрацией вращающейся заготовки 1, выход годных фракций порошка значительно снижается. Вследствие непригодности данного режима для реализации изобретения, пористость частиц не оценивали.
В примере 7 полость 8 имеет диаметр D меньше диаметра заготовки d (см. фиг.3). Однако расплавленные частицы отрываются не от края лунки 8, а от кромки 6. Это вызвано тем, что оплавляемый слой из полости 8 перетекает в оплавленный слой, расположенный на плоской части торца 2 заготовки, а также тем, что центробежные силы, дробящие расплав, на окружности D меньше, чем на окружности d. Поэтому распыление частиц происходит, как в примере 1, в вертикальной плоскости, и по количеству пористых частиц (1,5÷1,8%) данный режим мало отличается от способа-прототипа.
Таким образом, способ получения сферических порошков и гранул согласно изобретению решает задачу уменьшения пористости в распыляемых частицах. Это позволяет достигнуть технический результат, выражающийся в повышении качества изделий, производимых из полученных порошков и гранул, а также снижении брака данных изделий.
Предложенный способ опробован в производственных условиях при получении сферических порошков-гранул из жаропрочных никелевых сплавов.
Claims (1)
- Способ получения сферических порошков, включающий вращение цилиндрической заготовки вокруг горизонтальной оси, оплавление торца заготовки плазменной струей дугового плазмотрона с обеспечением распыления расплавленных частиц под действием центробежных сил и затвердевания частиц при полете в газовой среде, отличающийся тем, что на торце заготовки формируют вогнутую полость, диаметр которой равен диаметру заготовки, а глубина - 0,1-0,35 диаметра заготовки, путем изменения расхода газа через плазмотрон и перемещения плазмотрона относительно оси вращения заготовки, а распыление расплавленных частиц осуществляют по конической поверхности, образованной касательной к криволинейной поверхности вогнутой полости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008110117/02A RU2361698C1 (ru) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Способ получения сферических порошков и гранул |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008110117/02A RU2361698C1 (ru) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Способ получения сферических порошков и гранул |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2361698C1 true RU2361698C1 (ru) | 2009-07-20 |
Family
ID=41047046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008110117/02A RU2361698C1 (ru) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Способ получения сферических порошков и гранул |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2361698C1 (ru) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2468891C1 (ru) * | 2011-11-18 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ производства гранул жаропрочных сплавов |
RU2475336C1 (ru) * | 2011-09-19 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения металлического порошка методом центробежного распыления |
RU2564768C1 (ru) * | 2014-04-08 | 2015-10-10 | Открытое акционерное общество "Композит" | Способ получения титановой дроби и устройство для его осуществления |
RU2588931C1 (ru) * | 2015-01-20 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" | Способ получения ультрадисперсных порошков металла или металлических сплавов |
CN106115705A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 乌克兰巴顿焊接研究所 | 一种难熔碳化钨wc+w2c球形粉末的制备方法 |
RU2645169C2 (ru) * | 2016-06-15 | 2018-02-16 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения металлического порошка методом центробежного распыления, устройство для осуществления способа |
RU2714001C1 (ru) * | 2019-04-12 | 2020-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ботлихский радиозавод" | Способ формирования металлических порошков для аддитивных технологий в плазмотронной установке под воздействием ультразвука |
RU205453U1 (ru) * | 2020-05-06 | 2021-07-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Устройство для получения порошков для аддитивных технологий |
RU2751609C1 (ru) * | 2020-05-06 | 2021-07-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Способ и устройство для получения порошков для аддитивных технологий |
RU2760905C1 (ru) * | 2020-11-18 | 2021-12-01 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) | Способ получения металлических порошков или гранул |
RU210798U1 (ru) * | 2021-10-26 | 2022-05-05 | Петр Петрович Усов | Устройство для послойной печати объемных изделий из металлических проволок |
-
2008
- 2008-03-19 RU RU2008110117/02A patent/RU2361698C1/ru active
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475336C1 (ru) * | 2011-09-19 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения металлического порошка методом центробежного распыления |
RU2468891C1 (ru) * | 2011-11-18 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ производства гранул жаропрочных сплавов |
RU2564768C1 (ru) * | 2014-04-08 | 2015-10-10 | Открытое акционерное общество "Композит" | Способ получения титановой дроби и устройство для его осуществления |
RU2588931C1 (ru) * | 2015-01-20 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" | Способ получения ультрадисперсных порошков металла или металлических сплавов |
RU2645169C2 (ru) * | 2016-06-15 | 2018-02-16 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения металлического порошка методом центробежного распыления, устройство для осуществления способа |
CN106115705A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 乌克兰巴顿焊接研究所 | 一种难熔碳化钨wc+w2c球形粉末的制备方法 |
CN106115705B (zh) * | 2016-06-27 | 2018-05-25 | 乌克兰巴顿焊接研究所 | 一种难熔碳化钨wc+w2c球形粉末的制备方法 |
RU2714001C1 (ru) * | 2019-04-12 | 2020-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ботлихский радиозавод" | Способ формирования металлических порошков для аддитивных технологий в плазмотронной установке под воздействием ультразвука |
RU205453U1 (ru) * | 2020-05-06 | 2021-07-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Устройство для получения порошков для аддитивных технологий |
RU2751609C1 (ru) * | 2020-05-06 | 2021-07-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Способ и устройство для получения порошков для аддитивных технологий |
RU2760905C1 (ru) * | 2020-11-18 | 2021-12-01 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) | Способ получения металлических порошков или гранул |
RU210798U1 (ru) * | 2021-10-26 | 2022-05-05 | Петр Петрович Усов | Устройство для послойной печати объемных изделий из металлических проволок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2361698C1 (ru) | Способ получения сферических порошков и гранул | |
US10710156B2 (en) | Process for additive manufacturing of parts by melting or sintering particles of powder(s) using a high-energy beam with powders adapted to the targeted process/material pair | |
CN104475743B (zh) | 一种微细球形钛及钛合金粉末的制备方法 | |
CN110076347B (zh) | 基于等离子熔炼和圆盘旋转雾化的组合式粉体制备方法与装置 | |
US10654106B2 (en) | Process for producing metals and metal alloys using mixing cold hearth | |
CN104084596B (zh) | 非晶态粉末的制备方法及装置 | |
CN101758238A (zh) | 采用等离子辅助旋转电极制备钛合金tc4金属小球的方法 | |
CN110125425B (zh) | 一种电极感应气雾化连续液流制备球形金属粉末的方法 | |
CN204396886U (zh) | 用于球形稀有金属粉末的制备装置 | |
GB1565363A (en) | Method and apparatus for spray casting | |
CN107075687A (zh) | 涂布主体的方法,用于该方法的颗粒和制备颗粒的方法 | |
CN106914626A (zh) | 一种超细金属粉末的制备装置和制备方法 | |
US7691177B2 (en) | Method and an apparatus of plasma processing of tantalum particles | |
Si et al. | Design and evaluation of a Laval-type supersonic atomizer for low-pressure gas atomization of molten metals | |
CN106001589B (zh) | 一种基于金属微球成型装置制备脆性金属微球的方法 | |
CN101927351A (zh) | 采用等离子辅助旋转电极制备高温合金gh4169金属小球的方法 | |
CN107999778A (zh) | 一种制备af1410球形粉末的方法 | |
CN110961644A (zh) | 新型球形粉末及其制备方法 | |
CN101733408A (zh) | 采用等离子辅助旋转电极制备钛合金ta15金属小球的方法 | |
RU2468891C1 (ru) | Способ производства гранул жаропрочных сплавов | |
CN110640155A (zh) | 提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法 | |
CN107745130B (zh) | 一种高温铌钨合金粉体的制备方法 | |
CN101767201A (zh) | 采用等离子辅助旋转电极制备钛合金Ti60金属小球的方法 | |
Feng et al. | Current Status of the Fabrication of Li4SiO4 and Beryllium Pebbles for CN HCCB TBM in SWIP | |
CN101767202A (zh) | 采用等离子辅助旋转电极制备高温合金gh4648金属小球的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |