UA49891C2 - Пристрій для розпорошення розплавів - Google Patents

Abstract

Винахід відноситься до порошкової металургії, а саме – до пристрою для розпорошення розплавів з метою отримання швидкоохолоджуваних аморфних та мікрокристалічних стрічок, порошків, волокон та інш. Пристрій містить корпус металоприймача і охолоджуваний диск-розпорошувач з приводом обертання, по осі якого подається холодоагент. Внутрішня поверхня диска-розпорошувача виконана з покриттям з матеріалу, що має високопористу капілярну структуру, а як матеріал можливо використовувати металеві спечені дискретні волокна або спечені порошки. Винахід, завдяки охолодженню шляхом проходження холодоагенту по капілярних шарах матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою, забезпечує швидкість тепловідводу на три порядки вищу в порівнянні зі швидкістю теплопідводу в твердому металевому тілі, а компактний шар, нанесений на матеріал з високопористої капілярної структури, запобігає забрудненню (окисленню) розпорошуваного матеріалу.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до металургії, зокрема до пристроїв для отримання аморфних та мікрокристалічних матеріалів, наприклад, у вигляді металевої стрічки, порошка або волокна із розплавів шляхом надшвидкого охолодження.

Відомий пристрій для швидкого охолодження металевих часточок (АС Мо1405976, 1986 р., МКВ. В22Е9/10), що містить в собі вакуумний і заповнений теплоносіями відцентровий диск, усередині якого під охолоджуючим елементом знаходиться пористий шар, котрий всмоктує теплоносій, що розтікається по всій поверхні охолоджуючого елемента. При нагріванні охолоджуючого елемента та випаруванні теплоносія пористий шар забезпечує його замкнену циркуляцію. Недоліками пристрою є капілярна обмеженість, пов'язана зі здатністю пористого матеріалу забезпечувати транспортування достатньої кількості теплоносія, та обмеження по кипінню, коли бульбашки, що утворюються, стають на заваді притоку рідини до місця випаровування; виходячи з умов рівноваги відцентрової сили та сили поверхневого натягу, існують обмеження по частоті обертання та радіусу 19 охолоджуємого елемента.

Відомо також пристрій для швидкозагартованих металевих порошків (АС Мо1372753, 1986 р. МКВ В22Е9/08).

Даний пристрій має індукційну плавильну піч, корпус, метал о приймач, охолоджувач у вигляді валків та очищувач.

Охолодження гартувальної поверхні валків провадиться зсередини проточною водою через порожній вал валка. Краплі розплаву вдаряються по поверхні валків, що обертаються назустріч один до одного. Більша частина розплавлених крапель, що ударяючись з поверхнею валка-охолоджувача, розтікається в тонкі стрічки і затвердіває, утворюючи луски порошку, деяка частина котрого "залипає" на гартувальній поверхні, прокатується поміж валками і знімається з поверхні очищувачем.

Недоліком пристрою є низька швидкість охолоджування, котра обмежена теплопровідністю с 29 диска-охолоджувача, налипання на поверхню валків матеріалу, що гартується, 3з-за низької швидкості Го) охолодження, внаслідок чого переривається технологічний процес.

Найбільш близьким по технічній сутності до заявляемого рішення є гранулятор для розпилення розплавленого металу (АС Мо1475776, 1987 р., МКВ В22РО/10). Пристрій має привідний вал з порожниною для подачі холодагенту, закріплений на валу диск, що має внутрішню камеру і робочу поверхню. Робоча поверхня -- перфорована отворами, що сполучаються з внутрішньою камерою. Струмінь розплавленого металу поступає Фу поблизу центральної частини диска, вступає в контакт з робочою поверхнею, розподіляючись по ній стрічковим шаром, товщина якого залежить від витрати металу, частоти обертання диска і напору холодагента. Розмір со гранул залежить від щільності перфорації на одиницю площі. Ге»)

Недоліками пристрою є: забруднення отримуваного матеріалу холодагентом, коли він торкається гартуємого

Зо розплаву (окислення); низька швидкість охолодження з-за утворення парової рубашки між розплавом та М поверхнею підкладки; можливості пристрою обмежені отриманням аморфних та мікрокристалічних матеріалів у вигляді порошка.

В основу винаходу "Пристрій для розпорошення розплавів" поставлено задачу шляхом нанесення на « внутрішню поверхню диска-розпорошувача шару матеріалу з високопористою капілярною структурою, З 70 використання як матеріалу з високопористою капілярною структурою металевих спечених дискретних волокон, с використання як матеріалу з високопористою капілярною структурою металевих спечених порошків, забезпечити

Із» розширення технологічних можливостей при отриманні аморфних та мікрокристалічних матеріалів завдяки підвищенню швидкості охолодження.

Задача вирішується тим, що пристрій для розпорошення розплавів містить корпус металоприймача і охолоджуваний диск-розпорошувач з приводом обертання, по вісі якого подається холодоагент, внутрішня е поверхня диска-розпорошувача виконана з матеріалу з високопористою капілярною структурою, наприклад із (Те) спечених металевих дискретних волокон або спечених металевих порошків.

Охолодження, яке здійснюється шляхом проходження холодоагента по капілялрним шарам матеріалу со підкладки з високопористою капілярною структурою характеризується більш високою (на три порядки) швидкістю (Те) 20 тепловідводу в порівнянні з тепловідводом в твердому металевому тілі При використанні примусового що охолодження рідиною дисків-розпорошувачів швидкість тепловідводу має величину 30 - бОВт/см 2: в пристрої, що містить в собі відвакуумований та заповнений теплоносієм диск-розпорошувач, усередині якого під охолоджуючим елементом знаходиться пористий шар, швидкість тепловідводу - 140 - 180Вт/см 2, в вв пропонованому пристрої на поверхні диска-охолоджувача досягається швидкість тепловідводу 25 - 27кВт/см 2, що значно збільшує швидкість охолодження розплаву. (Ф. Щоб запобігти забруднення (окислення) холодоагентом отримуваного матеріалу, тобто покращити якість ко матеріалу, а також для розширення технологічних можливостей, тобто отримання не тільки порошків, але й стрічки, волокон і т.д. підкладку з високопористою капілярною структурою розміщують так, щоб між розплавом та бо Холодоагентом знаходився поверхневий компактний шар. Відомі різні форми поверхневих шарів - гладкий, для отримання стрічок, та рифлений, для отримання волокон, порошків і т.д.

Підвищення швидкості охолодження завдяки теплопровідності в шарі матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою не тільки підвищує якість отримуваної продукції, але й дає можливість випускати її в більшій кількості без ушкодження робочої поверхні диска-охолоджувача. Висока швидкість охолодження д5 Виключає перегрів матеріалу поверхневого компактного шару до температури плавлення, отже запобігає розплавленню цього шару та налипання на ньому загартованого матеріалу.

Суть заявленого рішення відображена на фіг.1 і фіг.2. На фіг.1: 1 - поверхневий компактний шар диска-охолоджувача, 2 - шар матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою, З - ємність з соплом для подачі холодоагента, 4 - тигель з соплом для подачі розплаву, 5 - вал електроприводу. На фіг. 1 зображений диск-охолоджувач, розташований в горизонтальній площині. В центрі диска-охолоджувача, виконаного у вигляді поверхневого компактного шару та матеріалу підкладки (під цим компактним шаром) з високопористою структурою, поверхневий компактний шар відсутній. Тут розташована ємність з соплом та холодоагентом. Далі по радіусу від центру диска-охолоджувача розташований тигель з соплом та розплавленим металом. 70 На фіг.2: 1 поверхневий компактний шар диска-охолоджувача; 2 шар матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою;

З тигель з соплом для подачі розплаву;

А вал електроприводу; 5 посадочна втулка з отворами; 6 притискна гайка з отворами; 7 камера.

На фіг.2 зображений диск-охолоджувач, розташований у вертикальній площині, призначений для отримання аморфної стрічки.

Пристрій складається з поверхневого компактного шару 1, розташованого на бічній зовнішній поверхні

П-подібного колеса. До внутрішньої поверхні П-подібного колеса-охолоджувача кріпиться шар матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою 2. Ця конструкція кріпиться до посадочної втулки 5 з сч ре радіальними отворами, притискною гайкою 6 з отворами.

Посадочна втулка 5 насаджена на вал 4 електропривода. Утворюється система сполучених отворів, отвір на (о) притискній гайці 6, камера 7 та радіальні отвори посадочної втулки 5 утворюють канал для подачі холодагента до шару 2 матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою. Над бічною поверхнею П-подібного колеса розташований тигель з соплом З для подачі розплаву на поверхневий контактний шар 1. «- 20 Пристрій працює таким чином. Диск-охолоджувач приводиться до обертання приводом. По досягненню сталої швидкості обертання через отвір в притискній гайці б в камеру 7 подається рідкий холодагент, котрий (о) під дією віддентрових сил проходить через рівномірно розташовані отвори в посадочній втулці 5 і далі по со капілярним каналам капілярною структурою вздовж поверхні компактного шару диска-охолоджувача 1.

При русі в шарі матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою загальний потік рідини (о) розбивається на багаточисельні потоки згідно з гідравлічними діаметрами капілярних каналів, і виникає « інтенсивний теплообмін між поверхневим компактним шаром матеріалу та шаром матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою, а також між останнім та холодагентом завдяки високій каркасній теплопровідності пористих матеріалів із дискретних металевих часточок (М.Г.Семена, А.Г.Косторнов,

В.К.Зарипов. Каркасная теплопроводность металловолокнистих фитилей.ИФЖ, 1976, Т31, Мо1,с.581-586). « 20 Пар, що утворюється, разом з нагрітою рідиною викидається під дією відцентрової сили з торця шару -в матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою. На зовнішню поверхню компактного шару с матеріалу диска-охолоджувача через сопло тигля виливається струмінь металу, при охолодженні котрого :з» утворюється стрічка, порошок або волокно.

Як матеріал з високопористою капілярною структурою використовуються матеріали з високою каркасною теплопровідністю, наприклад, спечені дискретні волокна міді (ТУ 16.К71.087-90) або ж спечений порошок міді ї» (ГОСТ 4960-75).

Як матеріал поверхневого компактного шару повинен використовуватись матеріал з високою (Се) теплопровідністю, наприклад, мідна фольга (марки МОО), при чому компактний шар повинен добре контактувати со з матеріалом підкладки. Поверхневий компактний шар можливо виготовити на поверхні шару матеріалу 5р підкладки з високопористою капілярною структурою нанесенням покриття гальванічним чином. (Се) Основна вимога - відсутність в контактному шарі відкритих пор, які б сполучалися з відкритими порами ще матеріалу підкладки з високопористою капілярною структурою, щоб уникнути контакту холодагента з розплавленим металом та погіршенням якості отримуваного матеріалу, - досягнута.

Claims (1)

1. Формула винаходу Ф)

   7 1. Пристрій для розпорошення розплавів, що містить корпус металоприймача і охолоджуваний диск-розпорошувач з приводом обертання, по осі якого подається холодоагент, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня розпорошувача виконана з покриття з матеріалу з високопористою капілярною структурою. бо 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як матеріал з високопористою капілярною структурою використовують металеві спечені дискретні волокна.

   З. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що як матеріал з високопористою капілярною структурою використовують металеві спечені порошки. б5