RU2751607C1 - Способ получения мелкодисперсного порошка - Google Patents
Способ получения мелкодисперсного порошка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751607C1 RU2751607C1 RU2020118944A RU2020118944A RU2751607C1 RU 2751607 C1 RU2751607 C1 RU 2751607C1 RU 2020118944 A RU2020118944 A RU 2020118944A RU 2020118944 A RU2020118944 A RU 2020118944A RU 2751607 C1 RU2751607 C1 RU 2751607C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- forming gas
- gas flow
- consumable
- consumable material
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B22F1/0003—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу плазменного получения металлических порошков. Расходуемый материал в виде металлической проволоки подают через канал распылителя потока плазмообразующего газа в зону плазменного распыления. Возбуждают электрическую дугу между катодным электродом возбуждения дуги, представляющим собой распылитель потока плазмообразующего газа, и анодным электродом и разогревают расходуемый материал до заданной температуры. Формируют основную электрическую цепь, включающую расходуемый материал, анодный электрод, источник питания и плазмообразующий газ, при этом распылитель потока плазмообразующего газа становится электрически нейтральным. Его электрический потенциал, соответствующий потенциалу контактирующей с ним области плазмы, подают на блок управления устройством подачи расходуемого материала. Путем измерения разницы потенциалов между расходуемым материалом и распылителем потока плазмообразующего газа контролируют скорость подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления для стабилизации величины тока дуги и положения рабочей зоны расходуемого материала относительно распылителя потока плазмообразующего газа. Скорость подачи расходуемого материала увеличивают при приближении рабочей зоны расходуемого материала к распылителю потока плазмообразующего газа и увеличении его потенциала. Обеспечивается повышение качества получаемого порошка. 3 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к оборудованию для получения мелкодисперсных порошков металлов и их сплавов методом плазменного плавления и испарения проволочного расходуемого материала в электродуговых плазмотронах.
Уровень техники
Известен способ получения мелкодисперсного порошка, состоящий в том, что возбуждают электрическую дугу между катодным электродом возбуждения дуги и анодным электродом, в зону плазменного распыления подают расходуемый материал, обеспечивают питание электрической дуги между расходуемым материалом и анодным электродом (RU2708200, дата публикации 05.12.2019). Недостатком данного известного способа является возможность неконтролируемого изменения объема испаряемого материала и ухудшение его качества, вызванные изменением положения рабочей зоны испаряемого электрода, обусловленная случайным проскальзыванием проволоки в устройстве ее подачи и возможной неравномерностью скорости движения подающих элементов.
Сущность изобретения
Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в повышении качества порошка, получаемого в электродуговых плазменных реакторах с расходуемым проволочным электродом.
Техническим результатом, достигаемым с использованием изобретения, является повышение качества получаемого материала за счет повышения стабильности горения дуги и улучшения однородности получаемых частиц.
Указанный технический результат достигается тем, что способ получения мелкодисперсного порошка состоит в том, что возбуждают электрическую дугу между катодным электродом возбуждения дуги и анодным электродом, в зону плазменного распыления подают расходуемый материал, обеспечивают питание электрической дуги между расходуемым материалом и анодным электродом, измеряют разность электрических потенциалов между расходуемым материалом и катодным электродом возбуждения дуги, данные об упомянутой разности электрических потенциалов передают в блок управления, с помощью которого управляют скоростью подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления.
Отличительной особенностью настоящего изобретения является определение положения рабочей зоны расходуемого катода и корректирование на основе этой информации скорости подачи расходуемого материала.
Перечень фигур чертежей
На Фиг.1 показана схема устройства.
На Фиг.2 и Фиг.3 показаны положения рабочей зоны в плазматроне.
Осуществление изобретения
Для изготовления металлических порошков в электродуговых плазмотронах с расходуемым электродом в качестве расходного материала используется отожженная проволока из различных металлов и сплавов, поставляемая в бунтах. При садочном или непрерывном предварительном рекристаллизационном отжиге изготавливаемой проволоки может происходить слипание витков и образование окислов между ними. В процессе подачи в зону плазменного плавления и испарения поступающая из бунта проволока механически выпрямляется, подвергаясь упруго пластическим деформациям. При этом в материале проволоки возникают сжимающие и растягивающие напряжения по всему поперечному сечению. Возможное окисление поверхности проволоки при отжиге и напряжения, возникающие при выпрямлении проволоки, оказывают отрицательное влияние на стабильность электрической дуги и, как следствие, негативно влияет на геометрическую однородность частиц получаемого порошка.
Основной задачей рассматриваемого процесса является получение порошка из проволочного расходного материала с заданным качеством (стабильность геометрической формы и свойств) и производительностью.
Способ осуществляется с помощью устройства, показанного на Фиг.1 – Фиг.3.
На Фиг.1 показаны следующие элементы: 1 – распылитель потока газа, используемый в качестве катодного электрода при возбуждении дуги; 2 – анодный электрод; 3 – расходуемый материал; 4 – устройство для подачи расходуемого материала в зону 5 плазменного распыления; 8 – блок управления.
Устройство содержит электрическую схему для возбуждения и питания электрической дуги. Электрическая схема может быть выполнена различным образом. Например, электрическая схема может содержать источник 6 питания возбуждения дуги; электрические ключи 7 и 10; источник 9 питания основной дуги.
Устройство содержит измеритель 11 разности электрических потенциалов между расходуемым материалом 3 и катодным электродом 1 возбуждения дуги. Выход измерителя 11 соединен с блоком управления 8, выполненным с возможностью управлять скоростью подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления.
Измеритель 11 определяет положение рабочей зоны 5 расходуемого материала (катода) 3. Отличительной особенностью настоящего изобретения является регулирование величины испаряемого участка расходуемого материала 3 в зависимости от напряжения на распылителе 1 потока газа.
Изобретение осуществляется следующим образом.
В канал распылителя потока газа 1 с помощью устройства 4 подают расходуемый материал 3. Вместе с расходуемым материалом 3 может через тот же канал может подаваться и плазмообразующий газ 12.
С помощью источника питания 6 и ключевых элементов 7 и 10 создается разность потенциалов и возбуждается электрическая дуга между распылителем 1 потока газа, выполняющим функцию катодного электрода при возбуждении дуги, и анодным электродом 2. После разогрева возбужденной дугой материала расходуемого катода 3 до необходимой температуры распылитель потока газа 1 становится электрически нейтральным и с помощью ключа 7 формируется основная электрическая цепь плазмотрона «расходуемый катод 3 – анодный электрод 2 – источник питания 9 – плазмообразующий газ 12».
После этого распылитель потока газа 1 становится электрически нейтральным и с помощью ключа 10 подключается к измерителю напряжения 11. Электрический потенциал на распылителе потока газа 1 подается на электронный блок 8, который управляет устройством 4 подачи проволочного расходуемого катода.
Рабочая зона 5 расходуемого катода 3 находится в окрестности торца проволоки. При заданном положении рабочая зона расходуемого катода 3 находится на некотором расстоянии, при котором поток плазмы (см. Фиг.2) не влияет на потенциал распылителя потока газа 1. При приближении рабочей зоны 5, к распылителю 1 (Фиг. 3) потенциал на нем относительно проволоки под действием потока плазмы начинает монотонно увеличиваться. Разность потенциалов между проволокой и распылителем газа 1, определяемую измерителем напряжения 11, используют в качестве управляющего сигнала для блока управления 8. При сближении рабочей зоны 5 и распылителя 1 обеспечивается увеличение скорости подачи расходуемого материала 3, восстанавливая заданное положение рабочей зоны 5 в электродной системе плазмотрона и, как следствие, величину тока дуги.
Таким образом, в электродной системе плазмотрона, после возбуждения электрической дуги измеритель 11 подключают к измерителю разницы электрических потенциалов между проволокой 3 и распылителем газа 1, используемым в этот момент в качестве нейтрального электрода. На этой стадии потенциал на распылителе соответствует потенциалу, контактирующей с ним области плазмы. По мере приближении рабочей зоны, к распылителю газа 1 потенциал на нем относительно проволоки 3 начинает монотонно увеличиваться. Разность потенциалов между проволокой 3 и распылителем газа 1 используется в качестве управляющего сигнала для блока управления 3, который при сближении рабочей зоны и распылителя увеличивает скорость подачи проволоки, стабилизируя положение рабочей зоны расходуемого проволочного катода и величину тока дуги.
На Фиг.2 и Фиг.3 приведено положение потока плазмы относительно электродов плазмотрона и распылителя. На них дополнительно обозначено направление 13 движения плазмы с частицами материала расходуемого катода 3 и направление 14 подачи проволочного расходуемого катода 3.
Использованием измерения потенциала на распылителе газа 1 для стабилизации положения рабочей зоны 5 плазмотрона обеспечивается повышение производительности, повышение качества получаемых частиц порошка и стабильность размеров частиц за счет стабилизации горения дуги.
Claims (1)
- Способ получения мелкодисперсного металлического порошка, включающий возбуждение электрической дуги между катодным электродом возбуждения дуги, представляющим собой распылитель потока плазмообразующего газа, и анодным электродом и подачу расходуемого материала в виде металлической проволоки через канал распылителя потока плазмообразующего газа в зону плазменного распыления, отличающийся тем, что расходуемый материал разогревают возбужденной дугой до заданной температуры, после чего формируют основную электрическую цепь, включающую расходуемый материал, анодный электрод, источник питания и плазмообразующий газ, при этом распылитель потока плазмообразующего газа становится электрически нейтральным, его электрический потенциал, соответствующий потенциалу контактирующей с ним области плазмы, подают на блок управления устройством подачи расходуемого материала, и путем измерения разницы потенциалов между расходуемым материалом и распылителем потока плазмообразующего газа контролируют скорость подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления для стабилизации величины тока дуги и положения рабочей зоны расходуемого материала относительно распылителя потока плазмообразующего газа, причем скорость подачи расходуемого материала увеличивают при приближении рабочей зоны расходуемого материала к распылителю потока плазмообразующего газа и увеличении его потенциала.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118944A RU2751607C1 (ru) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | Способ получения мелкодисперсного порошка |
| PCT/IB2021/054945 WO2021250529A1 (ru) | 2020-06-09 | 2021-06-06 | Способ получения мелкодисперсного порошка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118944A RU2751607C1 (ru) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | Способ получения мелкодисперсного порошка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2751607C1 true RU2751607C1 (ru) | 2021-07-15 |
Family
ID=77019861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020118944A RU2751607C1 (ru) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | Способ получения мелкодисперсного порошка |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2751607C1 (ru) |
| WO (1) | WO2021250529A1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2389584C2 (ru) * | 2008-07-29 | 2010-05-20 | Закрытое акционерное общество "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ЭПОС" | Способ получения мелкодисперсного очищенного порошка тугоплавких металлов и устройство для его осуществления |
| RU2534089C1 (ru) * | 2013-10-07 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" | Способ получения фракционированных ультрадисперсных металлических порошков |
| CN105252012B (zh) * | 2015-11-18 | 2017-02-08 | 长春工业大学 | 一种多电极等离子弧连续制造金属粉末的装置及方法 |
| US20180169763A1 (en) * | 2015-06-05 | 2018-06-21 | Pyrogenesis Canada Inc. | Plasma apparatus for the production of high quality spherical powders at high capacity |
| RU2671034C1 (ru) * | 2017-08-28 | 2018-10-29 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Установка для получения частиц порошка и способ ее работы |
| RU2708200C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-12-05 | Олег Александрович Чухланцев | Плазменно-дуговой реактор с расходуемым катодом для получения порошков металлов, сплавов и их химических соединений |
-
2020
- 2020-06-09 RU RU2020118944A patent/RU2751607C1/ru active
-
2021
- 2021-06-06 WO PCT/IB2021/054945 patent/WO2021250529A1/ru active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2389584C2 (ru) * | 2008-07-29 | 2010-05-20 | Закрытое акционерное общество "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ЭПОС" | Способ получения мелкодисперсного очищенного порошка тугоплавких металлов и устройство для его осуществления |
| RU2534089C1 (ru) * | 2013-10-07 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" | Способ получения фракционированных ультрадисперсных металлических порошков |
| US20180169763A1 (en) * | 2015-06-05 | 2018-06-21 | Pyrogenesis Canada Inc. | Plasma apparatus for the production of high quality spherical powders at high capacity |
| CN105252012B (zh) * | 2015-11-18 | 2017-02-08 | 长春工业大学 | 一种多电极等离子弧连续制造金属粉末的装置及方法 |
| RU2671034C1 (ru) * | 2017-08-28 | 2018-10-29 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Установка для получения частиц порошка и способ ее работы |
| RU2708200C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-12-05 | Олег Александрович Чухланцев | Плазменно-дуговой реактор с расходуемым катодом для получения порошков металлов, сплавов и их химических соединений |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021250529A1 (ru) | 2021-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021009683A4 (en) | Method and device for producing heavy metal powders by ultrasonic atomization | |
| KR102029474B1 (ko) | 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법 및 제조장치 | |
| WO2014122876A1 (ja) | イオンボンバードメント装置及びこの装置を用いた基材の表面のクリーニング方法 | |
| RU2751607C1 (ru) | Способ получения мелкодисперсного порошка | |
| RU2756959C1 (ru) | Устройство для получения мелкодисперсного порошка | |
| RU205452U1 (ru) | Устройство для получения мелкодисперсного порошка | |
| US3307011A (en) | Method for increasing electrode life | |
| Gu et al. | Effect of laser on droplet transfer and welding process stability in hybrid laser+ double arc welding | |
| US20130011569A1 (en) | Method and device for arc spraying | |
| RU2686505C1 (ru) | Способ плазменной обработки металлических изделий | |
| GB866106A (en) | Improved arc working process and apparatus | |
| EP2468914B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenspritzen | |
| RU2751611C1 (ru) | Устройство для получения мелкодисперсного порошка | |
| RU2682553C1 (ru) | Электрод для дуговой плавки металлов | |
| JP4959293B2 (ja) | 鋳鋼片の表層処理装置及び鋳鋼片の表層処理方法 | |
| JPWO2019232612A5 (ru) | ||
| EP1245323A1 (en) | Method and apparatus for building up a workpiece by deposit welding | |
| JPH05266991A (ja) | 磁気駆動プラズマ反応装置 | |
| RU64972U1 (ru) | Устройство для регулирования процесса электронно-лучевой сварки | |
| RU95665U1 (ru) | Устройство плазменной закалки изделий из стали и чугуна в автоматическом и ручном режиме двухдуговым плазмотроном | |
| RU2709548C1 (ru) | Способ электроэрозионной обработки поверхности молибдена | |
| RU2607398C2 (ru) | Способ нанесения покрытий путем плазменного напыления и устройство для его осуществления | |
| JP5959409B2 (ja) | 成膜装置及び成膜装置の動作方法 | |
| JP7007622B1 (ja) | 成膜方法及び成膜装置 | |
| Anikeev et al. | Electric arc vacuum technologies and the related equipment |