Способ получения металлических порошков и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения шариков припоя. Цель изобретения - повышение качества порошков. Под действием высокого давления из выпускного канала выбрасывается стационарная струя. Пьезокерамический преобразователь преобразует синусоидальные сигналы в осевые периодические колебания канала, причем ступенчатая конструкция каплеобразующего узла обеспечивает усиление осевых смещений пьезокерамики в значительные смещения выпускного канала. Осевые смещения канала преобразуются в синусоидальную модуляцию давления в сопле. В итоге струя дробится на капли Заряжающие импульсы через индукционное кольцо индивидуально заряжают каждую каплю в момент отрыва. В постоянном электрическом поле каждая капля направляется по соответствующей траектории в нужный бункер . Процесс каплеобразования происходит под действием ультразвуковой волны 2 с. и 2 з п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s B 22 F 9/01;

ГОСУДАРСТВЕН-<ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4636880/02 (22) 17.10,88 (46) 07.10.91, Бюл. ГФ 37 (72) В.И.Безруков, Д,В.Иванов, В.Д.Спиридонов, Е.Ф.Суходолов, С.Б.Герасимов и

В.А.Шубарев (53) 621.762.2 (088,8) (56) Гершгол Д.А., Фридман В.В. Ультразвуковая технологическая аппаратура. — М.;

Энергия, 1976, с. 75.

Григорьев А.К., Грохольский Б.П. Порошковая металлургия и применение композиционных металлов. Л.: Лениздат, 1982, с. 20. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения шариков припоя. Цель изобретения — повыИзобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения шариков припоя, а также порошка припоя.

Целью изобретения является повышение качества порошков, Сущность способа состоит в применении определенного режима операций вынужденного капиллярного дробления струи на капли управляемой монодисперсности, что снижает разброс по размерам. Капли следуют одна за другой с заданным интервалом, равным длине волны, что исключает слияние капель, На чертеже изображена схема устройства. Ж 1682039 Al шение качества порошков. Под действием высокого давления из выпускного канала выбрасывается стационарная струя. Пьезокерамический преобразователь преобразуетт синусоидальные сигналы в осевые периодические колебания канала, причем ступенчатая конструкция каплеобразующего узла обеспечивает усиление осевых смещений пьезокерамики в значительные смещения выпускного канала. Осевые смещения канала преобразуются в синусоидальную модуляцию давления в сопле. В итоге струя дробится на капли, Заряжающие импульсы через индукционное кольцо индивидуально заряжают каждую каплю в момент отрыва. В постоянном электрическом поле каждая капля направляется по соответствующей траектории в нужный бункер. Процесс каплеобраэовайия происходит под действием ультразвуковой волны. 2 с. и

2 э.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Устройство содержит металлоприемник

1, нагреватель 2, источник 3 давления инертного газа, камеру 4 диспергирования и приемный бункер 5, электромеханический (пьезокерамический) вибратор 6, соединенный с источником 7 переменного напряжения и расположенный под массивным дном металлоп риемника, каплеобразующего узла 8 с выходным каналом 9 и фильтром 10, заряжающий электрод 11, соединенный с блоком 12 формирования электростатического заряда расплава металла и отклоняющих электродов 13, соединенных с источником 14 постоянного напряжения, контактный датчик 15 уровня, соединенный с бло1682039 ком 16 управления давлением, датчик 17 температуры, соединенный с блоком 18 установки и стабилизации температуры.

С целью работы с тугоплавкими металлами между электромеханическим вибратором 6 и дном металлоприемника помещают теплоизоляционную прокладку 19 из керамики.

Устройство работает следующим образам.

Под действием высокого давления из канала 9 выбрасывается стационарная струя. Пьеэокерамический преобразователь преобразует синусоидальные сигналы

U< в осевые периодические колебания (перемещения) канала, пр лчем ступенчатая конструкция каплеобразующега узла обеспечивает усиление небольших осевых смещений пьезокерамики в значительные смещения канала, частота осевых возмущений должна совпадать с частотой максимальной неустойчивости струи, Осевые смещения канала преобразуются в синусоидальную модуляцию давления в сопле и, как следствие, в модуляцию скорости струи.

В итоге струя на некотором расстоянии дробится на периодические капли. Заряжающие импульсы U3 через индукционное кольцо 11 индивидуально заряжают каждую каплю в момент отрыва. В постоянном электрическом поле (Up = сонат) каждая капля или группа капель направляется по соответствующей траектории в нужный бункер, Для регистрации каждой капли можно использовать сигналы Up, так как на каждый период отрывается одна капля с соответствующим запаздыванием, Регистрация капель необходима для того, чтобы отсчитывать капли. Управление диаметром каждой капли выполняется посредством изменения диаметра канала, давления жидкости, частоты синхронизирующего сигнала.

Для одновременнага создания двух фракций порошка, посредством изменения (подбором) геометрических, гидравлических параметров каплеобразования между основными каплями создают перешейки, из которых получают мелкие капли. Датчик 17 температуры и блок поддержания и установки температуры служит для поддержания необходимой температуры расплава, Контактный датчик уровня припоя при опускании уровня ниже нормы теряет контакт с припоем и выключает установку.

Пример. Зкспериментальные геометрические, гидравлические, электрические и другие режимные и выходные параметры установки: диаметр канала 15 — 600 мкм, длина форсунки 30-60 мм, диаметр фарсунки

10-80 мм, амплитудные значения Uc г (105

80) В. Заряжающее напряжение U> с (0,400) В, скорость струи 5-20 м/с, Примеры режимов рабаты установки приведены в таблице.

Указанные режимы работы установки, в том числе частотный диапазон, обусловлены применяемыми известными типами пьеэокерамики и конструкцией установки, Так, верхний и нижний пределы частоты связаны с применением керамики ПКР-50 и с отсутствием дробления указанной выше величины. Снижение давления ниже 50 кПа ке обеспечивает формирование струи. При увеличении давления свыше 4000 кПа снижается эффективность давления и качество капель (манодисперснасть переходит в палидисперснасть). Зарядное напряжение менее 1 В не обеспечивает однородного устойчивого заряда, а свыше 500 B приВодит к опасности и-робая. Аналогично, эффективность отклон я ю щего (уп ра вл я ю щего) поля обеспечена выше 2 кВ/см, а свыше

20 кВ/см приводит к пробою, Восстановительная атмосфера наиболее эффективна для снижения окисленности порошков. Примером мажет служить атмосфера смеси азота с водородом, Предложенное охлаждение в жидкой среде обосновано следующим. Струя расплава и капли из нее саеершакхт колебания формы, Если время затухания больше времени охлаждения, та форма отличается ат сферической. При охлаждении в жидкости дикремент затухания тем выше, чем выше вязкость жидкости, В связи с тем, что применяемый нами глицерин имеет значительно более высокую вязкость, чем газ, та затухание колебаний формы происходит практически мгновенно и капли застывают в сферической форме, Основные технико-эканамлческие преимущества предлагаемых способа и установки по сравнению с прототипом основаны на том, что процесс каплеабразования (гранулиравания) происходит не под действием струи инертного газа, а под действием ультразвуковой волны.

Формула изобретения

1, Способ получения металлических порошков, включающий засыпку металла в металлоприемник, расплавление металла, диспергирование расплава инертным газом и охлаждение капель, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения качества порошка, диспергирование осуществляют при давлении инертного газа 50 — 400 кПа с одновременным наложением на расплав колебаний в интервале частот 30 Гц — 80 кГц, после диспергирования на капли расплава воздействуют последовательно импульсным

1682039

Давление Частота

ОтклоняюЗаряжающее напряжение, В

Достижение цели изобретения приложенгаза, кПа пп щее напряжение, кВ/см ных колебаний, кГц

1 48

2 420

3 100

30

0

18 роса

30 Гц 500

4 50

80 30

5 400

6 40

7 48

8 420

25 Гц 20

36 100

2 8

0,9

По п.4

По п.1

По п.4

По п.1

9 50

10 48

11 100

12 100

13 50

80 1

29 Гц 20

31 Гц 100

85

510

1,8

80

14 100 полем напряжением 1-500 В и электростатическим полем напряженностью 2—

20 кВ/см, а охлаждение капель ведут в жидкой защитной среде.

2. Способ по п.1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что в защитную среду дополнительно вводят восстановитель, 3. Устройство для получения металлических порошков, содержащее металлоприем- 10 ник с нагревателем, источник давления газа, камеру диспергирования и приемный бункер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества порошка, оно снабжено электромеханическим вибрато- 15 ром, расположенным вокруг выпускного канала металлоприемника, соединенным с ним исто»ником переменного напряжения, заряжающими и отклоняющими электродами, расположенными под выпускным каналом, блохом формирования электростатического заряда. соединенным с заряжающим электроде»., источником постоянного напряжения, соегиненным с отклоняющими электродами, истемами стабилизации давления температуры и уровня и фильтром очистки расплава. рас Ioflo>KeHHb!M вблизи выходного торца выпускного канала, 4, Устройство по п.Э, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет регламентации теплового:- эжима, оно снабжено теплоизоляционнэй прокладкой, отделяющей вибратор от металлоприемника.

Образование капель произвольного размера

Полидисперсное распыление

Поток полид»»сперсньтх капель. Уменьшение раэбНаблюдаетсл сортировка по дисперсности (размерам). У»»еньшение разброса по размерам

То же

Пробой на электродах Io п.4

Не обеспечивается однополюсньп», устойчивый эарлд капли.

Сортировка полем невозможна

По п.8. íÿáë»0äàåòñÿ взаимное влияние капель

Угол отклонения частиц »»едостаточен, мал. Сортировка затруднена

1682039

Составитель В,Костюков

Редактор A.Øàíäoð Техред M,Моргентал Корректор T.Палий

Заказ 3365 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент, r. Ужгород, ул.Гагарина, 101