RU2621204C2 - Method of producing metallic powder with mechanical treatment of cylindrical billet - Google Patents
Method of producing metallic powder with mechanical treatment of cylindrical billet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621204C2 RU2621204C2 RU2015119197A RU2015119197A RU2621204C2 RU 2621204 C2 RU2621204 C2 RU 2621204C2 RU 2015119197 A RU2015119197 A RU 2015119197A RU 2015119197 A RU2015119197 A RU 2015119197A RU 2621204 C2 RU2621204 C2 RU 2621204C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- grinding
- billet
- tensile strength
- grinding disk
- Prior art date
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
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
- B02C19/20—Disintegrating by grating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению порошков металлов методом истирания абразивным инструментом.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the production of metal powders by abrasion with an abrasive tool.
Существующие методы получения порошков подразделяют на механические и физико-химические (Технология металлов и материаловедение. /Под ред. Л.Ф. Усовой. - М.: Металлургия, 1987, с. 121).Existing methods for producing powders are divided into mechanical and physicochemical (Technology of metals and materials science. / Under the editorship of LF Usova. - M .: Metallurgy, 1987, p. 121).
Из механических методов в настоящее время применяются такие, как распыление струи расплавленного металла (патент РФ 2199734, МПК G01N 7/48, 27.02.2003) и обработка металла резанием с получением частиц, а не сливной стружки.Of the mechanical methods currently used, such as spraying a jet of molten metal (RF patent 2199734, IPC G01N 7/48, 02/27/2003) and metal cutting by producing particles, rather than drain chips.
Недостатком метода распыления расплава является большой расход электроэнергии на нагрев и плавление металла, а также необходимость создания защитной атмосферы для расплава.The disadvantage of the method of spraying the melt is the high energy consumption for heating and melting the metal, as well as the need to create a protective atmosphere for the melt.
Для получения порошков используют также различные способы измельчения металлов обработкой резанием, осуществляемые с помощью мельниц и дробилок (Gert Schubert "Aufbereitung metallischer Sekundarrohstoffe", VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, 1984).For the production of powders, various methods of grinding metals by cutting are also carried out using mills and crushers (Gert Schubert "Aufbereitung metallischer Sekundarrohstoffe", VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, 1984).
Известен способ, в котором получение порошка металла осуществляется фрезерованием заготовки (патент RU №2203773, МПК В23С 3/04, 2003).A known method in which the production of metal powder is carried out by milling the workpiece (patent RU No. 2203773, IPC B23C 3/04, 2003).
В качестве наиболее близкого аналога изобретения может быть принят способ получения металлического порошка механической обработкой заготовки, раскрытый в патенте RU 146455 U1, B22F /04, 10.10.2014, в котором способ получения металлических порошков из цилиндрической заготовки включает размещение заготовки соосно одной из абразивных головок, закрепленных в корпусе мелющего диска, приведение во вращение упомянутой заготовки и ее измельчение с получением металлического порошка путем истирания вращающимся мелющим диском.As the closest analogue of the invention, a method for producing a metal powder by machining a workpiece disclosed in patent RU 146455 U1, B22F / 04, 10.10.2014, in which a method for producing metal powders from a cylindrical workpiece comprises placing the workpiece coaxially with one of the abrasive heads, can be adopted. fixed in the housing of the grinding disk, bringing into rotation the aforementioned workpiece and its grinding to obtain a metal powder by abrasion by a rotating grinding disk.
Недостатками известных способов являются большой разброс размеров получаемых частиц, невозможность получения частиц одинакового размера и получения частиц менее 100 мкм из-за высоких температур, связанных с необходимостью увеличения скорости обработки, что увеличивает пожароопасность. Кроме того, при использовании данного способа цилиндрический остаток металла после фрезерования составляет 1-1,5%.The disadvantages of the known methods are the large variation in the size of the resulting particles, the inability to obtain particles of the same size and to obtain particles less than 100 microns due to the high temperatures associated with the need to increase the processing speed, which increases the fire hazard. In addition, when using this method, the cylindrical metal residue after milling is 1-1.5%.
Техническим результатом изобретения является уменьшение разброса средних размеров получаемых частиц и обеспечение возможности получения частиц менее 5 мкм, а также снижение потерь металла.The technical result of the invention is to reduce the dispersion of the average size of the obtained particles and to ensure the possibility of obtaining particles less than 5 microns, as well as reducing metal loss.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения металлического порошка механической обработкой цилиндрической заготовки включающем размещение заготовки соосно одной из абразивных головок, закрепленных в корпусе мелющего диска, приведение во вращение упомянутой заготовки и ее измельчение с получением металлического порошка путем истирания вращающимся мелющим диском, согласно заявляемому техническому решению измельчение заготовки ведут с подачей жидкого азота в зону обработки, режим которой определяют из соотношенияThe specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing a metal powder by machining a cylindrical workpiece comprising placing the workpiece coaxially with one of the abrasive heads fixed in the housing of the grinding disk, bringing the said workpiece into rotation and grinding it to obtain metal powder by abrasion by a rotating grinding disk, according to the claimed technical solution, the grinding of the preform is carried out with the supply of liquid nitrogen to the treatment zone, the mode of which is determined from relationship
, ,
где а - средний размер получаемых из заготовки частиц, мкм;where a is the average size obtained from the workpiece particles, microns;
V - скорость вращения мелющего диска, м/с;V is the rotation speed of the grinding disk, m / s;
S - величина подачи мелющего диска, мм/мин;S is the feed rate of the grinding disc, mm / min;
k - поправочный коэффициент, выбранный из диапазона 1300-195000 в зависимости от предела прочности материала измельчаемой заготовки (σв, МПа), меньшее значение которого из этого диапазона соответствует материалу с наибольшим пределом прочности на растяжение.k is a correction factor selected from the range 1300-195000 depending on the tensile strength of the material of the crushed billet (σ in , MPa), the lower value of which from this range corresponds to the material with the highest tensile strength.
На фиг. 1 показана схема взаимного расположения заготовки и мелющего диска.In FIG. 1 shows a diagram of the mutual arrangement of the workpiece and the grinding disk.
На фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.In FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. one.
Конкретное значение коэффициента k определяют из графика (фиг. 3), значения которого были получены экспериментально.The specific value of the coefficient k is determined from the graph (Fig. 3), the values of which were obtained experimentally.
Способ осуществляется следующим образом: в зависимости от необходимого размера получаемых частиц определяют необходимую величину подачи мелющего диска (S) из соотношенияThe method is as follows: depending on the required size of the obtained particles, the required feed rate of the grinding disk (S) is determined from the ratio
, (1) , (one)
где а - средний размер получаемых из заготовки частиц, мкм;where a is the average size obtained from the workpiece particles, microns;
V - скорость вращения мелющего диска, (выбирается в пределах от 200 до 300), м/с;V is the rotation speed of the grinding disk, (selected in the range from 200 to 300), m / s;
Экспериментально было установленно, что при скорости мелющего диска V<200 м/с средний размер получаемого порошка варьируется в диапазоне от 5 мкм до 10 мкм, а при скорости вращения мелющего диска V>300 м/с есть опасность разрыва мелющего диска.It was experimentally established that at a speed of the grinding disk V <200 m / s, the average size of the obtained powder varies in the range from 5 μm to 10 μm, and at a speed of rotation of the grinding disk V> 300 m / s there is a danger of rupture of the grinding disk.
S - величина подачи мелющего диска, мм/мин;S is the feed rate of the grinding disc, mm / min;
k - поправочный коэффициент, зависящий от предела прочности на растяжение (σв, МПа) материала измельчаемой заготовки.k is the correction factor, depending on the tensile strength (σ in , MPa) of the material of the crushed workpiece.
Экспериментально было установлено, что коэффициент k варьируется от 1300 до 195000, причем меньшее значение коэффициента k этого диапазона соответствует материалу с наибольшим пределом прочности на растяжение.It was experimentally established that the coefficient k varies from 1300 to 195000, and a smaller value of the coefficient k of this range corresponds to the material with the highest tensile strength.
Заготовку 1 закрепляют в зажимном устройстве 2 соосно одной из абразивных головок 3. Абразивные головки закрепляют на мелющем диске 4. Зажимное устройство 2 расположено на станине станка (на чертеже не указана). Механический способ получения металлических порошков заключается в том, что приводят во вращение заготовку 1, затем приводят во вращение мелющий диск 4 при помощи привода, установленного на каретке, расположенной на плите станка с возможностью возвратно-поступательного перемещения. После достижения мелющим диском 4 заданной скорости вращения заготовку 1 охлаждают жидким азотом, который подается из криогенного резервуара через термошланг непрерывно в течение всего процесса истирания.The blank 1 is fixed in the clamping device 2 coaxially to one of the abrasive heads 3. The abrasive heads are fixed on the
Мелющий диск 4 подают к заготовке 1 с расчетной подачей (S) до обеспечения контакта с заготовкой 1, закрепленной в зажимном устройстве соосно одной из абразивных головок 2, в результате чего происходит измельчение заготовки 1 истиранием.The
Для выгрузки порошка из помольной камеры используют устройство улавливания частиц, например воздуходувное устройство, соединенное с устройством для сбора измельченного материала. После истирания заготовки устройство отключают и измельченный материал удаляют из устройства для сбора. Цикл повторяется.To unload the powder from the grinding chamber, a particle capture device, for example a blower, is used, connected to a device for collecting crushed material. After abrasion of the workpiece, the device is turned off and the ground material is removed from the collection device. The cycle repeats.
Рассмотрим пример расчетов величины подачи мелющего диска по математической формуле (1) с указанием размерностей входящих в него переменных. Для получения металлического порошка размером а от 0,7 мкм до 3 мкм в качестве исходной заготовки использовали цилиндрический стержень из неодимового магнита (предел прочности σ=80 МПа) длиной 100 мм. По формуле (1) определили необходимую величину подачи мелющего диска (S). Затем заготовку закрепили в зажимном устройстве соосно одной из абразивных головок. Поскольку задача стоит в том, что нужно получить средний размер порошка в диапазоне от 0,7 мкм до 3 мкм, то целесообразно принять скорость мелющего диска 300 м/с. Из графика фиг. 3, полученного экспериментальным путем, выбираем поправочный коэффициент k, соответствующий σв обрабатываемого материала. Для неодимового магнита поправочный коэффициент k=48752,84.Consider an example of calculating the feed rate of the grinding disk according to the mathematical formula (1) with the dimensions of the variables included in it. To obtain a metal powder with a size from 0.7 μm to 3 μm, a cylindrical rod of a neodymium magnet (tensile strength σ = 80 MPa) with a length of 100 mm was used as the initial workpiece. By the formula (1), the necessary feed rate of the grinding disk (S) was determined. Then the workpiece was fixed in the clamping device coaxially with one of the abrasive heads. Since the task is to obtain an average powder size in the range from 0.7 μm to 3 μm, it is advisable to take a grinding disc speed of 300 m / s. From the graph of FIG. 3, obtained experimentally, we select the correction factor k corresponding to σ in the processed material. For a neodymium magnet, the correction factor is k = 48752.84.
Из формулы выразим подачу мелющего диска , From the formula express the feed of the grinding disc ,
где а - средний размер получаемых из заготовки частиц, мкм;where a is the average size obtained from the workpiece particles, microns;
V - скорость вращения мелющего диска 300 м/с;V is the rotation speed of the grinding disc 300 m / s;
S - величина подачи мелющего диска, составляла 0,62 мм/мин.S is the feed rate of the grinding disc, was 0.62 mm / min.
k - поправочный коэффициент, выбранный из диапазона 1300-195000 в зависимости от предела прочности материала измельчаемой заготовки (σв, МПа), меньшее значение которого из этого диапазона соответствует материалу с наибольшим пределом прочности на растяжение.k is a correction factor selected from the range 1300-195000 depending on the tensile strength of the material of the crushed billet (σ in , MPa), the lower value of which from this range corresponds to the material with the highest tensile strength.
Расчеты показывают, что размерности левой и правой частей математического выражения равны 0,62 мм/мин=0,62 мм/мин.Calculations show that the dimensions of the left and right parts of the mathematical expression are 0.62 mm / min = 0.62 mm / min.
В процессе получения порошка использовали мелющий диск со встроенными шлифовальными головками диаметром 16 мм.In the process of obtaining the powder, a grinding disk with built-in grinding heads with a diameter of 16 mm was used.
После достижения мелющим диском заданной скорости вращения заготовку охлаждают жидким азотом, который подается из криогенного резервуара через термошланг непрерывно в течение всего процесса истирания.After the grinding disk reaches the set rotation speed, the workpiece is cooled with liquid nitrogen, which is supplied from the cryogenic reservoir through the thermal hose continuously during the entire abrasion process.
Мелющий диск подают к заготовке до обеспечения контакта с заготовкой, закрепленной в зажимном устройстве соосно одной из абразивных головок, в результате чего происходит измельчение заготовки истиранием. Образующийся при истирании порошок всасывался через специальный воздушный механизм в камеру для сборки. Цилиндрический остаток заготовки после истирания составил 1,5 мм, что соответствует ~1-1,5% от общей длины заготовки. Для выгрузки порошка из помольной камеры используют устройство улавливания частиц, например воздуходувное устройство, соединенное с устройством для сбора измельченного материала. После истирания заготовки устройство отключают и измельченный материал удаляют из устройства для сбора. Выход готового порошка составил ~98,5-99,0% от общей длины заготовки. Полученный порошок имел средний размер частиц от 0,7 мкм до 3 мкм. Цикл повторяется.The grinding disk is fed to the workpiece until contact is made with the workpiece fixed in the clamping device coaxially with one of the abrasive heads, resulting in grinding of the workpiece by abrasion. The powder formed during abrasion was absorbed through a special air mechanism into the assembly chamber. The cylindrical residue of the preform after abrasion was 1.5 mm, which corresponds to ~ 1-1.5% of the total length of the preform. To unload the powder from the grinding chamber, a particle capture device, for example a blower, is used, connected to a device for collecting crushed material. After abrasion of the workpiece, the device is turned off and the ground material is removed from the collection device. The yield of finished powder was ~ 98.5-99.0% of the total length of the workpiece. The resulting powder had an average particle size of from 0.7 μm to 3 μm. The cycle repeats.
Заявляемый способ показан на примере получения порошка из неодимового магнита. Однако это не ограничивает область его применения. Способ может применяться для получения порошков любых твердых материалов.The inventive method is shown by the example of obtaining powder from a neodymium magnet. However, this does not limit its scope. The method can be used to obtain powders of any solid materials.
Получение порошка заготовки проводили по схеме, представленной на фиг. 1.The preparation of the preform powder was carried out according to the scheme shown in FIG. one.
Заявляемый способ обеспечивает безотходную обработку заготовки, уменьшение разброса размеров получаемых частиц и обеспечение возможности получения частиц менее 5 мкм, а добавление жидкого азота уменьшает вероятность возникновения высоких температур, возникающих при истирании на высоких скоростях, следовательно, отсутствует возможность возникновения пожароопастности в протекающем процессе. Экспериментально было показано, что заявляемый способ позволил получать частицы одинакового размера и получения частиц менее 5 мкм.The inventive method provides waste-free processing of the workpiece, reducing the size dispersion of the resulting particles and making it possible to obtain particles of less than 5 μm, and the addition of liquid nitrogen reduces the likelihood of high temperatures arising from abrasion at high speeds, therefore, there is no possibility of fire hazard in the process. It was experimentally shown that the inventive method allowed to obtain particles of the same size and obtain particles less than 5 microns.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119197A RU2621204C2 (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Method of producing metallic powder with mechanical treatment of cylindrical billet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119197A RU2621204C2 (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Method of producing metallic powder with mechanical treatment of cylindrical billet |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015119197A RU2015119197A (en) | 2016-12-10 |
RU2621204C2 true RU2621204C2 (en) | 2017-06-01 |
Family
ID=57759703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015119197A RU2621204C2 (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Method of producing metallic powder with mechanical treatment of cylindrical billet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2621204C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4351484A (en) * | 1977-10-11 | 1982-09-28 | Hart Robert J | Method of grinding magnesium ingots and such ingots |
RU2027513C1 (en) * | 1991-07-01 | 1995-01-27 | Бутаев Александр Казбекович | Material grinding method |
RU2203773C2 (en) * | 2001-05-23 | 2003-05-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Method of producing metal powders |
RU2365469C2 (en) * | 2007-10-04 | 2009-08-27 | ООО "Гранулятор" | Method for grinding of viscous materials |
RU146455U1 (en) * | 2014-05-13 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | DEVICE FOR PRODUCING METAL POWDERS |
-
2015
- 2015-05-21 RU RU2015119197A patent/RU2621204C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4351484A (en) * | 1977-10-11 | 1982-09-28 | Hart Robert J | Method of grinding magnesium ingots and such ingots |
RU2027513C1 (en) * | 1991-07-01 | 1995-01-27 | Бутаев Александр Казбекович | Material grinding method |
RU2203773C2 (en) * | 2001-05-23 | 2003-05-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Method of producing metal powders |
RU2365469C2 (en) * | 2007-10-04 | 2009-08-27 | ООО "Гранулятор" | Method for grinding of viscous materials |
RU146455U1 (en) * | 2014-05-13 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | DEVICE FOR PRODUCING METAL POWDERS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015119197A (en) | 2016-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103753413B (en) | A kind of processing PCB N blade peripheral grinding wheel | |
RU2016103416A (en) | METHOD AND DEVICES FOR PRODUCING TABLET | |
CN104175208B (en) | Thin film rotary cutter honing machine and honing method | |
CN107160297A (en) | A kind of touch-screen glass grinding diamond grinding head and preparation method thereof | |
CN104647196B (en) | A kind of grinder automatic feeding unit for passing axis products grinding | |
Thiagarajan et al. | Experimental evaluation of grinding forces and surface finish in cylindrical grinding of Al/SiC metal matrix composites | |
RU2621204C2 (en) | Method of producing metallic powder with mechanical treatment of cylindrical billet | |
CN103770024A (en) | Ceramic cubic boron nitride grinding wheel | |
CN105619271B (en) | A kind of abrasive cut-off wheel method for machining bore | |
CN204868512U (en) | Sapphire oscillating mill constructs | |
CN104354080A (en) | Valve shaft fine grinding length section and coarse grinding two-path feeding device and feeding method | |
CN104741978B (en) | Polishing method of polishing device capable of freely adjusting polishing pressure | |
CN208601264U (en) | A kind of steel grinding device for daggers and swords processing | |
RU146455U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING METAL POWDERS | |
CN205630170U (en) | Automatic free combat machine in plane | |
CN202162673U (en) | Polishing grinding, and reshaping equipment for abrasive belt | |
CN108356355A (en) | A kind of full-automatic toothholder grinder | |
CN102814752A (en) | Ceramic CBN (Cubic Boron Nitride) grinding wheel | |
CN207591956U (en) | Overheating preventing structure and use its rubber grinder | |
CN103801554B (en) | The method producing powder body material with waste electron wiring board | |
CN208163264U (en) | Highly-safe cylindrical grinder | |
CN207655919U (en) | A kind of metal powder processing unit (plant) | |
CN106112725A (en) | A kind of feed path adjustable process product device for deburring | |
CN206351253U (en) | A kind of rapid solidification prepares the device of refining metallic powder | |
CN209207185U (en) | A kind of numerical coutrol fine grinding machine swing type workpiece polishing mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20170227 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20170407 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190522 |