Устройство для получения порошков из расплавов

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению металлических порошков путем ультразвуковогр распыления расплава. Целью изобретения является получение порошков заданного состава и увеличение срока службы волноводараспылителя. При работе предложенного устройства расплав подается в емкость 5, на краю которой установлен волновод-распылитель 3 так, что 0,1-0,25 площади поверхности свободного торца волновода-распылителя 3 находится внутри емкости 5,1 ил.,1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 22 F 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (Л

Сл

О

M (21) 4449296/02 (22) 13.05.88 (46) 29,02.92. Бюл. N. 8 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П, Бардина (72) А.Н, Буханов, Ж.И. Дзнеладзе, Ю.А. Кулаков, А.B. Лактионов, В.И. Петухов, О.А, Скачков, О.М. Смирнов и Г.В, Щербединский (53) 621.762.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1341859, кл, В 22 F 9/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1365503, кл. В 22 F 9/08, 1985.

„, SU „„1715502A1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ ИЗ РАСПЛАВОВ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению металлических порошков путем ультразвуковогр распыления расплава, Целью изобретения является получение порошков заданного состава и увеличение срока службы волноводараспылителя. При работе предложенного устройства расплав подается в емкость 5, на краю которой установлен волновод-распылитель 3 так, что 0,1 — 0,25 площади поверхности свободного торца волновода-распылителя 3 находится внутри емкости 5, 1 ил.,1 табл.

1715502

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению металлических порошков путем распыления расплава ул ьтразвуком.

Целью изобретения является получение порошков заданного состава и увеличение срока службы волновода-распылителя.

Ха чертеже представлено устройство, общий вид, Устройство содержит источник ультразвуковых колебаний (преобразователь) 1, жестко и последовательно соединенные с ним концентратор 2 и резонансный волновод-распылитель 3 с изолированной от ультразвуковой колебательной системы трубкой 4 для подачи охладителя в волновод-расп ылител ь, ес кость 5 с двой н ы ми стенками и штуцерами 6 (а, б) для подачи и отвода охладителя, оправляемую расходуемую заготовку 7, источник теплового излучения 8. слой закристаллизовавшегося металла 9, слой расплава 10, теплопроводный экран 11; газовые коллекторы 12, приемный бункер 13, продукты распыления 14 и средства для регулирования рабочего давления в камере 15, Устройство работает следующим образом.

В камере распыления создается вакуум с остаточным давлением не более 0,101 Па.

При поступлении на обмотку возбуждения переменного напряжения резонансной частоты, излучающие торцы преобразователя 1 начинают совершать колебания с ультразвуковой частотой, например 19,8 кГц, Колебания рабочего торца преобразователя усиливаются концентратором 2 ультразвуковых колебаний и передаются волноводураспылителю 3, установленному в емкости

5 с двойными стенками так, что 0,1 — 0,25 площади поверхности свободного торца волновода-распылителя 3 находится внутри емкости 5.

Одновременно с возбуждением ультразвуковых колебаний в преобразователе 1 включается подача охладителя в волноводраспылитель 3 по трубке 4, отвод которого производится по промежутку между стенками внутреннего канала волновода-распылителя 3 и трубки 4 и далее через отверстие, выполненное в ультразвуковой колебательной системе и находящейся вне камеры (не показано). Подача охладителя в емкость 5 с двойными стенками осуществляется через штуцер 6, а отвод охладителя через штуцер

6б. После подачи охладителя в волноводраспылитель и емкость с двойными стенками включается источник 8 теплового излучения, сфокусированный внутрь емкости с двойными стенками и торец волново10 да-распылителя. Одновременно с включением источйика теплового излучения с помощью специального механизма (привод которого на чертеже условно не показан) осуществляется подача оплавляемой расходуемой заготовки 7 в зону нагрева, свободный конец которой располагают над емкостью 5.

В зоне нагрева свободный конец заготовки расплавляется и капли расплава падают в емкость с двойными стенками и заполняют ее так, что 0,1 — 0,25 площади торца волновода-распылителя погружается в расплав. При этом в нижней части емкости образуется слой 9 закристаллизовавшегося металла, а сверху слой 10 расплава, который постоянно подогревается источником 8 теплового излучения и находится в перегретом состоянии (на 50 — 100 С выше температуры

20 плавления), Потом производится выбор скорости подачи заготовки в зону нагрева так, чтобы емкость не переполнялась, Поток распыленных частиц 14 направ ляется к теплопроводному экрану 11, а с

25 экрана поступает в приемный бункер 13 или непосредственно в приемный бункер в случае, если экран не используется.

При работе в регулируемой газовой среде одновременно с включением подачи за30 готовки 7 в зону нагрева включается газовый поддув 12, например гелием, который охлаждает и направляет поток распыленных частиц 14 на теплопроводный экран

10 (привод его не показан). Распыленные

35 частицы 14 с экрана 10 поступают в приемный бункер 13, После того, как расходуемая заготовка полностью израсходована, выключают источник ультразвуковых колебаний, газовый поддув, привод подачи

40 заготовки и теплопроводного экрана, выключают источник теплового излучения, подачу охладителя в волновод-распылитель и емкость с двойными стенками, производят замену заготовки и процесс повторяют сно45 ва.

При распылении сплава УСР-2 срок службы волновода-распылителя увеличился в пять раз, а содержание примесей в полученном порошке уменьшилось в четыре ра50 за, В камере распыления создавался вакуум с остаточным давлением не более 0,101

Па, Колебательная система возбуждалась на частоте 20,5 кГц от ультразвукового гене55 ратора типа УЗГ-10-22. Одновременно с возбуждением ультразвуковых колебаний включалась подача охладителя в волноводраспылитель и емкость с двойными стенками, Потом включались газовый поддув и электронно-плазменный нагреватель (плаз1715502

Стойкость волново а, ч

ГлубиПлощадь погруж. торца волн.распылителя в расплав медный волно- i ниобиевый волниобиевый волновод медный волновод на внутр. новод вод канала волн.распылителя (длина волны ) т прототип п редлаг, устройство предлаг, устройство прототип прототип предлаг. устройство прототип предлаг. устройство

200

0,0045

0,0036

0,01 17/18 30

0,05 17/18 50

0,025 0,0025

250

0,02

300

0,002

17/18 70

350 0,015 0,0012

420

0,1

0,003

80 480

400 0,012 0,0021

0,15 17/

0,2 17/

0,25 17/

0,003

370

0,019 0,001

0,022 0,0015

440

0,004

0,0045

400

320

17/

40 !

200 0,025 0,002

300

0,3

0,005

О 220

002 0002

0,018 0,0018

45 340

0,15 20/

0,0048

0,0042

0,15 19/

400

300

О 350

0,15 18/

0,15 16/

0016 00015 0

0,0036

70 470

380 0,015 0,0013

0.0033 матрон) с горячим полым плазменным катодом, выполненным из вольфрама, в котором в качестве плазмообразующего газа использовался аргон. Затем в зону разряда подавалась расходуемая заготовка из сплава 5

УСР-2, которая оплавлялась, а капли расплава падали и заполняли емкость с двой-, ными стенками.

При проведении экспериментов варьировалась площадь погружения торца волно- 10 вода-распылителя в расплав от 0,01 до 0,3 и глубина внутреннего канала волновода-распылителя от 20/21 да 14/15 длины волны в материале волновода-распылителя.

Результаты экспериментов по получе- 15 нию порошков из расплавов с применением ультразвука, проведенных на сплаве УСР-2 при изменении площади погружения торца волновода-распылителя в расплава и глубины внутреннего канала волновода-распыли- 20 теля представлены в таблице, Как видно из приведенных в таблице данных, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом при погружении 0,10,25 площади торцовой поверхности 25 волновода-распылителя в расплав и глубине внутреннего канала волновода-распылителя 19/20 — 15/16 позволяет увеличить срок службы волновода-распылителя в 5-7 раз и повысить качество получаемого порошка на

80 — 90%.

Фоомула изобретения

Устройство для получения порошков из расплавов, содержащее герметичную вакуумную камеру и/или с регулируемой атмосферой камеру и размещенные в ней резонансный волновод-распылитель продольных ультразвуковых колебаний с внутренним каналом с входным отверстием, источник ультразвуковых колебаний, теплопроводный экран, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения порошков заданного состава и увеличения срока службы волновода-распылителя, оно снабжено емкостью с двойными стенками, размещенной перед торцом волновода-распылителя, при этом торцовая поверхность волновода-распылителя расположена заподлицо с внутренней стенкой емкости, а волнавод выполнен полым с глухим торцом на свободном конце и с трубкой для подачи охладителя в полость волновода.

Со е жание и имесей, 1715502

Продолжение таблицы

Со е жание и имесей, Стойкость волново а, ч

Глубимедный волново ниобиевый волново ниобиевый волново медный волново на внутр. прототип прото- предтип лаг. устройство предлаг. устройство предлаг. устройство прото- предтип лаг. устройство прототип

0 0,0038

0 0,0042

0,02 0,0016

0,027 0,002

300

15/16

400

0,15

14/15

220

300.40

0,15

15

25

Редактор Н.Горват

Заказ 563 Тираж 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

Площадь погруж. торца волн.распылителя в расплав канала волн. распылителя (длина волны ) т

Составитель А,Ефремов

Техред М,Моргентал Корректор М.Пожо