Устройство для гидродинамического распыления расплавов

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХСПУБ ЛИК 09) 51)5 В ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ЕНИ 06. 9709/05,85Хар Бюл. Р 2 ЕСКОШейхалне С.Л. ТютЕ.Д. Орловьняков итонов, Ш.М в ойс 7 к ус идр С,И. Попел омаровских ов, Ф.И. П дин ел во ожни арон .762 орск ское стиль 1 е Тигра фита,пцифов вной олочка 8(56) Авт В 529005 Автор У 662259,224 (088.,8)ое свидетельство СССРВ 22 Г 9/08, 1975.свидетельство СССРВ 22 Г 9/08, 1978. 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДР РАСПЫЛЕНИЯ РАСПЛАВОВ(5 ) Изобретение относнтс вам для получения порошка мическим распылением распл изобретения - повышение н устройства в эксплуатации и форсунку 2 выполняют из их соединение между собой коническое (с конусностью 30 , обращенной вверх). О130254 ее крышка 4 выполнены из жаропрочной стали и рассчитаны на работу под давлением до 5,0 ИПа. 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 тигельи нагревали до 950 К. После этого 6в оболочку 3, герметично закрытуюкрышкой 4, через редуктор 5 нагнетали сжатый азот Под действием сжатого газа расплав подавался в форсунку2, обращенную наружу по отношению коболочке 3, и распылялся в виде факела. В связи с тем, что вокруг соединения форсунки с тиглем внутри оболочки создается атмосфера сжатогогаза, протекания жидкого металла непроисходит, 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 дежности устройства в эксплуатации.На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.Устройство включает тигель 1 9 ра" пылительную форсунку 2, оболочку 3 со съемной крышкой 4, соединенную через газоввод, рЕдуктор 5 с источником сжатого газаи нагреватель 6, установленный вокруг тигпя 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 обо" лочки из жаропрочной стали, а форсунки - из графита, конусность их соедио ЗО иения между собой составляет 3550 .Эксплуатация описанного устройства осуществляется при избыточном газовом давлении внутри оболочки по сравнению с внешней средой; величина избыточного давления регулируется на 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 распылительнуюфорсунку, обращенную наружу оболочки.Внешняя среда, в которую направляется факел распыпенных частиц, можетбыть произвольной (жидкой, газообразной либо вакуумируемой),При высокой рабочей температурепроисходит неодинаковое по величинетермическое расширение форсунки иоболочки, требующее принятия мер попредотвращению разгерметизации устройства, Как показали испытания,обычные резьбовые соединения в этомслучае не являются работоспособными.Выполнение рассматриваемого соединения шлифовыми с конусностью, обращенной вершиной вниз, обеспечивает егосамоуплотнение 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 окончании1302которого при охлаждении раэрушалпсь вследствие хрупкого излома.В других опытах, при увеличении канусности данного соединения до 40 т.е. до величины заведома большей, чем конус трения (по определению равный удвоенному углу трения Р =АгсТВ К, где К - коэффициент трения, оцениваемый нами для скольжения стали по графиту в неблагоприятных 10 условиях - при высокой температурео и давлении, величиной КО, 2 и 2 Ф с 23 ) разрушения форсунок не происходило, что позволило добиться их многократного использования, 15Шлифовое соединение Форсунки и . тигля, изготовленных иэ одного и тога же материала, может быть вынолнено с произвольной конусностью, но обращенной вверх, что обеспечивает О самоуплатнение этога соединенияпод действием тяжести тигля. Проведенные эксперименты полностью подтверждают возможность безотказной эксплуатации данного устройства гидродинамическага 25 распыления расплавав при соблюдении указанных конструктивных особенностей его выполнения.Ниже приведен конкретньй вариант выполнения и использования описанна га устройства.Тигель и форсунка выполнены из графита, их соединение между собой шлифовое коническое (с конусностью, равной 30, обращенной вершиной вверх)35 Оболочка и ее крышка выполнены иэ жаропрочной стали и рассчитаны на работу под давлением до 5,0 МПа. Соединение Фарсунки в нижней ее части с оболочкой, имеющей осевое отверс тие в днище, также шлифовое, коническое и самоуплотняющееся (его конусчость обращена вершиной вниз и равна 40 ) . Полный внутренний объем оболочки составляет 1 дм, полезный объем 45 тигля. - 0,6 дм диаметр выпускного отверстия форсунки - 0,4 мм, Кристаллизация распыленных капель осуществляется в камере-сборнике с контролируемой атмосферой. 50Данное устройство гидродинамического распыления расплавов позволяет получать партии порошков цветных металлов и сплавов с температуройплав ления до 1250 К. Например, при распылении расплавов алюминия его работа осуществлялась следующим образом. Исходный металл в слитках массой 1,0 кг 546 4загружали в тигель 1 и нагревали до950 К. После этого в оболочку Э; герметична закрытую крышкой 4, через редуктор 5 нагнетали сжатый азот подизбыточным давлением 2,5 ИПа. Поддействием газового давления расплавподавался в форсунку 2, обращеннуюнаружу оболочки, и распылялся з видеФакела с углам раскрытия 60-90.В результате бдного такого опытабыли получены порошки Фракций +0,080,25 мм в количестве 0,86 кг, осталь",ное - порошки и гранулы диаметром от0,25 до 0,08 мм. Удельный расход сжатого газа, приведенный к нормальнымусловиям с учетом его термическогорасширения до рабочей температурыусроиства, составил 7 р 5 дм /кг порошка, время распыления - 80 с,Для обоснования технико-зкономической эффективности описанного устройства па сравнению с известным былпроведен следующий эксперимент, состоящий иэ нескольких серий опытовраспыления алюминия.В трех опытах расплав подавалсяиз тигля в фарсунку пад напором2,5 М 1 а, причем соединение Фарсункис тиглем было выполнено с внешней металлической арматурой и дополнитель-но уплотнено огнеупорной замазкой. Вэтой контролькой серии работоспособность устройства распыления, близкого к известному, сохранялась лишь втечение короткого начального периодаего эксплуатации, после чего возникала течь. жидкого металла в соединении, и распыление расплава через Фарсунку прекращалась. Средний выход по.рошков и гранул Фракции +0,08- 0,8 ммсоставил менее 157; остальная частьметалча ушта в брак. При меньшем в 5 раэ напоре (0,5 ИПа). предусмотренном как максимальный режим подачи расплава в известном устройстве, частота подобных отказав в серии иэ 5 опьггов составила 207.Предлагаемое устройство в отличие от известного, дополнительно снабжен. ное оболочкой, позволяющей создать вокруг соединения форсунки с тиглем компенсирующую атмосферу сжатого газав процессе его эксплуатации отка. эов не допускало, Достоверность этого результата подтверждена серией ис, пытании, состоящей иэ 20 опытов рас-, пыления алюминия при значениях напоСоставитель И. КиянскийРедактор Н. Тимонина Техред Л,Сердюкова Корректор И. Муска Заказ 2565 Тираж 508 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, 3-35, Рауаская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1302546 6ра расплава от 0,25 МПа до 2,5 МПа, греваемый тигель, распылительную фор" а также большим количеством других сунку и источник сжатого газа, о тпрнмеров 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 распылительного обо- установлена в эаэре между тиглем и Рудования. оболочкой, при этом верхняя и нижняя10 части форсунки выполнены с коничес- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я кими участками, а в днищах тигля иоболочки выполнены конические отварсУстройство для гидродинамического тия, сопряженные с коническими участраспыления расплавов, включающее обо- ками форсунки.