Способ электроэрозионного диспергирования металлов и сплавов

 

СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО .ДИСПЕРГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, включающий загрузку частиц материаW /Ч (А ffi 7 7 у 7 ла, подлежащего диспергированию, в сосуд, заполненный рабочей жидкостью , возбуждение электрических разрядов между частицами при перемешивании их потоком рабочей жидкости, подаваемой снизу вверх, вынос этим потоком продуктов диспергирования из сосуда и догрузку его частицами по мере их расходования, отличающийся тем, что, с.целью повьииения безопасности и стабильности процесса, подачу частиц при загрузке, и догрузке осуществляют вместе с потоком рабочей жидкости. (Л а: о 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) В 23 P 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ (21) 3361000/25-08 (22) 26.11.81 (46) 15.12.83. Бюл. 9 46 (72) Л.П. Фоминский (71) Научно-производственное объединение "Тулачермет" (53) 621.9.048.4.06 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

l4 663515, кл. В 23 P 1/02, 1979 (прототип). (54 ) (57) СПОСОБ РЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, включающий загрузку частиц материала,подлежащего диспергированию, в сосуд, заполненный рабочей жидкостью, возбуждение электрических разрядов между частицами при перемешивании их потоком рабочей жидкости, подаваемой снизу вверх, вынос этим потоком продуктов диспергирования из сосуда и догруэку его частицами по мере их расходования, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения безопасности и стабильности процесса, подачу частиц при загрузке, и догрузке осуществляют вместе с потоком рабочей жидкости.

1060379

Изобретение относится к электроэрозионной обработке и может быть использовано в порошковой металлургии при производстве порошков металлов и сплавов, оксидов и карбидов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ электрозрозионного диспергирования металлов, включающий загрузку частиц металла в сосуд,заполненный рабочей жидкостью,осуществление в нем электрических разрядов между частицами при перемешивании их потоком рабочей жидкости, подаваемой снизу вверх, вынос этим потоком продуктов диспергирования из сос>ра и догрузку его частицами по мере их расходования. При этом.выделяющиеся газы также выносятся потоком жидкости вместе с продуктами диспергирования через одно отверстие в крышке сосуда диспергирования, а догрузку частиц металла осуществляют через другое отверстие в его крышке f1) .

Недостатком известного способа является то, что часть выделяющихся вредных и взрывоопасных газов (водород при диспергировании алюминия в воде или продукты .пиролиза при диспергировании металлов в жидких углеводородах) может выходить через загрузочное отверстие сосуда и попадать в окружающий воздух. Это повышает опасность производства.Кроме того, при догрузке частиц они падают в сосуд диспергирования сверху вниз и своим падением препятствуют нормальному перемешиванию слоя частиц в сосуде,утрамбовывая его.При этом стабильность электрических разрядов нарушается и возникают короткие замыкания в разрядной цепи по частицам.

Цель изобретения — повышение безопасности и стабильности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электроэрозионного диспергирования металлов -и сплавов, включающему загрузку частиц металла или сплава,подлежащего диспергированию, в сосуд, заполненный рабочей жидкостью,возбуждение электрических разрядов между частицами при перемешивании их потоком рабочей жидкости, подаваемой снизу вверх, а также вынос этим потоком продуктов диспергирования из сосуда и догрузку его частицами по мере их расходования, подачу частиц металла или сплава в сосуд при загрузке и догрузке осуществляют вместе с потоком рабочей жидкости.

Осуществление подачи частиц в сосуд диспергирования при его за,грузке и догрузке вместе с потоком

45:îòâåðñòèå с присоединенной к нему трубой 4, имеющей диаметр 30 мм.

Труба 4 введена в сосуд 5, рассчитанный на давление до 16 атм. В сосуде 5 высокого давления размещен

50 шнековый питатель б с валом шнека 7, выведенным через сальник наружу и присоединенным к электроприводу (электродвигателю с редуктором, не указанными) с регулируемой скоростью вращения. К выходному отверстию питателя б прикреплена сетчатая коробочка 8, в которую сверху введен конец трубы 4. Входйым отверстием питатель б присоединен к загрузочному бункеру 9, име60 ющему объем. 0,6 м и снабженному .герметичной крышкой 10. В нижней конической стенке бункера 9 имеются .

300 отверстий ф 2 мм. К сосуду 5 присоединен трубопровод 11 от на65 соса подачи рабочей жидкости (не

10 l5

40 рабочей жидкости по трубопроводу подачи рабочей жидкости позволяет отказаться от загрузочного отверстия в крышке сосуда, что исключает выделение через это отверстие вредных и взрывоопасных газов, образующихся в сосуде в процессе диспергирования.

Тем самым повышается безопасность производства. Частицы, поступающие в сосуд снизу вверх вместе с потоком жидкости, уже не препятствуют перемешиванию слоя частиц, находящихся в сосуде, и не утрамбовывают его, а наоборот, способствуют перемешиванию, так как имеют кинетическую энергию, направленную против силы тяжести. Этим достигается исключение утрамбовки слоя частиц и повышается стабильность процесса за счет исключения коротких замыканий по частицам и сбоев электрических разрядов., На чертеже изображено устройство для осуществления предлагамеого способа.

Hp и м е р 1. С помощью устройства,изображенного на чертеже осуществляют электроэрозионное диспергирование одного из металлов или сплавов, указанных в таблице.

Устройство состоит из герметичного диэлектрического сосуда 1, расширяющегося кверху. Вдоль наклонных стенок сосуда в него введены через уплотнения два электрода 2 из алюминиевых полос шириной 100 мм.

Расстояние между электродами у днища сосуда 80 мм. Расстояние от днища до крышки сосуда 400 ьм. В крыш- ке сосуда 1 имеется отверстие с присоединенным к нему трубопроводом 3 для отвода рабочей жидкости с взве-шенными в ней продуктами диспергирования и с пузырьками выделяющегося газа. 8 днище сосуда 1 имеется

1060379 показан) с расположенными на этом трубопроводе вентилями и клапанами, регулирующими величину потока и напора рабочей жидкости (не показаны).

Берут 1 т частиц одного из металлов или сплавов, указанных в табли-.

lee, Частицы имеют любую форму и размеры от 0,1 мм (по толщине) до

20 мм (по длине). Средний размер частиц указан в таблице ° Частицы загружают в бункер 9 и закрывают его крышкой 10. Зате включают насос подачи рабочей жидкости, в качестве которой используют дистиллированную воду (паровой конденсат из теплоцентрали). Заполняют сосуд 5 рабочей жидкостью. При этом воздух из сосуда 5 вытесняется водой в бункер 9 через отверстия в его нижней конической стенке и сжимается в бункере 9 до давления рабочей жидкости. После заполнения сосуда 5 рабочая жидкость поступает по трубопроводу 4 в сосуд 1, вытесняя из него воздух, уходящий по трубопроводу 3. Включают привод вращения шнека 7 и регулируют скорость подачи им частиц до достижения величины подачи (кг/час), указанной в таблице и примерно равной произ водительности диспергирования. На электроды 2 подают импульсы напряжения 600 В с частотой повторения

5 кГц при потребляемой мощности

300 кВт. Рабочую жидкость в сосуд

5 высокого давления подают пульсирующим потоком, регулируя его расход с помощью вентилей и планов на трубопроводе 11 ° При пульсациях периодически (раз в минуту) расход воды кратковременно (на 5-10 c) увеличивают до величины 0 = 10 м /ч, 3 а в остальное время расход составляет величину Q<, указанную в таблице. Частицы, подаваемые питателем

6 в сетчатую коробочку 8, засасываются потоком воды в трубу 4 как при расходе воды Qg, так и при расходе ц1. По трубе 4 частицы транспортируются потоком воды вверх и поступают вместе с ней в сосуд 1.В расширяющемся кверху сосуде 1 скорость воды меньше, чем .в трубе 4, и уменьшается с высотой. Поэтому исходные частицы металла не долетают до крышки сосуда 1 и не попадают в отводящий трубопровод 3, а движутся в сосуде 1 по траекторижч, указанным на фиг. стрелками.

Непрерывно поступающий по трубопроводу 4 поток воды препятствует частицам, находящимся в сосуде 1,проваливаться в трубопровод 4. При периодических увеличениях подачи воды до величины Q слой частиц в сосуде 1 интенсивно перемешивается, 10

15 переходя в состояние фонтанирующего слоя. При этом в центре сосуда 1 частицы движутся вверх, а у наклонных электродов, где скорость потока ниже, опускаются, совершая циркуляцию в сосуде. При заполнении частицами металла нижней части сосуда 1 в нем происходят электрические разряды по цепочкам из частиц, замыкающих электрическую цепь между электродами. Электрические разряды в жидкости осуществляют электроэрозионное диспергирование металла частиц и электродов 2. Образующийся высокодисперсный порошок металла, а также гель гидрата окиси алюминия и пузырьки водорода, образующегося в результате химического взаимодействия высокодисперсного алюминия с водой, выносятся потоком воды из сосуда 1 по трубопроводу 3. Эту смесь направляют на разделение жидкости и газа в сосуд-отстойник (не показан.). Затем порошок с гидратом окиси алюминия отделяют от воды. фильтрацией, а воду возвращают по замкнутому контуру в сосуд 5. После этого выщелачивают из полученной пасты гидрат окиси алюминия с помощью 10%-ного раствора едкого кали.

Полученный порошок отфильтровывают до раствора и промывают горячей водой. В результате получают чистый порошок металла или сплава со сферической формой частиц, имеющих размеры 0,01-10 мкм. По мере дисперги35 .рования размеры частиц исходного металла в сосуде 1 постепенно уменьшаются. При этом размеры отдельных частиц становятся столь малы, что они подхватываются потоком воды в

40 сосуде 1 и выносятся из него вместе с продуктами диспергирования. Впоследствии их улавливают, отделяют от рабочей жидкости и отправляют на переплавку как отходы. Количество отходов невелико. Так, при размерах выносимых частиц в 10 раз меньших размера исходных частии количество отходов составляет " 0,1%. Но мере расходования металла в сосуде 1 он пополняется новыми порциями частиц через трубопровод 4. Для этого устройство управления электроприводом шнека 7 сблокировано с генератором электропитания электродов 2 так,что . . электропривод включается автоматически в момент уменьшения нагрузки на генератор при уменьшении количества металла в сосуде 1 в ходе работы и включается при достижении оптимальной нагрузки на генератор.

60 IIQ мере эрозионного износа концов электродов 2 их подают в сосуд 1 с помощью подпружиненных толкателей (не показаны). Параметры и результаты экспериментов сведены в таб65 лицу.

1060379

1 1 1 2 . 3

Пример

Металл

Fe

Сталь

1Х18Н9Т

Расход жидкости о, м /ч 4

Средний размер исходных частиц,мм 5

1 3 8 5

1 3 8

Скорость подачи частиц, кг/ч

20,2 12 5

15 1

1411

9,4

Производительность диспергирования, кг/ы

12

85

Количество отходов,Ъ

0,8

0,8

0,8

Удельные энергозатраты на диспергирование, кВт ч/кг 20

25 21,4

3 5

Составитель М. Климовская.

Техред Л. Микеш Корректор A. Ильин

Редактор М. Бандура

Тираж 1106 .Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9923/13

Филиал ПЙП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Пример 2. С помощью устройства, изображенного на чертеже, диспергируют алюминий в воде с получением гидрата окиси алюминия.

Для этого берут 1 т частиц алюминия. Все операции осуществляют аналогично примеру 1, с тем отличием, что дистиллированную воду подают с постоянным расходом

10 м /ч без пульсаций, а диспергирование осуществляют при непрерывном перемешивании частиц фонтанирующим слоем в сосуде 1. Получаемый продукт состоит из гидрата окиси алюминия с незначительной (<10% 1 примесью. порошка алюминия. Он не нуждается в выщелачивании, Результаты эксперимента сведены в таблицуе

Таким. образом, предлагаемый способ позволяет повысить безопасность производства за счет исключения выделения в атмосферу нроизводственII p H M e р 3 ° С помощью Устройства, изображенного на чертеже, диспергируют вольфрам в керосине с получением карбида вольфрама.

Для этого берут 1 т вольфрамовой стружки. Все операции осуществляют аналогично примеру 1, с тем отличием, что в качестве рабочей жидкости используют керосин, а электроды выполнены из вольфрамовых пластин. Диспергирование осуществляют при постоянном перемешивании частиц вольфрамовой стружки в фонтанирующем слое в сосуде 1 при постоянном расходе жидкости Q = б м /ч

15 Гбез пульсаций). В результате получают порошок карбида вольфрама с примесью (до 20 вес.Ъ) порошка вольфрама. Результаты эксперимента сведены в таблицу. ного помещения вредных и взрывоопас-. .ных газов из сосуда диспергирования и повысить стабильность процесса диспергирования,