Устройство для гидродинамического распыления расплавов

 

Изобретение относится к устройствам для получения порошка гидродинамическим распылением расплавов. Цель изобретения - повьшение надежности устройства в эксплуатации. Тигель 1 и форсунку 2 вьтолняют из графита, их соединение между собой - шЛифовое коническое (с конусностью, равной 30°, обращенной вверх). Оболочка 3 и т с/) J б

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1191 (11) (51)5 В 22 9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M A ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 15.06. 91. Бюд. V 22 (21) 3927 09/02 (22) 23.05.85 (72) А.В. Харитонов, Ш.М. Шейхалиев;

В.С. Карякин, С.И. Попель, С.Л. Тютрюмов, И.Е. Комаровских, Е.Д. Орлов, Ю.Л. Сапожников, Ф.И. Польняков и И.В. Шаронов (53) 621.762 ° 224 (088..8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 529005, кл. В 22 Г 9/08, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Ф 662259, кл. В 22 F 9/08, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСПЫЛЕНИЯ РАСПЛАВОВ (57) Изобретение относитсяк устройствам для получения порошка гидродинамическим распылением расплавов. Цель изобретения — повышение надежности устройства в эксплуатации. Тигель 1 и форсунку 2 выполняют из графита, их соединение между собой — шйифовое коническое (с конусностью, равной

30, обращенной вверх). Оболочка 3 и

130254 ее крышка 4 выполнены из жаропрочной стали и рассчитаны на работу под давлением до 5,0 MIa. Соединение форсунки 2 в нижней ее части с оболочкой 3, имеющей осевое отверстие в днище, также шлифовое, коническое и самоуплотняющееся (его конусность обращена вершиной вниз и равна 40 ). Кристаллизация расщепленных капель осуществляется в камере-сборнике. Исходный металл (алюминий) загружали в тигель и нагревали до 950 К. После этого

6 в оболочку 3, герметично закрытую крышкой 4, через редуктор 5 нагнетали сжатый азот„ Под действием сжатого газа расплав подавался в форсунку

2, обращенную наружу по отношению к оболочке 3, и распылялся в виде факела. В связи с тем, что вокруг соединения форсунки с тиглем внутри оболочки создается атмосфера сжатого газа, протекания жидкого металла не происходит-, т.е. возрастает надежность работы устройства. 1 ил.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения металлического порошка распылением расплавов.

Цель изобретения — повышение на- 5 дежности устройства в эксплуатации.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство включает тигель 1, рас пылительную форсунку 2, оболочку 3 со съемной крышкой 4, соединенную через газоввод, редуктор 5 с источником сжатого газа и нагреватель 6, установленный вокруг тигля 1. Верхняя

7 и нижняя 8 части форсунки 2 выполнены с коническими участками, а в днищах тигля 1 и .оболочки 3 выполнены конические отверстия, сопряженные с коническими участками форсунки 2.

Соединение форсунки с оболочкой выполнено с конусностью, большей максимального конуса трения материалов форсунки и оболочки при их скольжении относительно друг. друга в интервале температур от комнатной до рабочей температуры распылительной форсунки, например при выполнении оболочки из жаропрочной стали, а форсунки — из графита, конусность их соедио ЗО иения между собой составляет 35...50 .

Эксплуатация описанного устройства осуществляется при избыточном га-зовом давлении внутри оболочки по сравнению с внешней средой; величина избыточного давления регулируется на- 35 гнетанием сжатого газа от независимого источника. При этом давлением . газовой атмосферы над поверхностью металла в открытом тигле. внутри кор- . пуса создается соответствующий напор подачи расплава в распылительную форсунку, обращенную наружу оболочки.

Внешняя среда, в которую направляется факел распыленных частиц, может быть произвольной (жидкой, газообразной либо вакуумируемой).

При высокой рабочей температуре происходит неодинаковое по величине термическое расширение форсунки и оболочки, требующее принятия мер по предотвращению разгерметизации устройства. Как показали испытания, обычные резьбовые соединения в этом случае не являются работоспособными.

Выполнение рассматриваемого соединения шлифовыми с конусностью, обращенной вершиной вниз, обеспечивает его самоуплотнение под действием тяжести тигля и избьпочного газового давления непосредственно в процессе эксплуатации описываемого устройства.

Как обратный процесс, по оконча-. нии работы и при охлаждении форсунки и оболочки также происходит неравномерное их сжатие, вызывающее значительные радиальные нагрузки, способ ные привести либо к разрушению графитовой форсунки (менее прочной, чем стальная оболочка),- либо к ее вытеснению из шлифового соединения. Непос-. редственные испытания показали, что форсунки, нижняя часть которых соединялась с днищем оболочки в шлифовом соединении с конусностью 20 или менее, при распылении ими алюминиевого расплава сохраняли работоспособность в течение одного опыта, по окончании

1302 которого при охлаждении раэрушалпсь вследствие хрупкого излома.

В других опытах, при увеличении конускости данного соединения до 40 т.е. до величины заведома большей„. чем конус трения (по определению равный удвоенному углу трения Р =

Агсср К, где К вЂ” коэффициент трения, оцениваемый нами для скольжения стали по графиту в неблагоприятных fO условиях — при высокой температуре о и давлении, величиной К «О, 2 и 2Ф с 23 ) разрушения форсунок не происходило, что позволило добиться их многократного использования. f5

Шчифовое соединение форсунки и . тигля, изготовленных иэ одного и тога же материала, может быть выттолнено с произвольной конусностью, но обращенной вверх, что обеспечивает О самоуплаткекие этога соединения под действием тяжести тигля. Нроведенкые эксперттменты полностью подтверждают возможность безотказной эксплуатации данного устройства гидродинамическаго25 распыления расплавов при соблюдении указанных конструктивных особенностей его выполнения.

Ниже приведен конкретньвт вариакт выполнения и использования описанного устройства.

Тигель и форсунка выполнены из графита, их соединение между собой шлифовае коническое (с конусностью, равной 30, обращенной вершиной вверх),35

Оболочка и ее крышка выполнены иэ жаропрочной стали и рассчитаны ка работу под давлением до 5,0 MIa. Соединение фсрсунки в нижней ее части с оболочкой, имеющей осевое отверс- 40 тие в днище, также шпифовое коническое и самоуплотняющееся (его конусчость обращена вершиной вниз и равна

40 ) . Полный внутренний объем оболочки составляет 1 дм, полезный объем 4 тигля. — 0,6 дм диаметр выпускного отверстия форсунки — 0,4 мм. Кристаллизация распыленных капель осуществляется в камере-сборнике с контролируемой атмосферой. 50

Данное устройство гидродинамического распыления расплавов позволяет получать партии порошков цветных металлов и сплавов с температуройплав- 5> ления до 1250 К. Например, при распы лении расплавов алюминия его работа осуществлялась следующим образом. Исходный металл в слитках массой 1,0 кг

546 4 загружали в тигель 1 и нагревали до

950 К. После этого в оболочку 3; герметична эакрьггую крышкой 4, через редуктор 5 нагнетали сжатый азот под избыточкым давлением 2,5 ИПа. Под действием газового давления расплав подавался в форсунку 2, обращенную наружу оболочки, и распылялся з виде факела с углам раскрытия 60-90 .

В результате одного такого опыта были получены порошки фракций +0,080,25 мм в количестве 0,86 кг, осталь". ное — порошки и гранулы диаметром от

0,25 до 0,08 мм. Удельньттт расход сжатого газа, приведекный к нормальным условиям с учетом его термического расширения до рабочей температуры устройства, составил 7,5 дмз /кг парашка, время распыления — 80 с, Для обоснования технико-зкономической эффективности описанкого уст"ройства па срагнению с известным был проведен следующий эксперимент, состоящий иэ нескольких серий опытов распыления алюминия.

В трех опытах расплав подавался из тигля в форсунку под напором

2,5 MIa, причем соединение фарсукки с тиглем было выполнено с внешней металлической арматурой и дополнитель- но уплотнено огнеупорной замазкой. В этой контролькой серии работоспособность устройства распыления, близкого к известному, сохранялась лишь в течение короткого начального периода егo эксплуатации, после чего возникала течь жидкого металла в соединении, и распыление расплава через фарсукку прекращалась. Средний выход порошков и гранул фракции +0,08- 0,8 мм составил менее 15Х; остальная часть металла у "..a в брак.

При меньшем в 5 раэ напоре (0,5 ИПа}. предусмотренном как максимальный режим подачи расплава в известном устройстве, частота подобных отказов в серии иэ 5 опьггов составила 207.

Предлагаемое устройство в отличие от известного, дополнительно снабженное оболочкой, позволяющей создать вокруг соединения форсукки с тиглем компенсирующую атмосферу сжатого газа,,в процессе eI.o эксплуатации отказов не допускало, Достоверность этого результата подтверждена серией ис, пытании, состоящей иэ 20 опытов рас-. пыления алюминия при значениях напоСоставитель И. Киянский

Редактор Н. Тимонина . Техред Л.Сердюкова

Корректор И. Муска

Заказ 2565 Тираж 508

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

I по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж,35, Рауаская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1302546 6 ра расплава от 0,25 МПа до 2,5 МПа, греваемый тигель, распыпительную фор" а также большим количеством других сунку и источник сжатого газа, о тпримеров распыления магния, олова, л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цемедно-оловянных бронэ ндругих мате-- лью повышения надежности в эксплуариалов. тации, оно снабжено оболочкой, устаСледовательно, применение описан- новленной вокруг тигля и соединенной ного устройства позволяет повысить на- с источником сжатого газа, форсунка дежность работы распыпительного обо- установлена в эаэ ре между тиглем и рудования. оболочкой, при этом верхняя и нижняя

10 части форсунки выполнены с коничесФ о р м у л а и э о б р е т е н и я кими участками, а в днищах тигля и оболочки выполнены конические отверсУстройство для гидродинамического тия, сопряженные с коническими участраспыления расплавов, включающее обо- ками форсунки.