Способ электроэрозионного диспергирования металлов и сплавов

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИСПУБЛИК 1/00 3(50 46 твенное д(088,8) видетельство Р 1/02, 1979 ГО .аГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(54 ) (57) СПОСОБ РЛЕКТРОЭРОЗИОН ДИСПЕРГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛА включающий загрузку частиц мате ла,подлежащего диспергированию, всосуд, заполненный рабочей жидкостью, возбуждение электрическихразрядов между частицами при перемешивании их потоком рабочей жидкостиподаваемой снизу вверх, вынос этимпотоком продуктов диспергирования исосуда и догруэку его частицами помере их расходования, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения безопасности и стабильностипроцесса, подачу частиц при загрузкеи догрузке осуществляют вместе с потоком рабочей жидкости.10 15 20 25 30 35 40 Изобретение относится к электроэрозионной обработке и может бытьиспользовано в порошковой металлургии при производстве порошков металлов и сплавов, оксидов и карбидов.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ электрозрозионногодиспергирования металлов, включающийзагрузку частиц металла в сосуд,заполненный рабочей жидкостью,осуществление в нем электрических разрядов между частицами при перемешивании их потоком рабочей жидкости,подаваемой снизу вверх, вынос этимпотоком продуктов диспергирования изсосда и догрузку его частицами помере их расходования.При этом.выделяющиеся газы также выносятся потоком жидкости вместе с продуктамидиспергирования через одно отверстие в крышке сосуда диспергирования, а догрузку частиц металла осуществляют через другое отверстие вего крышке Ц .Недостатком известного способаявляется то, что часть выделяющихсявредных и взрывоопасных газов водород при диспергировании алюминияв воде или продукты пиролиза придиспергировании металлов в жидкихуглеводородах) может выходить череззагрузочное отверстие сосуда и попадать в окружающий воздух. Это повышает опасность производства.Кроме того, при догрузке частиц онипадают в сосуд диспергированиясверху вниз и своим падением препятствуют нормальному перемешиванию слоя частиц в сосуде,утрамбовывая его.При этом стабильностьэлектрических разрядов нарушаетсяи возникают короткие замыкания вразрядной цепи по частицам.Цель изобретения - повышениебезопасности и стабильности процесса,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу электроэрозионного диспергирования металлов .и сплавов, включающему загрузку частиц металла или сплава,подлежащего диспергированию, в сосуд,заполненный рабочей жидкостью,возбуждение электрических разрядовмежду частицами при перемешиванииих потоком рабочей жидкости, подаваемой снизу вверх, а также выносэтим потоком продуктов диспергирования из сосуда и догрузку его частицами по мере их расходования,подачу частиц металла или сплавав сосуд при загрузке и догрузке осуществляют вместе с потоком рабочейжидкости.Осуществление подачи частиц всосуд диспергирования при его за,грузке и догрузке вместе с потоком рабочей жидкости по трубопроводуподачи рабочей жидкости позволяетотказаться от загрузочного отверстияв крышке сосуда, что исключает выделение через это отверстие вредныхи взрывоопасных газов, образующихсяв сосуде в процессе диспергирования,Тем самым повышается безопасностьпроизводства. Частицы, поступающиев сосуд снизу вверх вместе с потоком жидкости, уже не препятствуютперемешиванию слоя частиц, находящихся в сосуде, и не утрамбовываютего, а наоборот, способствуют перемешиванию, так как имеют кинетическую энергию, направленную противсилы тяжести, Этим достигается исключение утрамбовки слоя частиц иповышается стабильность процесса засчет исключения коротких замыканийпо частицам и сбоев электрическихразрядов.,На чертеже изображено устройстводля осуществления предлагамеогоспособа.П р и м е р 1. С помощью устройства,изображенного на чертежеосуществляют электроэрозионноедиспергирование одного из металловили сплавов, указанных в таблице.Устройство состоит из герметичногодиэлектрического сосуда 1, расширяющегося кверху. Вдоль наклонныхстенок сосуда в него введены черезуплотнения два электрода 2 из алюминиевых полос шириной 100 ммРасстояние 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 3для отвода рабочей жидкости с взве.шенными в ней продуктами диспергирования и с пузырьками выделяющегося газа. В днище сосуда 1 имеется1 45 .отверстие с присоединенной к немутрубой 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 электро- приводу (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, име ющему объем, 0,6 м и снабженномугерметичной крышкой 10. В нижней конической стенке бункера 9 имеются, 300 отверстий ф 2 мм. К сосуду 5 присоединен трубопровод 11 от на соса подачи рабочей жидкости (непоказан) 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-, це. Частицы имеют любую форму и размеры от 0,1 мм (по толщине) до 20 мм (по длине). Средний размер частиц указан в таблицеЧастицы 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 11При пульсациях периодически (раз в минуту) расход воды кратковременно (на 5-10 с) увеличивают до величины й= 10 м /ч,3 а в остальное время расход составляет величину Я, указанную в таблице. Частицы, подаваемые питателем 6 в сетчатую коробочку В, засасываются потоком воды в трубу 4 как при расходе воды О, так и при расходе ц 1, По трубе 4 частицы транспортируются потоком воды вверх и поступают вместе с ней в сосуд 1.Врасширяющемся 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 Я слой частиц в сосуде 1 интенсивно перемешивается,переходя в состояние фонтанирующего слоя. При этом в центре сосуда 1 частицы движутся вверх, а унаклонных электродов, где скоростьпотока ниже, опускаются, совершая 5, циркуляцию в сосуде. При заполнениичастицами металла нижней части сосуда 1 в нем происходят электрические разряды по цепочкам из частиц,замыкающих электрическую цепь междуэлектродами. Электрические разряды10в жидкости осуществляют электроэрозионное диспергирование металла частиц и электродов 2, Образующийся высокодисперсный порошок металла, а также гель гидрата окиси алюминия15и пузырьки водорода, образующегосяв результате химического взаимодействия высокодисперсного алюминияс водой, выносятся потоком воды изсосуда 1 по трубопроводу 3. Этусмесь направляют на разделение жидкости и газа в сосуд-отстойник (непоказан.), Затем порошок с гидратомокиси алюминия отделяют от водыфильтрацией, а воду возвращают позамкнутому контуру в сосуд 5, Послеэтого выщелачивают из полученнойпасты гидрат окиси алюминия с помощью 10-ного раствора едкого кали.Полученный порошок отфильтровывают З 0 до раствора и промывают горячейводой. В результате получают чистыйпорошок металла или сплава со сферической формой частиц, имеющих размеры 0,01-10 мкм. По мере дисперги .рования размеры частиц исходного металла в сосуде 1 постепенно умень"шаются. При этом размеры отдельныхчастиц становятся столь малы, чтоони подхватываются потоком воды в 40 сосуде 1 и выносятся из него вместес продуктами диспергирования, Впоследствии их улавливают, отделяютот рабочей жидкости и отправляют напереплавку как отходы. Количествоотходов невелико. Так, при размерахвыносимых частиц в 10 раз меньшихразмера исходных частип ксаичествоотходов составляет " 0,1%. Но мерерасходования металла в сосуде 1 онпополняется новыми порциями частицчерез трубопровод 4. Для этого устройство управления электроприводомшнека 7 сблокировано с генераторомэлектропитания электродов 2 так,чтоэлектропривод включается автоматически в момент уменьшения нагрузки на генератор при уменьшенииколичества металла в сосуде 1 в ходеработы и включается при достиженииоптимальной нагрузки на генератор.60 По мере эрозионного износа концовэлектродов 2 их подают в сосуд 1с помощью подпружиненных толкателей(не показаны). Параметры и результаты экспериментов сведены в таб лицу.1060379 ттт ею а Г а1 1 1 2 . 3 Пример Металл Сталь1 Х 18 Н 9 Т А 1 Расход жидкости о, м/ч 4 10 Средний размер исходных частиц,мм 5 138 5 138 Скорость подачи частиц, кг/ч 20,2 12,5 15,1 14,1 86 9,4 Производительность диспергирования, кг/ч 15 12 20 85 Количествоотходов,Ъ 0,8 0,8 0,8 Удельныеэнергозатратына диспергирование, кВт ч/кг 20 15 2521,4 3,5 Составитель М. КлимовскаяТехред Л.Микеш Корректор А. Ильин Редактор М. Бандура Тираж 1106 .Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 9923/13 Филиал ПЙП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 П р и м е р 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 я =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 (1031 примесью порошка алюминия. Он не нуждается в выщелачивании, Результаты эксперимента сведены в табли- цуе Таким. образом, предлагаемый способ позволяет повысить безопасностьпроизводства за счет исключения выделения в атмосферу нроизводственП р и м е р 3. С помощью устройства, изображенного на чертеже,диспергируит вольфрам в керосинес получением карбида вольфрама.Для этого берут 1 т вольфрамовойстружки. Все операции осуществляютаналогично примеру 1, с тем отличием, что в качестве рабочей жидкости используют керосин, а электроды выполнены из вольфрамовыхпластин, Диспергирование осуществляют при постоянном перемешиваниичастиц вольфрамовой стружки в фонтанирующем слое в сосуде 1 при постоянном расходе жидкости ц, = б м/ч 15 Газ пульсаций). В результате получают порошок карбида вольфрама спримесью (до 20 вес,Ъ) порошкавольфрама. Результаты экспериментасведены в таблицу. ного помещения вредных и взрывоопас-,ных газов из сосуда диспергированияи повысить стабильность процессадиспергировання,