Способ получения металлическихпорошков и устройство для его осу-ществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТВУ (1)806259

Союз Соаетскик

Соцналистичесиик

Реслублик (61) Дополнительное к авт. санд-ву— (22) Заявлено 300579 (21) 2772205/22-02 с присоединением заявки Н9 (23) Приоритет

Опубликовано 23.02.81. Ьюллетемь Н9 7

Дата опубликования описания 230281 (51)м. Кл.З

В 22 F 9/08

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 621 762 °.224(088.8) (54) СПОСОБ, ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОПЖОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлических порошков распылением расплавов.

Известен способ получения металлических порошков, включающий центро" бежное распыление расплава и охлаждение распыленных частиц. Устройство для реализации данного способа сос» тоит из камеры распыления, вращающегося диска, металлопровода и сборни« ка порошка (1).

Недостатками устройства являютсй низкая надежность работй устройства, связанная с необходимостью вращения 15 диска с большой скоростью в течение длительного времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсй способ получения металлических порош- 20 ков, включающий распыление расплавленного металла в ультразвуковом ио ле, а также устройство для осуществления данного способа, включанные камеру, источник питания и ультраэву- 25 ковую форсунку, снабженную излучателем колебаний и концентратором с распылительной насадкой (2 ).

Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности регу лирования фр ткционного состава порошков.и низкий выход мелких фракций этих порошков.

Цель изобретения — обеспечение возможности регулирования фракционного состава получаемых порошков и увеличения -выхода мелких фракций, Указанная цель достигается тем, что ультразвуковое поле создают двумя встречными асинфазнымн потоками ультразвуковых колебаний с равными волновымн.параметрами.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что оно снабжено дополнительной ультразвуковой форсункой, причем концентраторы основной и дополнительной форсунок установлены с возможностью перемещения вдоль общей оси, а рабочие поверхности их насадок расположены в горизонтальной плоскости с зазором между ними.

На чертеже слематично изображено устройство для получения металлических порошков.

Устройство включает основную и дополнительную форсунки, состоящие иэ магнитострнкционных излучателей 1 и 2, установленных на экспоненциальных концентраторах 3 и 4 и снабженных

806259 распылительными насадками 5 и б. Насадка 5 выполнена в виде цилиндра с конической полостью 7, связанной с рабочей (распыпнвающей ) . поверхностью 8 насадки отверстиями 9. На.— садка S с помощью резьбового соединения (на чертеже не показано) закреплена на концентраторе 3 в его нулевой точке на расстоянии от его начала, кратном А/2, где 3 - длина волны. Насадка 6 выполнена в виде диска 10 с рабочей поверхностью 11 и закреплена на концентраторе 4. При этом рабочие поверхности 8 и 11 насадок в горизонтальной плоскости образуют зазор 12 постоянного размера.

Обе форсунки установлены с воэможностью перемещения относительно общей вертикальной оси. Устройство включает источник 13 напряжения и камеру 14 распыления с отверстиями 15 и

16 для размещения концентраторов 3 и 20

4, соответственно.

Работает устройство следующим образом.

Пфи подаче напряжения от источника 13, например, на излучатель 1, последний совершает гармонические колебания и вызывает в теле концентратора 3 попеременно деформацию растяжения и сжатия. Эта деформация передается насадке 5 и приводит к изменению ее линейных размеров. При этом распыливающая поверхность 8 насадки совершает гармонические колебания с постоянной амплитудой смещения в вертикальном направлении.

Аналогичная картина наблюдается и при подаче напряжения от источника на излучатель 2. если в насадке 5 основной форсункн возбудить деформацию сжатия и одновременно в насадке 6 дополнитель-40 ной форсунки — деформацию растяжения, а волновые параметры возбуждающих потоков уравнять, то смещения распыливающих поверхностей 8 и 11 при соосном расположении форсунок, вызываемые идентичными волнами, будут одинаковы по величине и противоположны по направлению, т.е. высота зазора мжцу распыливающими поверхностями будет постоянной. 50

При реализации (подбором частоты колебаний) режима стоячей волны .и соблюдением линейных размером концентраторов с насадками, кратным четверти ее длины (il/4), можно добиться того, что местоположению зазора будет соответствовать пучность стоячей волны с максимальной амплитудой высокочастотных колебаний.

Следовательно, если в полость 7 подать расплавленный металл, он че- 60 рез отверстия, 9 попадает в зазор.

Удерживаясь в зазоре силами поверхностного натяжения в виде тонкой ленни постоянной толщины, расплав металла будет непрерывно распыляться под действием высокочастотных колебаний в жидкости с постоянной интенсивностью и образовывать порошок . высокой дисперсности и постоянного фракционного состава, сбор которого может быть осуществлен, например, в нижней части камеры 14.

Таким образом, положительный эффект, достигаемый при использовании предлагаемого способа и устройства для его осуществления сводится к сужению фракционного состава, увеличению дисперсности получаемого порошка и выхода высокодисперсных фракций, возможности управления процессом распыления.

Пример 1. Изготавливается порошок олова распылением расплава.

В качестве источников ультразвуковых колебаний используют два ультразвуковых диспергатора УЗДН-1.

Распыление расплава вели в следующем режиме:

Рабочая частота, кГц 35

Удельная акустическая мощность излучателя, Вт/см 100

Температура расплава, С 300, Получают несколько парти . порошка, причем каждой партии соответствует определенная высота зазора, которую измеряют с помощью микрометрнческого винта (на чертеже не показан) с ценой деления 0,01 мм. После распыления осуществляют ситовой анализ каждой партии и определяют ее фракционный состав. Форма получаемых частиц порошка контролируется с помощью металлографического микроскопа. Оценивается также интенсивность распыления порошка методом периодического отбора проб в процессе распыления расплава и их взвешивания. Диапазон изменения интенсивности определяется на основании пяти измерений. для получения сравнительных данных аналогичным испытанием подвергается одовянный порошок, .получаенный известным способом с использованием только основной ультразвуковой форсунки с насадкой, снабженной сменными сетками из меди с размером ячеек соответственно 20, 5 и 100 мкм. При этом параметры ультразвукового потока и температуру расплава сохраняют такими же, как и в предлагаемом способе.

Сопоставительный анализ данных испытаний показывает (см. таблицу), что процесс распыления по предлагаемому способу по сравнению с известным характеризуется большей интенсивностью распыления, при этом последняя по sceM направлениям практически постоянна, в то время как при извест ном способе изменяется на 3р-40%.

806259

Способы

Высота Размер зазора, ячейки эв сетки „ мкм

Преимущественная форма частиц

Диапазон изменения интенсивности рас пылензня, г/см.мнн .

Средний фракционный состав, вес.%

Размер частиц Р, мни

60-200 100-160 50»100 20-50 3-20 026,53-28,13

29, 63-30,76

2,0

Предлага 4ВЫй

Эллипти ческая близкая к сферической

1,5

8,0 12

9 5 72 18 5

1,0

33,2535,26

35,43-, -36,05

41,1042,11

0,75.

1 5 20 69 9 5

0,5

7,5 26,5 66

Известный

9 40 24 5 19

2,5 Каплеоб« разная

100 28,42-17 65.

13;22-20,09

13 . 17 43 - 21 6

20 9,65-17,,16 6 19 5 52 22 5

Формула изобретения бО

Наибольшей интенсивности распыления соответствует минимальная высота зазора между распыпивающими поверхностями. Кроме того, предлагаеьаюй способ характеризуется более узким фракционным составом, причем с уменьшением высоты зазора выход высокодисперсных фракций с формой частиц, близкой к сферической, увеличивается.

Пример 2. Изготавливается порошок сверхпластичного звтектического сплава В„. — Pд -S с содержанием компонентов Bi - 50 вес.Ъ, PВ

33 вес.%, Si — 17 вес.% и температурой плавления 96 С. Температура расплава при распылении составляет

150 С.

Как и в примере 1, осуществляют ситовой анализ порошка, определяют преимущественную форму частиц и интенсивность распыления сплава. Кроме того, контролируется отклонение содержания компонентов сплава в порошке от эвтектической концентрации по отношению к исходному (массивному) материалу металлографическим методом. Кроме того, косвенно оценивается показатель пластичности сплава, т.е. определяется сопротивление деформированию полученноГо

1. Способ получения металлических порошков, включающий распыление расплавленного металла в ультразву-. ковом поле, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования фракционного состава получаемых порошков и увели» чения выхода мелких фракций, ультрапорошка при прессовании последнего до уменьшения объема на 508.

Оказалось, что при распылении сплава предлагаемы способом, фракционный состав порошка сужается по сравнению с известным способом s два раза, причем максимальная дис« персность (3-20 мкм) соответствует минимальной толщине распыляемого слоя расплава (0,5-0,75 мм). При этом интенсивность распыления возрастает, а ее изменение в процессе распыления несущественно и составляет величину в пределах 5%, чего не наблюдается при получении порошка сплава В„ -P8-5 известным способом.

Таким образом, использование предлагаемого способа и устройства по сравнению с известными обеспечивают следующие преимущества: а) возможность регулирования фрак20 ционного состава получаемого порошка в процессе распыления; б) увеличение выхода высокодисперсных фракций", в) сохранения свойств исходного материала s частицах порошка при распылении сплавов; г) увеличение интенсивности распыления расплава и обеспечение ее стабильности в процессе получения порошка. звуковое поле создают двумя встречными асинфаэными потоками ультразвуковых колебаний с равными волновьвя параметрами.

2. Устройство для осуществлений способа по п. 1,включающее камеру, источник питания и ультразвуковую форсунку,снабженную излучателем колебаний и концентратором с распылительной насадкой, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что оно снабженодо806259

Составитель И. Киянский

Техред С. Беца Корректор M. Вигула

Редактор Г. Волкова

Заказ 120/17 Тираж 880 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 полнительной ультразвуковой форсун- кой, причем концентраторы основной и дополнительной Форсунок установлены с воэможностью перемещения вдоль общей оси, а рабочие поверхности их насадок расположены s гориэонтальной плоскости с зазором между ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 395172, кл. В 22 О 23/08, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

В 507366, кл. В 22 0 23/08, 1974.