Mašina za atomizaciju vode s metalnim prahom od 100 – 400 mesh

Prah pripremljen vakuumskom atomizacijom zraka ima prednosti visoke čistoće, niskog sadržaja kisika i fine veličine čestica praha. Nakon godina kontinuiranih inovacija i poboljšanja, tehnologija vakuumske atomizacije zraka razvila se u glavnu metodu proizvodnje visokoučinkovitih metalnih i legurnih prahova te je postala vodeći faktor u podršci i promociji istraživanja novih materijala i razvoja novih tehnologija. Urednik je predstavio princip, proces i opremu za mljevenje praha vakuumske atomizacije zraka, te analizirao vrste i upotrebu praha pripremljenog vakuumskom atomizacijom zraka.

Metoda atomizacije je metoda pripreme praha u kojoj brzo pokretna tekućina (atomizirajući medij) udara ili na drugi način razbija metalnu ili legurnu tekućinu u fine kapljice, koje se zatim kondenziraju u čvrsti prah. Atomizirane čestice praha ne samo da imaju potpuno isti homogeni hemijski sastav kao i data rastopljena legura, već i zbog brzog skrućivanja pročišćavaju kristalnu strukturu i eliminiraju makrosegregaciju druge faze. Uobičajeno korišteni medij za atomizaciju je voda ili ultrazvuk, što se naziva atomizacija vodom i atomizacija plinom. Metalni prahovi pripremljeni atomizacijom vodom imaju visok prinos i ekonomičan prinos, a brzina hlađenja je brza, ali prahovi imaju visok sadržaj kisika i nepravilnu morfologiju, obično pahuljice. Prah pripremljen ultrazvučnom tehnologijom atomizacije ima malu veličinu čestica, visoku sferičnost i nizak sadržaj kisika, te je postao glavna metoda za proizvodnju visokoučinkovitih sferičnih metalnih i legurnih prahova.

Tehnologija vakuumskog topljenja pod visokim pritiskom i atomizacije gasom integriše tehnologiju visokog vakuuma, tehnologiju topljenja na visokim temperaturama, tehnologiju visokog pritiska i velike brzine gasa, i proizvedena je kako bi zadovoljila potrebe razvoja metalurgije praha, posebno za proizvodnju visokokvalitetnih legura koje sadrže aktivne elemente u prahu. Ultrazvučna/gasna atomizacija i tehnologija pulverizacije je nova tehnologija brzog očvršćavanja. Zbog velike brzine hlađenja, prah ima karakteristike profinjenosti zrna, ujednačenog sastava i visoke rastvorljivosti u čvrstim materijama.

Pored gore navedenih prednosti, metalni prah proizveden vakuumskim topljenjem pod visokim pritiskom gasne atomizacije ima sljedeće tri karakteristike: čist prah, nizak sadržaj kisika; visok prinos finog praha; visoka sferičnost izgleda. Strukturni ili funkcionalni materijali napravljeni od ovog praha imaju mnoge prednosti u odnosu na konvencionalne materijale u pogledu fizičkih i hemijskih svojstava. Razvijeni prahovi uključuju prah superlegure, prah legure za termičko prskanje, prah legure bakra i prah nehrđajućeg čelika.

1 Proces i oprema za mljevenje praha vakuumskom atomizacijom zraka

1.1 Proces mljevenja praha vakuumskom atomizacijom zraka

Metoda pulverizacije vakuumskom atomizacijom zraka je novi tip procesa razvijen u industriji proizvodnje metalnog praha posljednjih godina. Ima prednosti lake oksidacije materijala, brzog kaljenja metalnog praha i visokog stepena automatizacije. Specifičan proces je da se nakon što se legura (metal) otopi i rafinira u indukcijskoj peći, rastopljeni metalni fluid ulijeva u smjesu toplinske izolacije i ulazi u vodeću cijev i mlaznicu, a tok rastopljenog metala se atomizira protokom plina pod visokim pritiskom. Atomizirani metalni prah se stvrdnjava i taloži u atomizacijskom tornju, te pada u spremnik za sakupljanje praha.

Oprema za atomizaciju, ultrazvuk za atomizaciju i protok metalne tečnosti su tri osnovna aspekta procesa atomizacije gasa. U opremi za atomizaciju, ubrizgani ultrazvuk za atomizaciju ubrzava i interaguje sa tokom ubrizgane metalne tečnosti kako bi formirao polje protoka. U ovom polju protoka, tok rastopljenog metala se prekida, hladi i očvršćava, čime se dobija prah sa određenim karakteristikama. Parametri opreme za atomizaciju uključuju strukturu mlaznice, strukturu katetera, položaj katetera itd., gas za atomizaciju i njegovi procesni parametri uključuju ultrazvučna svojstva, pritisak ulaznog vazduha, brzinu vazduha itd., a protok metalne tečnosti i njegovi procesni parametri uključuju svojstva protoka metalne tečnosti, pregrijavanje, prečnik protoka tečnosti itd. Ultrazvučna atomizacija postiže svrhu podešavanja veličine čestica praha, raspodjele veličine čestica i mikrostrukture podešavanjem različitih parametara i njihovom koordinacijom.

1.2 Oprema za pulverizaciju vakuumskom atomizacijom zraka

Trenutna oprema za vakuumsko atomiziranje i pulverizaciju uglavnom uključuje stranu i domaću opremu. Oprema proizvedena u inostranstvu ima visoku stabilnost i visoku preciznost upravljanja, ali su troškovi opreme visoki, kao i troškovi održavanja i popravke. Domaća oprema je niska, troškovi održavanja su niski, a održavanje je jednostavno. Međutim, domaći proizvođači opreme uglavnom ne vladaju osnovnim tehnologijama opreme kao što su mlaznice za atomizaciju i procesi atomizacije. Trenutno, relevantni strani istraživački instituti i proizvodna preduzeća strogo drže tehnologiju u tajnosti, a specifični i industrijalizirani parametri procesa ne mogu se dobiti iz relevantne literature i patenata. Zbog toga je prinos visokokvalitetnog praha prenizak da bi bio ekonomičan, što je ujedno i glavni razlog zašto moja zemlja nije bila u mogućnosti industrijski proizvesti visokokvalitetni prah iako postoji mnogo proizvodnih i naučnoistraživačkih jedinica za aerosolni prah.

Struktura uređaja za ultrazvučno atomiziranje i pulverizaciju sastoji se od sljedećih dijelova: indukcijska peć za topljenje srednje frekvencije, peć za zadržavanje, sistem za atomizaciju, rezervoar za atomizaciju, sistem za sakupljanje prašine, ultrazvučni sistem za dovod, sistem za hlađenje vodom, kontrolni sistem itd.

Trenutno se različita istraživanja o aerosolizaciji uglavnom fokusiraju na dva aspekta. S jedne strane, proučavaju se parametri strukture mlaznice i karakteristike mlaza. Svrha je dobiti odnos između polja protoka zraka i strukture mlaznice, tako da ultrazvuk dostigne brzinu na izlazu iz mlaznice dok je brzina ultrazvučnog protoka mala, te pružiti teorijsku osnovu za dizajn i obradu mlaznice. S druge strane, proučavan je odnos između parametara procesa atomizacije i svojstava praha. Cilj je proučiti utjecaj parametara procesa atomizacije na svojstva praha i efikasnost atomizacije na osnovu specifičnih mlaznica kako bi se optimizirala i usmjerila proizvodnja praha. Jednom riječju, poboljšanje produktivnosti finog praha i smanjenje potrošnje plina vodi smjer razvoja tehnologije ultrazvučne atomizacije.

1.2.1 Različite vrste mlaznica za ultrazvučnu atomizaciju

Atomizirajući plin povećava brzinu i energiju kroz mlaznicu, čime se efikasno razbija tekući metal i priprema prah koji ispunjava zahtjeve. Mlaznica kontrolira protok i obrazac protoka atomiziranog medija i igra ključnu ulogu u nivou efikasnosti atomizacije i stabilnosti procesa atomizacije, te je ključna tehnologija ultrazvučne atomizacije. U ranom procesu atomizacije plinom, općenito se koristila struktura mlaznice sa slobodnim padom. Ova mlaznica je jednostavnog dizajna, nije je lako blokirati, a proces upravljanja je relativno jednostavan, ali njena efikasnost atomizacije nije visoka i pogodna je samo za proizvodnju praha veličine čestica od 50-300 μm. Kako bi se poboljšala efikasnost atomizacije, kasnije su razvijene restriktivne mlaznice ili čvrsto povezane atomizirajuće mlaznice. Uska ili restriktivna mlaznica skraćuje udaljenost leta plina i smanjuje gubitak kinetičke energije u procesu protoka plina, čime se povećava brzina i gustoća protoka plina koji interaguje s metalom i povećava prinos finog praha.

1.2.1.1 Obodna prorezna mlaznica

Ultrazvuk visokog pritiska ulazi u mlaznicu tangencijalno. Zatim se izbacuje velikom brzinom formirajući vrtlog.