Установка для гидродинамического распыления расплава

(19) (1 И 5 И 4 В 22 Г 9/08 АНИЕ ИЭОБРЕТ ехнического решения сост то в установке, включающ ый в герметичном корпусе ый с пневмовакуумной сис реваемый тигель, в донно ит в том, й размещен- и соединенемой обо- части которого установлены распылительныефорсунки, перед входом в форсунки.образована промежуточная камера,соединенная с полостью тигля отверстием. После получения расплава втигле он поступает в промежуточнуюкамеру, из которой через форсункипопадает в камеру распыления. Дляобеспечения дозированной подачи.расплава над промежуточной камерой вполости тигля с воэможностью осевогоперемещения установлен вертикальныйполый стержень, который, отсекаярасплав в,.промежуточной камере, обеспечивает подвод к нему рабочего давления от пневмовакуумной системы дляее полного опорожнения от расплава,обеспечивая такжепродувку форсунок,3 з.п, ф-лы, 2 ил 1 табл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСП 11 ЛЕНИЯ РАСПЛАВА(57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения порошковраспылением расплавов металлов. Цельизобретения - расширение технологических возможностей, повышение надежности работы установки и улучшение качества конечного продукта засчет обеспечения регулировки режимовраспыления. Сущность предлагаемого ФИф13Р;1, .Изобретение относится к порошковойметаллургии, н частности к устройствам для получения порошков распылением расплавов,металлов.Цель изобретения - расширениетехнологических возможностей, повышение надежности работы установки иулучшение качества конечного продуктаэа счет обеспечения регулировки режимов распыления непосредственно в зоне форсунок,На фиг,1 изображена установка,разрез, первый вариант;на фиг,2 - то же, второй вариант, 15Установка включает герметичныйкорпус 1, в котором размещен тигель2 для расплава 3, снабженный нагрева.телем 4, В донной части тигля 2 установлены одна или несколько распылительных форсунок 5, соединяющих полость тигля 2 с распылительной камерой 6, Корпус 1 сверху закрыт съемной крышкой 7, на которой закреплентеплоотражательный экран 8Боковая25поверхность 9 корпуса 1 снабжена водоохлаждаемой рубашкой 10 и соединена через теплоиэолирующую прокладку11 с донной частю 12, снабженнойнагревателем 13, К полостям корпуса1 и камеры 6 подключены автономныетрубопроводы пневмовакуумной системы 14, В полость тигля 2 через герметиэирующее уплотнение 15 в крышке 7введен с воэможностью осевого переме 35щения вертикальный полый (трубчатый)стержень 16. Полость 17 стержня 16соединена с пневмовакуумной системойлибо через автономный трубопровод 18,(см,фиг.1) , либо через посредство 40полости корпуса 1 и радиального отверстия 19 в стержне 16 (см.фиг,2)В нижней части тигля 2 образованапромежуточная камера 20, ограниченнаялибо внутренней поверхностью нижней 45части тигля 2 и горизонтальной перегородкой 21 (фиг,1), либо дном тигля2 и стенками расширяющейся нижнейчасти внутренней полости 17 стержня16 (фиг,2), Для стока остатков расплава 3 перегородка 21 и дно тигля2 могут быть выполнены с уклоном кцентру. В перегородке 21 выполненоцентральное отверстие 22. В неговведен стержень 16, имеющий в зоне 55отверстия 22 поверхность 23 переменного диаметра, например коническую,сферическую и тп. Во втором варианте исполнения устройства (фиг,2) прималом диаметре стержня 16 для повышения надежности перекрытия зоны входа расплава 3 в Форсунку 5 стержень16 выполняют расширенным книзу. Промежуточная камера 20 соединяется вэтом случае с полостью тигля 2 черезкольцевой зазор 24 между нижним торцом стержня 16 и дном тигля 2. Внижней части камеры б закреплен.,съемный сборник 25 для порошка.Установка работает следующим образом.При опущенном до упора стержне 16производят загрузку металла в тигель2, закрывают корпус 1 крышкой 7, герметизируют и вакуумируют полостикорпуса 1 распылительной 6 и промежуточной 20 камер, Включают нагреватель 4, подвод охлаждающего агентав рубашку 10 и расплавляют металл,При достижении в расплаве 3 рабочей температуры, превышающей температуру плавления металла примерно нао50 С, производят выдержку, необходимую для дегазации и повышения качества металла, и включают нагреватель 13.После нагрева донной части 12окорпуса 1 на 5 - 10 С выше температуры плавления металла, в полостькорпуса 1 подают под рабочим давлением сжатый инертный гаэ. В зависимости от требований к чистоте конечного продукта а распылительной камере 6 может быть остановлен вакуумили произведено заполнение ее инертным газом под атмосферным давлением.Приподнимая стержень 16, регулируютсечение отверстий 22 или 24 и, соответственно, подачу расплава 3 из полости тигля 2 в промежуточную камеру20, Привод перемещения стержня 16 непоказан, Одновременно нагревателем13 регулируют величину нагрева расплава 3 в камере 20 и контактирующейс донной частью 12 форсунки 5, необходимую для формирования порошказаданной формы и дисперсности, Расплав 3 под напором переходит черезраспылительную форсунку 5, диспергируется и охлаждается в камере 6.Изменением сечения отверстий 22или кольцевого зазора 24 компенсируют влияние гидростатического напорарасплава 3 на величину расхода расплава 3 через форсунку 5, 1388183ЗО Полученный порошок собирают всборнике 25,При необходимости порционногораспыления догрузки тигля 2 выУ5грузки порошка и других операциях,требущих остановки распыления, стержень 16 опускают до упора в перегородку 21, герметично перекрываяотверстие 22. При исполнении стержня 16 с радиальным отверстием 19(фиг,2) полное перекрытие кольцевогозазора 24 производят только для обеспечения порционного (дискретного)распыления и остановки процесса, 15Регулировка взаимосвязей режимовраспыления за счет изменения температуры расплава 3 в промежуточнойкамере 20, его давления и расходачерез форсунку 5 с целью полученияоднородного по фракционному составуи форме порошка может быть осуществлена с помощью АСУТП,После окончания распыления опускают стержень 16 до упора в перегородку 21 или дно тигля 2 и продолжают подачу рабочего давления в промежуточную камеру 20 до ее полногоопорожнения от расплава 3, обеспечивая продувку форсунки 5.Такое решение позволяет нри вертикальном перемещении стержня изменять кольцевой зазор между наружнойповерхностью стержня и кромкой отверстия в перегородках. Тем самымпри прочих равных условиях изменяютколичество расплава, поступающего впромежуточную камеру, и соответственно его скорость в форсунках, определяющую дисперсность и форму распыляе 40мых частиц. При порционной разливкеперемещением стержня до упора в перегородку можно полностью перекрытьподачу расплава к форсункам, исключиввытекание расплава через форсункипод действием гидростатического напора при отключенном рабочем давлениив тигле, Для удаления (выдувания) остатков расплава из промежуточной камеры для предотвращения забиванияфорсунки при остановке процесса распыления камера связана с пневмовакуумной системой через полость тигля.В другом варианте предложенногоустройства промежуточная камера образована дном тигля и стенками внутренней полости вертикального стержня, В этом случае отверстием, связывающим промежуточную камеру с полостью тигля, является кольцевойзазор между нижней кромкой стержняи дном тигля. Вертикальным перемещением стержня изменяют сечение зазоравплоть до полного его перекрытия приупоре в дно тигля, Для обеспеченияпрочности корпуса при высоких сочетаниях давлений и температур и одновеменном исключении охлаждения расплава в зоне формирования факелараспыления боковая часть корпуса выполнена водоохлаждаемой, а контактирующая с форсунками донная частьобогреваемой.Вариант установки на фиг, болеенадежен и гибок в эксплуатации, нафиг.2 - проще по конструкции.П р и м е рУстановка для гидродинамического распыления олова выполнена с тиглем 2 емкостью 1 О л, объемкорпуса при этом составляет 29 л,Тигель 2, форсунка 5 и стержень 16выполнены из коррозионностойкой стали. Стержень 16 изготовлен из трубкидиаметром 12 х 2 мм. Один из концовтрубки развальцован до сферическойформы с максимальным диаметром больше диаметра отверстия 22 в перегородке 21 , Вокруг тигля 2 на теплои электроизолирующих бусинках установлен нагреватель 4 из нихромовойпроволоки диаметром 2 мм. Обогреваемая донная часть 2 изготовлена изжаропрочной стали и снабжена нихромовым нагревателем 13 с диаметром проволоки 1,4 мм. Соединение доннойчасти 12 с боковой водоохлаждаемойповерхностью корпуса 9 осуществленочерез прокладку 11 из асбеста, пропитанного тальком. Все соединения ивводы выполнены герметичными,.При распылении алюминия и егосплавов тигель 2, стержень 16 и форсунку 5 изготавливают из графитаили корунда,Предлагаемая установка позволяетполучать партии порошков цветных металлов и сплавов с температуройплавления до 1250 К.При распылении олова и его сплавов исходный металл в слитках илигранулах общей массой до 1 О кг загружали в тигель 2, герметизироваликорпус 1 и камеру 6, вакуумироваливнутренние полости до абсолютногодавления 1,3 - 1,5 Па и разогревалинагревателем 4 до температуры расплава 555 К. При этом происходит дега4249,9 29 34 0 12 0,28 2.2 54,2 1522,8 Алюминий зация расплава и повышение его чистоты, Затем разогревали донную часть 12 до температуры 510 К, подавали аргон в камеру 6 распыления до давления 101 кПа и в корпус 1 под избыточным давлением 1,2 МПа, Стержнем 16 регулировали сечение отверстия 22, обеспечивая требуемую фракцию и Форму порошка Под действием газа расплав 3 поступал под напором в форсунку 5 и диспергировался, застывая в порошок. По такой же методике были получены порошки алюминия и его сплавов с цинком. Результаты опытов и анализ свойств порошков, полученных на предложенной установке и на известной,приведены в таблице (в числителе дроби указаны данные, полученные на предложенной установке, в знаменателе - на известной).Как следует из таблицы, порошки, полученные на предложенной установке, отличаются более высоким качеством: однородностью по гранулометрическому составу, пониженным количеством примесей кислорода). Опыты подтвердили высокую надежность работы предложенной установки: за время испытаний (около 20 опытов) не было отказов, В то же врЕмя при аналогичном количестве, опытов на известной установке дважды наблюдались случаи застывания металла в форсунке и разливочном отверстии35 тиглях, загустение расплава в форсунке приводило к изменениям формы и размеров частиц порошка,Расширены технологические возможности установки: изготовленный образец позволял распылять партии металла до 10 кг против 2-3 кг по известному, что объясняется исключением 83 6вытекания металла через форсунки предложенной установки при отсутствии рабочего давления под действием гидростатического напора, На предложенной установке получены партии порошков с более высокой дисперсностью (см,табл.) и стабильной Формой частиц,Формула изобретения 1.Установка для гидродинамического распыления расплава, содержащая обогреваемый тигель, размещенный в герметичном соединенном с пневмовакуумной системой корпусе, распыли- тельные форсунки, камеру распыления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, повышения надежности работы установки и улучшения качества конечного продукта, она снабжена вертикальным полым стержнем, установленным по оси тигля с возможностью осевого перемещения и соединенным с пневмовакуумной системой.2. Установка по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена горизонтальной перегородкой с осевым отверстием, установленной в нижней части тигля, а вертикальный полый стержень в зоне отверстия выполнен с переменным наружным диаметром,3. Установка по п.1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что нижняя часть полого вертикального стержня выполнена конической.4, Установка по п.1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что боковые стенки корпуса тигля выполнены водоохлаждаемыми, а донная часть обогреваемой.1388183 Составител Техред Л.С Г.Коломейюкова Коррект едакто хан ешетни Заказ 153 дписно НИИПИ Г еламосква 11303 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. 11 роектпая,ираж 740ударственноизобретенийЖ, Ра комитета и открыти ская наб