RU2549797C1 - Unit for obtaining metal powders by sputtering of rotating workpiece - Google Patents
Unit for obtaining metal powders by sputtering of rotating workpiece Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549797C1 RU2549797C1 RU2013157275/02A RU2013157275A RU2549797C1 RU 2549797 C1 RU2549797 C1 RU 2549797C1 RU 2013157275/02 A RU2013157275/02 A RU 2013157275/02A RU 2013157275 A RU2013157275 A RU 2013157275A RU 2549797 C1 RU2549797 C1 RU 2549797C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- chamber
- installation
- longitudinal
- face
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к металлургии, к области производства металлических порошков.The present invention relates to metallurgy, to the field of production of metal powders.
Известна установка для получения металлического порошка, содержащая плавильную камеру с нагревателем, соединенную с ней камеру механизмов, дозатор заготовок в плавильную камеру, вакуумную систему, емкость для сбора порошка и размещенные в камере механизмов механизм осевого перемещения заготовок с толкателем и механизм вращения заготовок с приводными валками, который снабжен прижимным роликом, причем приводные валки и прижимной ролик установлены на подшипниковых опорах с устройством их газового охлаждения, толкатель выполнен с сопловым аппаратом на торце, а плавильная камера и камера механизмов соединены между собой байпасным трубопроводом с клапаном [патент RU 2356696].A known installation for producing metal powder, comprising a melting chamber with a heater, a mechanism chamber connected to it, a billet dispenser in the melting chamber, a vacuum system, a powder collecting container and axial movement of workpieces with a pusher and a rotation mechanism of workpieces with drive rolls located in the chamber of mechanisms , which is equipped with a pressure roller, and the drive rolls and pressure roller are mounted on bearing bearings with a device for gas cooling, the pusher is made with a nozzle th unit at the end, a melting chamber and mechanisms are interconnected by a bypass conduit with a valve [patent RU 2356696].
Недостатком данной установки является ее низкая надежность из-за повышенного уровня виброколебаний вращающейся системы (заготовка - приводные валки - прижимной ролик), которые приводят к быстрому износу и разрушению механизмов, снижают выход годного и качество получаемого порошка. Кроме этого частицы металлической пыли, содержащиеся в газе, поступающем на охлаждение подшипников, выпадают на трущиеся поверхности подшипников и часто являются причиной их заклинивания и разрушения.The disadvantage of this installation is its low reliability due to the increased level of vibration of the rotating system (workpiece - drive rolls - pinch roller), which lead to rapid wear and destruction of mechanisms, reduce yield and the quality of the resulting powder. In addition, particles of metallic dust contained in the gas supplied to the cooling of the bearings fall on the friction surfaces of the bearings and are often the cause of their jamming and destruction.
Другим известным устройством для получения металлического порошка распылением вращающейся заготовки является установка типа УЦР [статья «Установка для получения порошков методом центробежного распыления вращающейся заготовки», авт. Кононов И.А. и др., в сб. «Металлургия гранул», под ред. Белова А.Ф., вып.2, Москва, 1984 г., стр.242-250].Another well-known device for producing a metal powder by spraying a rotating billet is a UCR-type plant [article “Installation for producing powders by centrifugal spraying of a rotating billet”, ed. Kononov I.A. and others, in Sat. “Metallurgy of Pellets,” ed. Belova A.F.,
Данное устройство, принятое за прототип, включает камеру с накопителем заготовок и устройством их поштучной подачи на распыление, камеру с механизмом вращения заготовки в виде двух приводных опорных барабанов с нажимным роликом и механизмом продольной подачи заготовки с толкателем, камеру плавления и распыления заготовки, снабженную плазмотроном, направленным на торец вращающейся заготовки.This device, taken as a prototype, includes a chamber with a drive for blanks and a device for their single supply for spraying, a chamber with a mechanism for rotating the workpiece in the form of two drive support drums with a pressure roller and a mechanism for longitudinal feeding of the workpiece with a pusher, a melting and spraying chamber of the workpiece equipped with a plasma torch directed to the end face of the rotating workpiece.
Камера распыления сообщена материалопроводом с приемником порошка, причем все элементы установки вместе сообщены между собой и образуют общее герметизированное рабочее пространство, заполненное инертной газовой атмосферой.The spraying chamber is connected by a material conduit to the powder receiver, and all the elements of the installation together communicate with each other and form a common sealed working space filled with an inert gas atmosphere.
Данное устройство обладает следующими недостатками.This device has the following disadvantages.
1. Низкая производительность, обусловленная, в частности, тем, что требуется длительная пауза между рабочими циклами распыления для загрузки новой партии заготовок, которая сопровождается разгерметизацией установки с повторным вакуумированием и наполнением газом ее рабочего пространства.1. Low productivity, due, in particular, to the fact that it takes a long pause between spraying work cycles to load a new batch of workpieces, which is accompanied by depressurization of the installation with repeated evacuation and filling of its working space with gas.
2. Недостаточно высокое качество получаемого порошка, которое связано с неудовлетворительной работой системы плавки и охлаждения частиц расплава при их затвердевании с образованием частиц порошка. Это связано, с одной стороны, с тем, что оплавление торца заготовки плазмотроном происходит неравномерно, с образованием на нем достаточно глубокой центральной лунки и тонкой периферийной кромки, которая под действием центробежных сил может механически разрушаться с образованием кусковых частиц металла, снижающих выход годной продукции с распыляемой заготовки. С другой стороны, присутствие даже небольших количеств кислорода в газовой среде и в металле заготовки способствует окислению поверхности частиц порошка, что также снижает его качество. Технических средств, которые препятствовали бы этому или снижали степень окисления порошка в данной установке, не предусмотрено.2. The insufficiently high quality of the obtained powder, which is associated with the unsatisfactory operation of the smelting and cooling system of the melt particles during their solidification with the formation of powder particles. This is due, on the one hand, to the fact that the end face of the preform is melted by the plasma torch nonuniformly, with the formation of a rather deep central hole and a thin peripheral edge on it, which, under the action of centrifugal forces, can mechanically collapse with the formation of lumpy metal particles, which reduce the yield of products with sprayed workpiece. On the other hand, the presence of even small amounts of oxygen in the gas medium and in the metal of the workpiece contributes to the oxidation of the surface of the powder particles, which also reduces its quality. Technical means that would prevent this or reduce the degree of oxidation of the powder in this installation is not provided.
Отсутствие в камере распыления установки эффективной системы охлаждения рабочего газа снижает скорость отвода тепла от частиц расплава и тем самым понижает металлофизические свойства порошка.The absence of an effective working gas cooling system in the atomization chamber reduces the rate of heat removal from the melt particles and thereby reduces the metallophysical properties of the powder.
3. Низкая надежность установки вследствие сильного воздействия вибрации на ее быстроходные механизмы, приводящей к их быстрому износу и разрушению.3. Low reliability of the installation due to the strong impact of vibration on its high-speed mechanisms, leading to their rapid wear and destruction.
Причина повышенной вибрации заключается, с одной стороны, в несбалансированности вращающихся с высокой частотой масс, а с другой - в отсутствии специальных средств для ее подавления в конструкции установки.The reason for the increased vibration is, on the one hand, the imbalance of the masses rotating with a high frequency, and on the other hand, the lack of special means to suppress it in the design of the installation.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности установки, надежности работы ее быстроходных механизмов, повышение качества и выхода годного производимого на ней металлического порошка.The objective of the invention is to increase the productivity of the installation, the reliability of its high-speed mechanisms, improving the quality and yield of metal powder produced on it.
Поставленная задача решается применением установки, включающей камеру с накопителем заготовок и устройством их поштучной подачи на распыление, камеру с механизмом вращения заготовки в виде двух приводных опорных барабанов с нажимным роликом и механизмом продольной подачи заготовки с толкателем, камеру плавления с плазмотроном, направленным на торец распыляемой заготовки, причем камера с накопителем заготовок снабжена шлюзовым затвором, отделяющим ее от камеры с механизмами вращения и продольной подачи заготовки, камера плавления снабжена блоком рециркуляции газа, включающим вентилятор, холодильник и ловушки для вымораживания влаги, плазмотрон снабжен механизмом перемещения в продольном и поперечном направлениях относительно заготовки, а также устройством контроля промежутка между торцом заготовки и плазмотроном, приводные опорные барабаны механизма вращения заготовки снабжены вибропоглощающими кольцами, контактирующими с заготовкой и равномерно распределенными по их длине, а толкатель механизма продольной подачи выполнен в виде нажимного ролика с ребордой. Кроме того, вибропоглощающие кольца опорных барабанов выполнены двуслойными, причем внутренний слой колец выполнен из упругого демпфирующего материала, а наружный - из износостойкого металлического, поверхность которого выступает над поверхностью барабана на высоту, исключающую контакт поверхности заготовки с поверхностью барабана.The problem is solved by the use of an installation that includes a chamber with a drive for blanks and a device for their single-piece feeding to spray, a chamber with a mechanism for rotating the workpiece in the form of two drive support drums with a pressure roller and a mechanism for longitudinal feed of the workpiece with a pusher, a melting chamber with a plasma torch aimed at the end face of the sprayed billets, moreover, the chamber with the store of blanks is equipped with a lock gate separating it from the chamber with rotation and longitudinal feeding mechanisms of the workpiece, the melting chamber is It is equipped with a gas recirculation unit, including a fan, a refrigerator and traps for freezing moisture, the plasma torch is equipped with a movement mechanism in the longitudinal and transverse directions relative to the workpiece, as well as a gap control device between the workpiece end face and the plasma torch, the drive supporting drums of the workpiece rotation mechanism are equipped with vibration-absorbing rings in contact with the workpiece and evenly distributed along their length, and the pusher of the longitudinal feed mechanism is made in the form of a pressure roller with a flange. In addition, the vibration-absorbing rings of the supporting drums are made in two layers, the inner layer of rings being made of elastic damping material and the outer layer of wear-resistant metal, the surface of which protrudes above the drum surface to a height that prevents contact of the workpiece surface with the drum surface.
Предлагаемая установка для получения металлических порошков распылением вращающейся заготовки, за счет снабжения камеры с накопителем заготовок шлюзовым затвором, отделяющим ее от камеры с механизмами вращения и продольной подачи заготовки, снабжения камеры плавления блоком рециркуляции газа, включающим вентилятор, холодильник и ловушки для вымораживания влаги, снабжения плазмотрона механизмом перемещения в продольном и поперечном направлениях относительно заготовки и устройством контроля промежутка между торцом заготовки и плазмотроном, снабжения приводных опорных барабанов механизма вращения заготовки вибропоглощающими кольцами, контактирующими с заготовкой и равномерно распределенными по длине барабанов, выполнения толкателя механизма продольной подачи в виде нажимного ролика с ребордой, а также выполнения вибропоглощающих колец опорных барабанов двуслойными, при этом внутренний слой колец выполнен из упругого демпфирующего материала, а наружный - из износостойкого металлического, поверхность которого выступает над поверхностью барабана на высоту, исключающую контакт поверхности заготовки с поверхностью барабана, обеспечивает, по сравнению с прототипом, повышение производительности установки, надежности работы ее быстроходных механизмов, повышение качества и выхода годного производимого на установке металлического порошка.The proposed installation for the production of metal powders by spraying a rotating workpiece by supplying a chamber with a workpiece storage with a lock gate separating it from the chamber with rotation mechanisms and longitudinal feeding of the workpiece, supplying the melting chamber with a gas recirculation unit, including a fan, a refrigerator and traps for freezing moisture, supplying plasmatron by the mechanism of movement in the longitudinal and transverse directions relative to the workpiece and the device for controlling the gap between the end face of the workpiece and the plasma a motor drive, supplying drive supporting drums of the workpiece rotation mechanism with vibration-absorbing rings in contact with the workpiece and evenly distributed along the length of the drums, performing a longitudinal feed pusher in the form of a pressure roller with a flange, as well as making two-layer vibration-absorbing rings of the supporting drums, while the inner ring layer is made of elastic damping material, and the outer one is made of wear-resistant metal, the surface of which protrudes above the surface of the drum to a height Luciano contact surface of the workpiece with the drum surface, provides, compared to the prior art, increase plant capacity, reliability of its speed mechanisms, and improving the quality of output produced at installation of suitable metal powder.
Повышение производительности обеспечивается за счет снабжения камеры с накопителем заготовок шлюзовым затвором, который, отделяя ее от камеры с механизмами вращения и продольной подачи заготовки, позволяет загружать новую партию заготовок на распыление без разгерметизации всей установки.The increase in productivity is ensured by supplying the chamber with the workpiece storage with a lock gate, which, separating it from the chamber with rotation mechanisms and longitudinal workpiece feeding, allows loading a new batch of workpieces for spraying without depressurizing the entire installation.
При этом сокращается время рабочего цикла установки на период ее вакуумирования и последующего заполнения рабочего пространства газом, что составляет до 15-20% времени рабочего цикла установки.This reduces the time of the operating cycle of the installation for the period of its evacuation and subsequent filling of the working space with gas, which amounts to 15-20% of the working cycle time of the installation.
Надежность работы быстроходных механизмов установки в значительной степени зависит от сбалансированности их вращающихся масс, определяющей уровень виброколебаний при работе установки.The reliability of the high-speed installation mechanisms to a large extent depends on the balance of their rotating masses, which determines the level of vibrations during operation of the installation.
Снабжение приводных опорных барабанов механизма вращения заготовки вибропоглощающими кольцами, контактирующими с заготовкой и равномерно распределенными по длине барабанов, равно как и выполнение этих колец двуслойными с внутренним слоем из демпфирующего материала, а наружного - из износостойкого металлического материала, поверхность которого выступает над поверхностью барабана на высоту, исключающую контакт поверхности заготовки с поверхностью барабана, препятствует развитию виброколебаний, которые поглощает демпфирующий слой вибропоглощающих колец барабанов.Supply of drive supporting drums of the workpiece rotation mechanism with vibration-absorbing rings in contact with the workpiece and evenly distributed along the length of the drums, as well as the execution of these rings two-layer with an inner layer of damping material, and the outer one of wear-resistant metal material, the surface of which protrudes above the drum surface to a height , excluding contact of the surface of the workpiece with the surface of the drum, prevents the development of vibrations, which absorbs the damping layer in Iso-absorbing rings of drums.
Дополнительно решению задачи снижения уровня виброколебаний в быстроходных механизмах и повышения надежности работы установки служит выполнение толкателя механизма продольной подачи в виде нажимного ролика с ребордой. В отличие от толкателя в виде неподвижного упора в торец вращающейся заготовки, примененного в установке-прототипе, ролик с ребордой не генерирует виброколебаний, тогда как неподвижный упор, геометрический центр которого, как правило, не совпадает с осью заготовки, является генератором виброколебаний вращающейся заготовки, которая в конструкции прототипа, кроме того, фиксируется на барабанах только одним нажимным роликом у противоположного ее торца.Additionally, the pusher of the longitudinal feed mechanism in the form of a pressure roller with a flange serves to solve the problem of reducing the level of vibrations in high-speed mechanisms and increasing the reliability of the installation. In contrast to the pusher in the form of a fixed stop at the end face of the rotating workpiece used in the prototype installation, the roller with the flange does not generate vibrations, while the fixed stop, the geometric center of which, as a rule, does not coincide with the axis of the workpiece, is a generator of vibrations of the rotating workpiece, which, in the design of the prototype, in addition, is fixed on the drums with only one pressure roller at its opposite end.
В предлагаемой конструкции толкатель, в виде нажимного ролика с ребордой, обеспечивает дополнительное прижатие заготовки к вибропоглощающим кольцам барабанов, а его реборда, контактирующая с кромкой торца заготовки, обеспечивает передачу на нее усилия продольного проталкивания от механизма продольной подачи.In the proposed design, the pusher, in the form of a pressure roller with a flange, provides additional pressing of the workpiece to the vibration-absorbing rings of the drums, and its flange, which is in contact with the edge of the end face of the workpiece, ensures the transmission of longitudinal pushing forces from the longitudinal feed mechanism.
Решение задачи повышения качества и выхода годного порошка, производимого на предлагаемой установке, выполняется за счет снабжения камеры плавления блоком рециркуляции газа, включающим вентилятор, холодильник и ловушки для вымораживания влаги, а также снабжения плазмотрона механизмом перемещения в продольном и поперечном направлениях относительно заготовки совместно с устройством контроля промежутка между торцом заготовки и плазмотроном.The solution to the problem of improving the quality and yield of the powder produced at the proposed installation is carried out by supplying the melting chamber with a gas recirculation unit, including a fan, a refrigerator and traps for freezing moisture, as well as providing the plasma torch with a longitudinal and transverse movement mechanism relative to the workpiece with the device control the gap between the end face of the workpiece and the plasma torch.
Блок рециркуляции газа в составе вентилятора, холодильника и ловушки для вымораживания влаги решает задачу поддержания газовой атмосферы в камере плавления, отвечающей самым высоким требованиям к ее составу и температуре.The gas recirculation unit as part of a fan, a refrigerator and a trap for freezing moisture solves the problem of maintaining a gas atmosphere in the melting chamber that meets the highest requirements for its composition and temperature.
Для обеспечения высокого качества порошка, получаемого охлаждением и кристаллизацией частиц расплава в процессе их полета в камере плавления, необходимо, с одной стороны, поддерживать температуру газа на предельно низком уровне, а с другой - не допустить сколь-нибудь значимого окисления частиц расплава, т.е. поддерживать содержание кислорода в газе на предельно низком уровне. Последнюю задачу решают ловушки для вымораживания и последующего удаления влаги из газа, являющейся одним из основных носителей кислорода в газе.To ensure the high quality of the powder obtained by cooling and crystallization of the melt particles during their flight in the melting chamber, it is necessary, on the one hand, to maintain the gas temperature at an extremely low level, and on the other hand, to prevent any significant oxidation of the melt particles, i.e. e. keep the oxygen content in the gas at an extremely low level. The last problem is solved by traps for freezing and subsequent removal of moisture from the gas, which is one of the main carriers of oxygen in the gas.
Снабжение плазмотрона механизмом перемещения в продольном и поперечном направлениях относительно заготовки, совместно с устройством контроля промежутка между ним и торцом заготовки, обеспечивает оптимально регламентированное плавление заготовки как по скорости, за счет контроля и автоматического поддержания промежутка между торцом заготовки и плазмотроном при его неизменной мощности, что очень важно, так и по конфигурации фронта плавления торца, что не менее важно.Providing the plasma torch with a movement mechanism in the longitudinal and transverse directions relative to the workpiece, together with a device for controlling the gap between it and the end face of the workpiece, ensures optimally regulated melting of the workpiece both in speed, by monitoring and automatically maintaining the gap between the end face of the workpiece and the plasma torch with its constant power, which very important, and the configuration of the melting front of the end, which is equally important.
Возможность одновременного управления движением плазмотрона в продольном и поперечном направлениях относительно торца заготовки может обеспечить поддержание плоского фронта плавления торца, в отличие от его параболической конфигурации, реализуемой на установке-прототипе, при которой тонкие стенки периферии оплавляемого торца могут разрушаться под действием центробежной силы и отлетать в виде твердых кусков, которые снижают выход годной фракции.The ability to simultaneously control the movement of the plasma torch in the longitudinal and transverse directions relative to the end face of the workpiece can ensure the maintenance of a flat melting front of the end face, in contrast to its parabolic configuration, implemented on the prototype installation, in which the thin walls of the periphery of the melted end can be destroyed by centrifugal force and fly off in in the form of solid pieces that reduce the yield of the fraction.
Схема предлагаемой установки для получения металлических порошков распылением вращающейся заготовки представлена на фиг.1.The scheme of the proposed installation for producing metal powders by spraying a rotating billet is presented in figure 1.
На фиг.2-4 схематически представлены компоновки основных составных частей установки в виде сечений А-А; В-В и С-С, обозначенных на фиг.1.Figure 2-4 schematically shows the layout of the main components of the installation in the form of sections AA; BB and CC, indicated in figure 1.
Установка фиг.1 включает камеру 1 с накопителем заготовок, камеру 2 с механизмами вращения и продольной подачи заготовки, плавильную камеру 3 с плазмотроном 4, закрепленным на отъемной крышке 5 соосно с камерой плавления 3, а также приемник порошка 6.The installation of Fig. 1 includes a
Камеры 1, 2, 3 сообщены между собой и все вместе образуют единое герметичное внутреннее пространство установки, которое сообщено с обслуживающими системами - газовой и вакуумной, посредством соответствующих отверстий с патрубками (на фиг.1 не показаны).The
Камера с накопителем заготовок, фиг.2, снабжена загрузочным рольгангом 7 и загрузочным проемом 8, герметично перекрываемым заслонкой 9. Во внутреннем пространстве камеры размещены накопитель заготовок (кассета) 10, манипулятор 11 захвата заготовок 12 из накопителя 10, податчик 13 заготовки в смежную камеру механизмов через шлюзовой затвор 14. Камера, через проем 15, сообщена с вакуумной и газовой системами установки (на фиг.2 не показаны).The camera with the drive blanks, figure 2, is equipped with a loading roller table 7 and a loading opening 8, hermetically sealed by a
Камера с механизмами вращения и продольной подачи заготовки, фиг.3, содержит два опорных барабана 16, на подшипниковых опорах 17, с приводными электродвигателями 18. Заготовку 12, помещенную в зазор между барабанами 16, фиксируют в нем два нажимных ролика - один из них 19 со стороны отверстия 20, сообщающего камеру механизмов с плавильной камерой установки, а другой - нажимной ролик 21 с ребордой с противоположного конца заготовки 12. Ролик 19 снабжен механизмом подъема-опускания его на заготовку (на фиг.3 не показан).The chamber with rotation and longitudinal feeding mechanisms of the workpiece, figure 3, contains two supporting drums 16, on bearing bearings 17, with drive motors 18. The
Ролик 21 с ребордой закреплен на траверсе 22, перемещаемой в осевом направлении по направляющим 23 с помощью привода продольного перемещения заготовки (на фиг.3 не показан).The roller 21 with the flange is mounted on the traverse 22, which is axially moved along the guides 23 by means of a drive for longitudinal movement of the workpiece (not shown in FIG. 3).
Ролик 21 с ребордой, закрепленный на траверсе 22, дополнительно снабжен приводом подъема и опускания его на заготовку 12 (на фиг.3 не показан).The roller 21 with a flange mounted on the traverse 22 is additionally equipped with a drive for lifting and lowering it onto the workpiece 12 (not shown in Fig. 3).
Опорные барабаны 16 снабжены вибропоглощающими кольцами 25, контактирующими с заготовкой 12 и равномерно распределенными по длине барабанов 16. Вибропоглощающие кольца 25 выступают над поверхностью барабанов так, что заготовка 12 опирается только на них и не касается тела барабанов. Конструкция вибропоглощающих колец 25, содержащих демпфирующий слой из упругого материала, способна воспринимать и поглощать колебания заготовки, не передавая их барабану и всем остальным элементам механизма вращения.The supporting drums 16 are equipped with vibration-absorbing rings 25 in contact with the
Камера механизмов снабжена проемом 26 для подачи через него заготовки из смежной камеры с накопителем заготовок. Кроме того, она сообщается с вакуумной и газовой системами установки посредством специальных отверстий (на фиг.3 не показаны).The camera mechanism is equipped with an opening 26 for feeding through it the workpiece from an adjacent chamber with a drive blanks. In addition, it communicates with the vacuum and gas systems of the installation through special holes (not shown in FIG. 3).
Плавильная камера, фиг.4, имеет водоохлаждаемый корпус 27, каплевидной конфигурации, в верхней части которого установлен блок рециркуляции газа в составе вентилятора 28, двух холодильников 29 с ловушками 30 для вымораживания влаги из газа. В центре камеры размещен водоохлаждаемый экран 31 с отверстием 20 для ввода в камеру заготовки 12 из камеры механизмов.The melting chamber, figure 4, has a water-cooled
В нижней части плавильная камера снабжена улавливателем огарков 32 и решеткой 33 выпуска порошка. Плавильная камера присоединена к системе водоохлаждения установки, а также к вакуумной и газовой системам установки (на фиг.4 не показаны).In the lower part, the melting chamber is equipped with a
Работа установки обеспечивается следующим порядком.The operation of the installation is ensured in the following order.
В варианте перезапуска установки на повторный (и последующие за ним) циклы распыления, когда установка была заполнена рабочей средой, поступают следующим порядком.In the variant of restarting the installation for repeated (and subsequent) spray cycles, when the installation was filled with a working medium, they proceed in the following order.
Из камеры (фиг.2) удаляют порожний накопитель 10 заготовок 12, для чего перекрывают шлюзовой затвор 14 и через проем 15 в камеру напускают атмосферный воздух, замещая им находившийся в ней рабочий газ. После выравнивания давления в камере с атмосферным открывают заслонку 9 и рольгангом 7 выводят из камеры порожний накопитель 10. На установке, фиг.1, заменяют заполненный в предыдущем цикле приемник порошка 6 на порожний, предварительно отвакуумированный и заполненный рабочим газом до давления, соответствующего давлению в объеме установки.From the chamber (FIG. 2), the empty drive 10 of the
Манипуляции по замене приемника осуществляют с применением затворов, которыми снабжены как приемник порошка, так и стыковочные разъемы установки (на фиг.1 не показаны).Manipulation of the replacement of the receiver is carried out using gates, which are equipped with both a powder receiver and the docking connectors of the installation (not shown in Fig. 1).
На рольганг 7 камеры с накопителем (фиг.2) устанавливают накопитель заготовок (кассету) 10 с новой партией заготовок 12. Через загрузочный проем 8 с заслонкой 9, находящейся в положении «открыто», накопитель 10 с партией заготовок 12 вводят в пространство камеры, перекрывают проем 8 заслонкой 9. Пространство камеры вакуумируют откачкой через проем 15, сообщенный с вакуумной системой установки. После достижения требуемого остаточного давления и проверки уровня натекания в камеру напускают инертный газ через тот же проем 15, который при этом сообщают с газовой системой установки (на фиг.2 не показаны). При достижении давления газа в камере с накопителем, равным давлению во всем остальном пространстве установки, открывают шлюзовой затвор 14, сообщая пространство камеры с накопителем с пространством смежной камеры - камеры с механизмами вращения и продольной подачи заготовки.On the roller table 7 of the camera with a drive (Fig. 2), a workpiece storage device (cartridge) 10 with a new batch of
Манипулятором 11 (фиг.2) из накопителя 10 захватывают заготовку 12, перемещают ее на позицию податчика 13, опускают ее в захваты податчика 13, который затем обеспечивает подачу заготовки 12 в смежную камеру установки - камеру (фиг.3) с механизмами вращения и продольной подачи заготовки на опорные барабаны 16. При подаче заготовки 12 (фиг.3) на барабаны 16 траверса 22 должна находиться в положении загрузки заготовки (крайнее заднее), а ролик 21 с ребордой - в поднятом над заготовкой положении.The manipulator 11 (figure 2) from the drive 10 capture the
Траверсу 22 перемещают на исходную рабочую позицию, ролик 21 опускают на заготовку 12, при этом его реборда входит в зацепление с кромкой торца заготовки 12.The traverse 22 is moved to its original working position, the roller 21 is lowered onto the
Включением механизма продольной подачи заготовку 12 упором в реборду ролика 21 перемещают вдоль опорных барабанов 16 на позицию начала распыления. При этом положении противоположный торец заготовки 12 должен войти через отверстие 20 в камеру распыления. После выхода заготовки 12 на позицию начала распыления на нее опускают нажимной ролик 19 и обеспечивают надежную фиксацию заготовки 12 в желобе между барабанами 16. По завершении приведенных выше операций с заготовкой она готова к распылению.By activating the longitudinal feed mechanism, the
Для начала этого процесса готовят плавильную камеру. При этом в водоохлаждаемый корпус 27 камеры плавления (фиг.4) и охлаждаемый экран 31 подают воду из системы водоохлаждения установки (на фиг.4 не показаны). Запускают в работу блок рециркуляции газа включением вентилятора 28, холодильников 29 с ловушками влаги 30. Улавливатель огарков 32 устанавливают в положение «закрыто», при котором исключается самопроизвольное попадание в него порошка.To start this process, a melting chamber is prepared. In this case, water is supplied from the water cooling system of the installation (not shown in FIG. 4) to the water-cooled
Плазмотрон 4 (фиг.1) готовят к работе, обеспечивая его водоохлаждение подключением к системе охлаждения установки и подачу через него плазмообразующего газа от газовой системы установки. Запускают в работу плазмотрон 4 (зажигают электрическую дугу и генерируют поток плазмы), включают в работу механизм вращения заготовки пуском электродвигателей 18 (фиг.3) и, одновременно с этим, включают в работу механизм продольной подачи заготовки 12 в режиме плавки (т.е. с заданной скоростью подачи ее на плавление). Плазмотрон 4 при этом приближают к торцу вращающейся заготовки 12 так, что бы поток плазмы обеспечивал образование на его торце пленки расплава. Зазор между торцом заготовки и плазмотроном (промежуток) при этом контролируют соответствующим устройством плазмотрона, а механизм его перемещения обеспечивает поперечное сканирование плазменной струи по торцу заготовки, обеспечивая плоский фронт оплавления торца.The plasma torch 4 (figure 1) is prepared for operation, providing its water cooling by connecting to the cooling system of the installation and supplying plasma-forming gas through it from the gas system of the installation. The
Пленка расплава на торце, под действием центробежной силы, стекает на его периферию и там распадается на капли, которые слетают с торца заготовки и, в процессе полета в камере распыления, затвердевают (кристаллизуются), охлаждаются и в виде порошинок через решетку 33 (фиг.4) удаляются (самотеком) в приемник порошка 6 (фиг.1).The melt film at the end, under the action of centrifugal force, flows to its periphery and there it splits into droplets that fly off from the end of the workpiece and, during the flight in the spray chamber, solidify (crystallize), and are cooled in the form of powders through grating 33 (Fig. 4) are removed (by gravity) into the powder receiver 6 (figure 1).
Благодаря работе системы рециркуляции в камере распыления - поз.28, 29, 30 (фиг.4) обеспечиваются оптимальные условия затвердевания частиц расплава за счет охлаждения рециркулирующего газа посредством холодильников 29 с высаживанием из газа влаги в ловушках 30. Удаление влаги из рециркулирующего газа предотвращает окисление порошинок, что очень важно для обеспечения высоких потребительских свойств порошка.Thanks to the operation of the recirculation system in the spray chamber - pos. 28, 29, 30 (Fig. 4), optimal conditions for the solidification of the melt particles are ensured by cooling the recycle gas by means of refrigerators 29 with the moisture being trapped from the gas in traps 30. Removing moisture from the recirculating gas prevents oxidation powders, which is very important to ensure high consumer properties of the powder.
По мере сплавления, заготовка 12 перемещается по вибропоглощающим кольцам 25 барабанов 16 (фиг.3) вплоть до момента, когда нажимной ролик 21 с ребордой доходит до соприкосновения с нажимным роликом 19. В этот момент ролик 19 поднимают и обеспечивают дальнейшее продвижение ролика 21 с ребордой вплоть до устья отверстия 20 до конечного его положения, при котором передняя кромка ролика 21 совпадает с торцевым срезом барабанов 16.As fusion, the
В этот момент отключают вращение барабанов 16 с заготовкой 12 и останавливают продольное движение ролика 21.At this moment, the rotation of the drums 16 with the
Плазмотрон 4 (фиг.1), отводят от заготовки, а его режим работы переводят на режим ожидания с минимальной мощностью тепловыделения.The plasma torch 4 (figure 1), divert from the workpiece, and its mode of operation is transferred to standby mode with a minimum heat dissipation.
Открывают улавливатель огарков - поз.32 (фиг.4) на прием огарка заготовки 12. При подъеме ролика 21 с ребордой в верхнее положение огарок освобождается от удержания на барабанах и падает вниз в приемник улавливателя 32, который затем возвращают в закрытое положение для продолжения режима плавки в камере плавления.The cinder trap is opened - pos. 32 (Fig. 4) to receive the cinder of the
Ролик 21 с ребордой, посредством траверсы 22 (фиг.3), отводят назад на позицию загрузки новой заготовки. Загрузка новой заготовки из камеры с накопителем и последующие операции по ее передаче в камеру с механизмами и на распыление осуществляют аналогично тому, как это было описано выше по отношению к первой заготовке.The roller 21 with the flange, by means of the yoke 22 (Fig.3), is taken back to the loading position of the new workpiece. Loading a new workpiece from the camera with a drive and subsequent operations for its transfer to the camera with mechanisms and spraying is carried out in the same way as described above with respect to the first workpiece.
В варианте первоначального запуска установки, в отличие от варианта перезапуска с новой партией заготовок, приведенного выше, установку, с загруженным накопителем и пристыкованным порожним приемником порошка, вакуумируют всю сразу и затем, после проверки натекания, всю заполняют рабочим газом до требуемого давления. Во всем остальном действия при ее работе остаются одинаковыми в обоих вариантах.In the version of the initial start-up of the installation, in contrast to the restart option with a new batch of workpieces given above, the installation, with a loaded drive and an attached empty powder receiver, is vacuumed all at once and then, after checking the leakage, the whole is filled with working gas to the required pressure. In all other respects, the actions during its operation remain the same in both cases.
Предлагаемая установка была апробирована на модельном образце. При этом центробежному распылению на ней были подвергнуты заготовки диаметром 80 мм, длиной 700 мм из жаропрочного сплава на никелевой основе. Частота вращения заготовки составила 18000÷20000 мин-1, скорость плавки до 120 кг/ч.The proposed installation was tested on a model sample. In this case, workpieces with a diameter of 80 mm and a length of 700 mm from a heat-resistant nickel-based alloy were subjected to centrifugal spraying on it. The workpiece rotation frequency was 18000 ÷ 20,000 min -1 , the melting speed was up to 120 kg / h.
Порошки, полученные на модельной установке при технологических режимах, обозначенных выше, характеризуются следующими показателями, в сравнении с таковыми, получаемыми на штатной установке-прототипе УЦР-2 - табл.1.The powders obtained on a model unit under the technological conditions indicated above are characterized by the following indicators, in comparison with those obtained on a standard plant prototype UCR-2 - table 1.
Как видно из данных, приведенных в табл.1, предлагаемая установка, в сравнении с прототипом, обеспечивает:As can be seen from the data given in table 1, the proposed installation, in comparison with the prototype, provides:
- повышение производительности на ~20% за счет быстрой перезагрузки ее новой партией заготовок в накопителе при наличии шлюзового затвора, отделяющего камеру загрузки с накопителем от камеры механизмов;- increased productivity by ~ 20% due to the quick reload of a new batch of workpieces in the drive in the presence of a gate lock that separates the loading chamber with the drive from the camera mechanisms;
- снижение уровня шума и виброколебаний механизмов с 90 Дб до 65 Дб за счет вибропоглощающих демпфирующих колец на барабанах;- reduction of noise and vibration of mechanisms from 90 dB to 65 dB due to vibration absorbing damping rings on the drums;
- повышение выходов годного продукта с 87 до 92% за счет как снижения содержания некондиционных отсеиваемых фракций в продукте, так и за счет уменьшения длины огарка со 100 мм до 60 мм за счет новой конструкции толкателя-ролика с ребордой;- increasing the yield of the product from 87 to 92% due to both reducing the content of substandard screened fractions in the product, and by reducing the length of the cinder from 100 mm to 60 mm due to the new design of the pusher-roller with a flange;
- обеспечено снижение содержания кислорода в порошке с 70 до 30 (ppm) за счет удаления вымораживанием влаги из газовой атмосферы установки и повышения интенсивности охлаждения частиц порошка, а также за счет устранения «отрывов» - крупных частиц металла заготовки, образующихся при разрушении кромки периметра оплавляемого торца.- ensured a decrease in the oxygen content of the powder from 70 to 30 (ppm) by freezing moisture from the gas atmosphere of the installation and increasing the intensity of cooling of the powder particles, as well as by eliminating “gaps” - large metal particles of the workpiece formed by the destruction of the edge of the melt end face.
Это стало возможным благодаря оснащению плазмотрона механизмом, обеспечивающим поддержание плоского фронта плавления торца, за счет сканирования плазменной струей по радиусу торца (т.е. движения перпендикулярно оси заготовки).This became possible due to equipping the plasma torch with a mechanism ensuring the maintenance of a flat melting front of the end face due to scanning by a plasma jet along the radius of the end face (i.e., movement perpendicular to the axis of the workpiece).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013157275/02A RU2549797C1 (en) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Unit for obtaining metal powders by sputtering of rotating workpiece |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013157275/02A RU2549797C1 (en) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Unit for obtaining metal powders by sputtering of rotating workpiece |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2549797C1 true RU2549797C1 (en) | 2015-04-27 |
Family
ID=53289894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013157275/02A RU2549797C1 (en) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Unit for obtaining metal powders by sputtering of rotating workpiece |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2549797C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627137C1 (en) * | 2016-06-07 | 2017-08-03 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of producing powders from heat-resistant nickel alloys |
| RU2633158C1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-10-11 | Публичное акционерное общество "Электромеханика" | Method of measuring gap in plasma tap in manufacture of metallic powders and granules |
| RU202163U1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-02-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр Электронно-Лучевых Технологий" (ООО "ЦЭЛТ") | Drive of rotation and movement of the workpiece |
| RU2769116C1 (en) * | 2020-12-25 | 2022-03-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method for producing metal powder |
| CN115135435A (en) * | 2020-02-19 | 2022-09-30 | 博赫瓦尔无机材料高技术研究所股份公司 | Device for producing metal powder by centrifugal atomization |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5726110A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-12 | Ulvac Corp | Method and device for producing metallic or alloy powder |
| SU1419812A1 (en) * | 1987-02-10 | 1988-08-30 | Институт проблем материаловедения АН УССР | Installation for making metallic powders |
| RU2356696C1 (en) * | 2007-09-14 | 2009-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Device for receiving of metallic powder |
| RU2475336C1 (en) * | 2011-09-19 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of producing metal powder by centrifugal spraying |
-
2013
- 2013-12-24 RU RU2013157275/02A patent/RU2549797C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5726110A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-12 | Ulvac Corp | Method and device for producing metallic or alloy powder |
| SU1419812A1 (en) * | 1987-02-10 | 1988-08-30 | Институт проблем материаловедения АН УССР | Installation for making metallic powders |
| RU2356696C1 (en) * | 2007-09-14 | 2009-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Device for receiving of metallic powder |
| RU2475336C1 (en) * | 2011-09-19 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of producing metal powder by centrifugal spraying |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627137C1 (en) * | 2016-06-07 | 2017-08-03 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of producing powders from heat-resistant nickel alloys |
| RU2633158C1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-10-11 | Публичное акционерное общество "Электромеханика" | Method of measuring gap in plasma tap in manufacture of metallic powders and granules |
| CN115135435A (en) * | 2020-02-19 | 2022-09-30 | 博赫瓦尔无机材料高技术研究所股份公司 | Device for producing metal powder by centrifugal atomization |
| CN115135435B (en) * | 2020-02-19 | 2024-05-14 | 博赫瓦尔无机材料高技术研究所股份公司 | Device for producing metal powder by centrifugal atomization |
| RU202163U1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-02-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр Электронно-Лучевых Технологий" (ООО "ЦЭЛТ") | Drive of rotation and movement of the workpiece |
| RU2769116C1 (en) * | 2020-12-25 | 2022-03-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method for producing metal powder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2549797C1 (en) | Unit for obtaining metal powders by sputtering of rotating workpiece | |
| US10569331B2 (en) | Three-dimensional printer | |
| US8281714B2 (en) | Fume disposal process and fume disposal system | |
| US20150306666A1 (en) | Additive Manufacturing Machine | |
| CN110883552B (en) | Machine tool | |
| US20050116391A1 (en) | Apparatus and process for producing a three-dimensional shaped body | |
| EP3047925A1 (en) | Surface treatment method for powdered metal material | |
| CN115135435B (en) | Device for producing metal powder by centrifugal atomization | |
| US3752610A (en) | Device for producing fine powder of liquid metal | |
| RU2467835C1 (en) | Device for making powder and axial-flow spraying | |
| EP0064507A1 (en) | Method and installation for melting-casting for metal and alloys having a high melting point and strongly reactive | |
| EP3162501A1 (en) | Shot processing device and projector | |
| CN111246953A (en) | Machining system and machining method for providing variable pressure environment | |
| CN103182513B (en) | Device for preparing metal powder by inert gas shielded plasmas | |
| JP6276091B2 (en) | Blasting device used in 3D additive manufacturing equipment | |
| US9956615B2 (en) | Titanium powder production apparatus and method | |
| SU933122A1 (en) | Apparatus for producing pellets | |
| RU2645169C2 (en) | Method and apparatus for producing metal powder by centrifugal spraying | |
| CN111940131A (en) | Impurity separation device for rare earth permanent magnet material | |
| RU2356696C1 (en) | Device for receiving of metallic powder | |
| KR101746057B1 (en) | Ball milling device for high energy and alloyed powder using the same | |
| JP2007192471A (en) | Reduced iron discharging device of rotary furnace for manufacturing reduced iron | |
| Sakhvadze et al. | Novel technology of metal powders production by hydrovacuum dispersion of melts | |
| RU2171160C1 (en) | Method for centrifugal spraying of metal and apparatus for performing the same | |
| RU162828U1 (en) | DRIVING ROTATION DRIVE IN A CENTRIFUGAL SPRAY UNIT |