دستگاه اتمایزر آب پودر فلز 100 مش - 400 مش

پودر تهیه شده با روش اتمیزه کردن هوای خلاء دارای مزایای خلوص بالا، محتوای اکسیژن کم و اندازه ذرات پودر ریز است. پس از سال‌ها نوآوری و بهبود مستمر، فناوری پودر اتمیزه کردن هوای خلاء به روش اصلی تولید پودرهای فلزی و آلیاژی با کارایی بالا تبدیل شده و به عاملی پیشرو در حمایت و ترویج تحقیقات مواد جدید و توسعه فناوری‌های جدید تبدیل شده است. ویراستار، اصول، فرآیند و تجهیزات آسیاب پودر اتمیزه کردن هوای خلاء را معرفی کرده و انواع و کاربردهای پودر تهیه شده با روش اتمیزه کردن هوای خلاء را تجزیه و تحلیل کرده است.

روش اتمیزه کردن، روشی برای تهیه پودر است که در آن سیال پرسرعت (محیط اتمیزه کننده) به فلز یا آلیاژ مایع ضربه می‌زند یا آن را به قطرات ریز تبدیل می‌کند که سپس به پودر جامد تبدیل می‌شوند. ذرات پودر اتمیزه شده نه تنها ترکیب شیمیایی همگن دقیقی مانند آلیاژ مذاب دارند، بلکه به دلیل انجماد سریع، ساختار بلوری را اصلاح کرده و جدایش ماکرو فاز دوم را از بین می‌برند. محیط اتمیزه کردن رایج مورد استفاده، آب یا اولتراسونیک است که به ترتیب اتمیزه کردن آب و اتمیزه کردن گاز نامیده می‌شود. پودرهای فلزی تهیه شده با اتمیزه کردن آب دارای بازده بالا و بازده اقتصادی هستند و سرعت خنک شدن سریع است، اما پودرها دارای محتوای اکسیژن بالا و مورفولوژی نامنظم، معمولاً پوسته پوسته هستند. پودر تهیه شده با فناوری اتمیزه کردن اولتراسونیک دارای اندازه ذرات کوچک، کروی بودن بالا و محتوای اکسیژن کم است و به روش اصلی برای تولید پودرهای کروی فلز و آلیاژ با کارایی بالا تبدیل شده است.

فناوری پودرسازی اتمیزه کردن گاز با فشار بالا در ذوب خلاء، فناوری خلاء بالا، فناوری ذوب در دمای بالا، فناوری گاز با فشار بالا و سرعت بالا را ادغام می‌کند و برای پاسخگویی به نیازهای توسعه متالورژی پودر، به ویژه برای تولید آلیاژهای با کیفیت بالا حاوی پودر عناصر فعال، تولید می‌شود. فناوری پودرسازی اتمیزه کردن اولتراسونیک/گاز، یک فناوری جدید انجماد سریع است. به دلیل سرعت بالای خنک‌کنندگی، پودر دارای ویژگی‌های ریزدانه شدن، ترکیب یکنواخت و حلالیت جامد بالا است.

علاوه بر مزایای فوق، پودر فلز تولید شده توسط اتمیزاسیون گاز با فشار بالا در ذوب خلاء، سه ویژگی زیر را دارد: پودر خالص، محتوای اکسیژن کم؛ بازده بالای پودر ریز؛ کروی بودن ظاهری بالا. مواد ساختاری یا عملکردی ساخته شده از این پودر از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی مزایای زیادی نسبت به مواد معمولی دارند. پودرهای توسعه یافته شامل پودر سوپرآلیاژ، پودر آلیاژ پاشش حرارتی، پودر آلیاژ مس و پودر فولاد ضد زنگ هستند.

۱- فرآیند و تجهیزات آسیاب پودر اتمیزه کردن با هوای خلاء

۱.۱ فرآیند آسیاب پودر با اتمیزاسیون هوای خلاء

روش پودرسازی اتمیزه کردن با هوای خلاء، نوع جدیدی از فرآیند است که در سال‌های اخیر در صنعت تولید پودر فلز توسعه یافته است. این روش مزایایی مانند اکسیداسیون آسان مواد، کوئنچ سریع پودر فلز و درجه بالای اتوماسیون را دارد. فرآیند خاص این است که پس از ذوب و تصفیه آلیاژ (فلز) در کوره القایی، مایع فلز مذاب به داخل اسلامپ عایق حرارتی ریخته می‌شود و وارد لوله راهنما و نازل می‌شود و جریان مذاب توسط جریان گاز پرفشار اتمیزه می‌شود. پودر فلز اتمیزه شده جامد شده و در برج اتمیزه ته نشین می‌شود و به مخزن جمع‌آوری پودر می‌افتد.

تجهیزات اتمیزه کردن، اولتراسونیک اتمیزه کردن و جریان مایع فلزی، سه جنبه اساسی فرآیند اتمیزه کردن گاز هستند. در تجهیزات اتمیزه کردن، اولتراسونیک اتمیزه کننده تزریق شده شتاب می‌گیرد و با جریان مایع فلزی تزریق شده تعامل می‌کند تا یک میدان جریان تشکیل دهد. در این میدان جریان، جریان فلز مذاب شکسته، خنک و جامد می‌شود و در نتیجه پودری با ویژگی‌های خاص به دست می‌آید. پارامترهای تجهیزات اتمیزه کردن شامل ساختار نازل، ساختار کاتتر، موقعیت کاتتر و غیره، گاز اتمیزه کردن و پارامترهای فرآیند آن شامل خواص اولتراسونیک، فشار ورودی هوا، سرعت هوا و غیره، و جریان مایع فلزی و پارامترهای فرآیند آن شامل خواص جریان مایع فلزی، فوق داغ، قطر جریان مایع و غیره است. اتمیزه کردن اولتراسونیک با تنظیم پارامترهای مختلف و هماهنگی آنها، به هدف تنظیم اندازه ذرات پودر، توزیع اندازه ذرات و ریزساختار دست می‌یابد.

۱.۲ تجهیزات پودرسازی اتمیزه کردن با خلاء

تجهیزات پودرسازی اتمیزه کردن خلاء فعلی عمدتاً شامل تجهیزات خارجی و تجهیزات داخلی است. تجهیزات تولید شده در خارج از کشور از پایداری و دقت کنترل بالایی برخوردارند، اما هزینه تجهیزات بالا و هزینه نگهداری و تعمیر آنها بالاست. هزینه تجهیزات داخلی پایین، هزینه نگهداری کم و نگهداری آن راحت است. با این حال، تولیدکنندگان تجهیزات داخلی عموماً بر فناوری‌های اصلی تجهیزات مانند نازل‌های اتمیزه کردن و فرآیندهای اتمیزه کردن تسلط ندارند. در حال حاضر، مؤسسات تحقیقاتی و شرکت‌های تولیدی خارجی مربوطه، این فناوری را کاملاً محرمانه نگه می‌دارند و پارامترهای فرآیند خاص و صنعتی را نمی‌توان از ادبیات و اختراعات مربوطه به دست آورد. این امر باعث می‌شود که بازده پودر با کیفیت بالا بسیار پایین و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نباشد، که دلیل اصلی عدم توانایی کشور من در تولید صنعتی پودر با کیفیت بالا، با وجود واحدهای تولید پودر آئروسل و تحقیقات علمی زیاد، نیز همین است.

ساختار دستگاه پودر اتمیزه کردن اولتراسونیک از قسمت های زیر تشکیل شده است: کوره ذوب القایی با فرکانس متوسط، کوره نگهدارنده، سیستم اتمیزه کردن، مخزن اتمیزه کردن، سیستم جمع آوری گرد و غبار، سیستم تامین اولتراسونیک، سیستم خنک کننده آب، سیستم کنترل و غیره.

در حال حاضر، تحقیقات مختلف در مورد آئروسل‌سازی عمدتاً بر دو جنبه تمرکز دارند. از یک سو، پارامترهای ساختار نازل و ویژگی‌های جریان جت مورد مطالعه قرار می‌گیرند. هدف، به دست آوردن رابطه بین میدان جریان هوا و ساختار نازل است، به طوری که اولتراسونیک در خروجی نازل به سرعت برسد در حالی که سرعت جریان اولتراسونیک کم است و مبنای نظری برای طراحی و پردازش نازل فراهم می‌کند. از سوی دیگر، رابطه بین پارامترهای فرآیند اتمیزه کردن و خواص پودر مورد مطالعه قرار گرفت. هدف آن بررسی تأثیر پارامترهای فرآیند اتمیزه کردن بر خواص پودر و راندمان اتمیزه کردن بر اساس نازل خاص برای بهینه‌سازی و هدایت تولید پودر است. به طور خلاصه، بهبود بهره‌وری پودر ریز و کاهش مصرف گاز، جهت توسعه فناوری اتمیزه کردن اولتراسونیک را هدایت می‌کند.

۱.۲.۱ انواع مختلف نازل‌ها برای اتمیزه کردن اولتراسونیک

گاز اتمیزه کننده سرعت و انرژی را از طریق نازل افزایش می‌دهد و در نتیجه به طور موثر فلز مایع را می‌شکند و پودری را که الزامات را برآورده می‌کند، آماده می‌کند. نازل جریان و الگوی جریان محیط اتمیزه شده را کنترل می‌کند و نقش مهمی در سطح راندمان اتمیزه شدن و پایداری فرآیند اتمیزه شدن ایفا می‌کند و فناوری کلیدی اتمیزه شدن اولتراسونیک است. در فرآیند اولیه اتمیزه شدن گاز، معمولاً از ساختار نازل سقوط آزاد استفاده می‌شد. این نازل از نظر طراحی ساده است، مسدود شدن آن آسان نیست و فرآیند کنترل نسبتاً ساده است، اما راندمان اتمیزه شدن آن زیاد نیست و فقط برای تولید پودر با اندازه ذرات 50 تا 300 میکرومتر مناسب است. به منظور بهبود راندمان اتمیزه شدن، نازل‌های محدودکننده یا نازل‌های اتمیزه کننده با کوپل محکم بعداً توسعه داده شدند. نازل تنگ یا محدودکننده فاصله پرواز گاز را کوتاه می‌کند و اتلاف انرژی جنبشی را در فرآیند جریان گاز کاهش می‌دهد و در نتیجه سرعت و چگالی جریان گاز در تعامل با فلز را افزایش می‌دهد و بازده پودر ریز را افزایش می‌دهد.

۱.۲.۱.۱ نازل شیاردار محیطی

اولتراسونیک با فشار بالا به صورت مماس وارد نازل می‌شود. سپس با سرعت بالا به بیرون پرتاب می‌شود تا یک گرداب تشکیل دهد.