Установка для переработки вьюнообразной стружки в порошок

 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть применено в установках для переработки вьюнообразной стружки в порошок методом плазменного диспергирования. Целью изобретения является увеличение производительности установки за счет повышения выхода годного. Вьюнообразную стружку формуют в полый цилиндрический пакет. С помощью плазменной струи пакет стружки разрезают на две половины с одновременным диспергированием стружки в зоне реза в металлический порошок. затем полученные половины пакета сближают между собой и плазменной струей диспергируют зону стыка. Далее цикл повторяется. Для повышения выхода годного перед диспергированием наружную поверхность пакета стружки локально оплавляют дополнительной плазменной струей до сварки отдельных элементов стружки между собой. В результате повышается производительность устройства. 1 з.п.ф-лы. 3 ил.

СОК З СОВГ СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕ СГ1УБЛИК (ч)s В 22 Е 9/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (2 1) 472 1872 /02 (22) 24.07.89 (46) 15.08.91. Бюл. ¹ 30 (75) А. Н. Асонов и И. О. Некрасов (53) 621.762.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1202158, кл. В 22 F 9/14, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1372755, кл, В 22 Е 9/14, 1987. (54) УСТАНОВКАДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ВЬЮНООБРАЗНОЙ СТРУЖКИ B ПОРОШОК (57) Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть применено в установках для переработки вьюнообразной стружки в порошок методом плазменного диспергирования, Целью изобретения является увеличение производительности устаИзобретение относится к порошковой металлургии, а более конкретно к получению металлического порошка путем распыления отходов металлообработки в виде стружки с помощью плазменной струи или дуги.

Известна установка для получения металлического порошка, содержащая механизм загрузки, корпус, плазматрон и механизмы вращения и осевого перемещения перерабатываемого материала.

В этой установке торец заготовки в виде цилиндрического стержня нагревают помощью плазматрона и механизмом вращения вращают заготовку со скоростью

200 — 300 об/с, а механизмом перемещения перемещают ее навстречу плазменной струе, при этом образующийся на торце заготовки расплав отрывается от заготовки в виде мелких капель за счет центробежной силы.

„„®IJ„„1671153 АЗ новки эа счет повышения выхода годного.

Вьюнообразную стружку формуют в полый цилиндрический пакет. С помощью плазменной струи пакет стружки разрезают на две половины с одновременным диспергированием стружки в зоне реза в металлический порошок. Затем полученные половины пакета сближают между собой и плазменной струей диспергируют зону стыка. Далее цикл повторяется. Для повышения выхода годного перед диспергированием наружную поверхность пакета стружки локально оплавляют дополнительной плазменной струей до сварки отдельных элементов стружки между собой. В результате повышается производительность устройства, 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Недостатком этой установки является необходимость быстрого вращения заготовки, что сопряжено со сложной конструкцией механизмов вращения и осевого перемещения. Кроме того, на этой установке невозможно перерабатывать рыхлые, т. е. непрочные заготовки, которые могут разрушиться под воздействием центробежной силы, Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для получения металлического порошка из отходов металлообработки в виде стружки, содержащая механизм загрузки стружки, устройство для ее формования в полый цилиндрический пакет, включающее корпус с проходной и тупиковой кольцевыми камерами и механизмами вращения и осевого перемещения пакета, а также размещенный в полости кольцевых камер плазматрон для плазмен1671153

15

25

35

45

55 ной резки и диспергирования пакета в порошок.

Установка работает следующим образом.

Проходную и тупиковую камеры заполняют стружкой. Механизмом осевого перемещения стружку уплотняют путем сжатия ее вдоль оси камер. В процессе заполнения камер и уплотнения стружки иэ нее формуется полый цилиндрический пакет, который расположен одновременно в проходной и тупиковой камерах и в зазоре между ними.

С помощью плаэматрона, расположенного внутри полого пакета напротив зазора между проходной и тупиковой камерами, генерируют плазменную дугу. Механизмом вращения вращают пакет, при этом плазменная дуга разрезает его в плоскости перпендикулярно оси пакета. За счет газпдинамических сил плазменной дуги расплав из зоны реза выдувается и распыляется, Расплавленные частицы через отверстие в корпусе вылетают в окружающее пространство или кристаллизатор, где происходит их охлаждение. После поворота пакета на 360 плазменная дуга разрезает его на две части: одна часть находится в проходной камере, а другая в тупиковой камере.

Между частями образуется зазор, равный ширине реза. Образовавшиеся части пакета механизмом осевого перемещения сближают навстречу друг другу до упора и продолжают процесс распыления.

Недоста1ком этой установки является низкая производительность при распылении рыхлых пакетов, так как под воздействием газодинамических сил плазменной дуги проигходит отрыв нерасплавленных частиц стружки, которые слабо сцеплены с пакетом, Оторвавшиеся элементы стружки перекрывают выходное отверстие в корпусе через которое вылетает получаемый порошок, что приводит к образованию "козла" и прекращению процесса распыления.

Кроме того, трудно заполнять камеры вьюнообраэной стружкой, представляющей собой длинные перепутанные пряди, Цель изобретения — увеличение производительности установки эа счет повышения выхода годного, Указанная цель достигается тем, что установка для переработки вьюнообразной стружки в порошок, содержащая механизм загрузки, устройство для ее формования в полый цилиндрический пакет, включающее корпус с проходной и тупиковой камерами и механизмами вращения и осевого перемещения пакета, а также размещенный в полости кольцевых камер плазматрон для плазменной резки и диспергирования пакета в порошок, снабжена дополнительным плвзматроном для оплавления наружной поверхности пакета перед диспергированием, смонтированным в корпусе устройства для формовки стружки, при этом оси сопел плаэматрона оплавления и диспергирования пакета расположены в одной плоскости.

Механизм загрузки стружки выполнен в виде вращаемого от привода намоточного барабана, установленного в имеющей форму полого цилиндра загрузочной камере, при этом на наружной рабочей поверхности барабана предусмотрены продольные ребра, а загрузочная камера выполнена с расположенными по винтовой линии сквозными пазами на ее боковой стенке, снабжена серповидными направляющими элементами, шарнирно закрепленными в этих пазах, и скреплена с корпусом устройс1ва для формования стружки со стороны проходной камеры.

Известна установка, в которой используется плазматрон оплавления, например, при механической обработке заготовок резанием. B этом случае за счет локального оплавления заготовки непосредственно в плоскости резания снижается усилие резания, т, е. механическое воздействие на резец.

В предлагаемой установке плазматрон оплавления сваривает между собой элементы стружки на поверхности распыляемого пакета, вследствие чего предотвращается их отрыв.

С помощью механизма загрузки вьюнообразную стружку, представляющую собой длинные пряди, ориентируют так, чтобы пряди располагались по окружности напротив входного отверстия проходной камеры, и в таком ориентированном положении пряди перемещают в проходную камеру. За счет применения механизма загрузки снижается трудоемкость заполнения вьюнообразной стружкой проходной и тупиковой камер, Плаэматрон оплавления оплавляет наружную поверхность рыхлого пакета, при этом отдельные элементы стружки свариваются между собой, в результате предотвращается их отрыв в процессе распыления.

На фиг. 1 приведен механизм загрузки, продольный разрез; на фиг, 2 — то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — установка для переработки вьюнообразной стружки в порош к, продольный разрез.

Механизм загрузки состоит из загрузочной камеры 1, внутри ко1орой расположен намоточный барабан 2, снабженный продольными ребрами 3. В боковой стенке загрузочной камеры по винтовой линии

1671153

10

55 выполнены сквозные пазы 4, в которых расположены подпружиненные серповидные направляющи элементы 5, Устройств: для формования стружки в полый цилиндрический пакет (фиг, 3) состоит из корпуса 6, тупиковой камеры 7, проходной камеры 8, пустотелой консоли 9, плазматрона 10 распыления, плазматрона

11 оплавления и механизмом вращения и осевого перемещения, включающих вал 12 вращения, ходовой винт 13 с гайкой 14, кольцом 15 и толкателем 16, ходовой винт

17 с гайкой 18, кольцом 19 и толкателем 20 (вал вращения 12, ходовой винт 17, гайка 18, кольцо 19 и толкатель 20 на фиг. 3 условно повернуты).

Корпус имеет раструб 21 с отверстием

22 и гнездо 23 с отверстием 24, Тупиковая камера 7 образована наружной 25 и внутренней 26 коаксиально расположенными цилиндрическими оболочками. Внутренняя оболочка с возможностью вращения закреплена на консоли 9, а наружная оболочка также с воэможностью вращения — в корпусе 6. На наружной оболочке жестко закреплено зубчатое колесо 27, и в ней выполнены пазы 28 (не менее двух). Через каждый паз в тупиковую камеру проходит толкатель 16, прикрепленный одним концом к кольцу 15, расположенному снаружи тупиковой камеры с возможностью oceeoro перемещения по ее поверхности, Проходная камера 8 по конструкции аналогична тупиковой камере. Она состоит из наружной 29 и внутренней 30 коаксиально расположенных цилиндрических оболочек. Внутренняя оболочка 39 с возможностью вращения закреплена на консоли 9, а наружная оболочка с воэможностью вращения -в корпусе 6. а наружной оболочке 29 жестко закреплено зубчатое колесо 31, и в ней выполнены пазы

32 (также не менее двух). Через каждый паз в проходную камеру проходит толкатель 20, шарнирно прикрепленный к кольцу 19, расположенному снаружи проходной камеры с воэможностью свободного осевого перемещения по ее поверхности.

Тупиковая 7 и проходная 8 камеры расположены соосно и с зазором между зазором между их смежными торцами, при этом в зазор между внутренними оболочками проходной и тупиковой камер входит кольцевой выступ 33, выполненный на консоли 9.

Пустотелая консоль 9 одним концом закреплена в торцовой стенке корпуса 6. В боковой стенке консоли выполнено отверстие 34. Внутри консоли расположен плазматрон 10 распыления, при этом ось сопла плазматрона распыления совпадает с осью

40 отверстия 34 в консоли и осью о верс ия 22 в раструбе 21.

Плазматрон 11 оплавления закреплен в гнезде 23, при этом ось его сопла совпадает с осью отверстия 24 в гнезде 23 и находится в одной плоскости с осью сопла плазматрона распыления.

Установка работает следующим образом.

В бункер 35 загружают стружку и с помощью привода 36 вращают намоточный барабан 2. Заправляют конец пряди стружки в полость загрузочной камеры до захвата ее ребрами 3 намоточного барабана 2. При вращении намоточного барабана прядь стружки наматывается на него и транспортируется из бункера 35. В процессе намотки отдельные пряди вьюнообразной стружки ориентируются по окружности. при этом ребра 3 предотвращают проскальзывание стружки на намоточном барабане при его вращеййи. По мере увеличения диаметра намотки стружка упирается в серповидные направляющие элементы 5, расположенные по винтовой линии в пазах 4, элементы вдавливаются в стружку, и она, ка . винт, на котором нарезают резьбу с помощью плашки, перемещается в осевом напоавлении, постепенно заполняя проходн ю камеру 8.

Толкатель 20 при этом не препя гствует прохождению стружки, так как он поворачивается на шарнире и утапливается в пазу 32.

С помощью привода вращают ходовой винт

17, при этом гайка 18, двигаясь по винту, перемещает кольцо 19 с толкателем 20. Толкатель захватывает стружку и перемещает ее в сторону тупиковой камеры 7.

Приводом вращают ходовой винт 17 в противоположном направлении и перемещают толкатель 20 в исходное положение, т. е. к входу проходной камеры . Затем перемещают следующую порцию стружки в направлении тупиковой камеры. Эти операции повторяют до полного заполнения стружкой тупиковой и проходной камер.

Сформированный таким образом пакет одновременно находится в тупиковой и проходной камерах, а также в зазоре между ними. В зазоре между камерами внутренний диаметр пакета ограничен выступом 33 на консоли 9, а наружный — корпусом 6, С помощью плазматрона 11 оплавления генерируют плазменную струю. Приводом

37 вращают вал 12, на котором ргсположены шестерни 38 и 39, входящие в зацепление с зубчатыми колесами 27 и 31, при этом наружные оболочки камер синхронно вращаются. Вместе с ними вращаются пакет и внутренние оболочки 26 и 30 тупиковой и проходной камер.

1671153

35

50

В зоне воздейгтвия плазменной струи, генерируемой плазматроном 11, наружная боковая поверхность пакета оплавляется, и частицы стружки свариваются между собой.

Когда оплавленная зона оказывается напротив отверстия 22 в раструбе 21, возбуждают плазматрон 10 распыления, Плазменная дуга, генерируемая плазматроном распыления 10, через отверстие

34 в консоли 9 воздействует на пакет и разрезает его в плоскости, перпендикулярной его оси. 3а счет газодинамических сил плазменной дуги расплав из зоны реза выдувается и распыляется. Распыленные частицы через отверстие 22 в раструбе 21 попадают в окружающее пространство или в кристаллизатор, где происходит их охлаждение.

После поворота пакета на360 плазменная дуга, генерируемая плазматроном распыления, разрезает его на две части; одна часть находится в тупиковой камере, а другая — в проходной. Между частями образуется зазор, равный ширине реза. Для продолжения процесса распыления образовавшиеся части пакета перемещают навстречу друг другу до упора. Перемещение пакета, находящегося s тупиковой кам ре, осуществляют вращением ходового винта

13 с помощью привода 40, при этом гайка 14 движется по винту и перемещает кольцо 15 с толкателем 16. Перемещение пакета из проходной камеры осуществляют вращением ходового винта 17, гайки 18, кольца 19 и толкателя 20, После сближения частей пакета его поворачивают еще на 360 и опять сближают.

Операции сближения и вращения осуществляют до тех пор, пока одна или обе части пакета не достигнут минимальной длины, при которой тепловое воздействие плазменных струй, генерируемых плазматронами распыления и оплавления, не будет угрожать выходу из строя толкателей 16 и

20, Для пере,работки новой порции стружки толкатели 16 и 20 отводят в крайние противоположные положения и осуществляют заполнение камер стружкой, как описано выше.

Наличие механизма загрузки снижает трудоемкость заполнения вьюнообразной стружкой проходной и тупиковой камер, а наличие.плазматрона оплавления обеспечивает сваривание отдельных элементов стружки, эа счет чего предотвращается их отрыв в процессе распыления.

П р и и е р. Из стружки нержавеющей стали Х18Н10Т формовали полый цилиндрический пакет с наружным диаметром 300 мм и внутренним диаметром 260 мм, плотностью 0,20 от плотности компак гного материала стружки. Пакет вращали со скоростью

3,5 об/мин. Оплавление производили дуговым плазматроном при следующем режиме его работы: плазмообразующий газ — смесь аргона с азотом в соотношении 1:1; расход плазмообразующего газа 0,5 м /ч; сила тока з

150 А, Распыление производили дуговым плазматроном при следующем режиме его работы: плазмообразующий газ — смесь аргона с азотом в соотношении 1:3; расход плазмаобразующего газа 6,0 м /ч: сила тока з режущей дуги 350 А.

B процессе оплавления происходило сваривание элементов стружки в поверхностном слое пакета. При этом образовывались кольцевая канавка, т. е, наружный диаметр пакета в этом сечении уменьшался, а плотность пакета увеличивалась.

При распылении практически полностью отсутствовал вырыв элементов стружки из пакета. Распыление этого же пакета без предварительного оплавления его поверхности осуществить не удалось, так как стружка в пакете разрезалась в зоне реза на элементы, которые вырывались из пакета и происходило эарастание выходного отверстия, т. е. образовывался "козел".

Формула изобретения

1. Установка для переработки вьюнообразной стружки в порошок, содержащая механизм загрузки стружки, устройство для ее формования в полый цилиндрический пакет, включающее корпус с проходной и тупиковой кольцевыми камерами и механизмами вращения и осевого перемещения пакета, а также размещенный в полости кольцевых камер плазматрон для плазменной резки и диспергирования пакета впорошок, отличающаяся тем,что, с целью увеличения производительности установки за счет повышения выхода годного, она снабжена дополнительным плазматроном для плазменного оплавления наружной поверхности пакета перед диспергированием, смонтированным в корпусе устройства для формовки стружки, при этом оси сопел плазматронов оплавления и диспергирования пакета расположены в одной плоскости.

2. Установка по и, 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что механизм загрузки стружки выполнен в виде вращаемого от привода намоточног0 барабана, установленного в имеющей форму полого цилиндра загрузочной камере, при этом на наружной рабочей поверхности барабана предусмотрены продольные ребра, а загрузочная камера вы10

1671153 фиг. 8 полнена с расположенными по винтовой линии сквозными пазами на ее боковой стенке, снабжена серповидными направляющими элементами, шарнирно закрепленными в этих пазах, и скреплена с корпусом устройства для формования стружки со стороны проходной камеры, 1671153

Составитель—

Редактор Н.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор B.Ãèðíÿê

Заказ 2759 Тираж 480 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101