霧化噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)噴焊合金粉末性能的影響

1、Vbl.35 No12Dec. 2002第35卷第12期2002早12月材料保護(hù)1ATERLALS PROTECTION(1甘肅工業(yè)大學(xué)合金粉末廠甘肅蘭州730050:2.蘭州大學(xué)甘肅蘭州730000)I 介紹了雪化噴嘴的分類、結(jié)構(gòu)對(duì)噴伸臺(tái)金粉耒粒度分布、液動(dòng)性、松裝比、球形度.空心粉卒及出粉率等性 能的影吶結(jié)果表明二次聚焦環(huán)孔式噴墻有利干細(xì)粒度紡耒生成減少了空心勒車但甸素的球形度變壟.I 噴嘴結(jié)構(gòu):噴焊臺(tái)金粉末:水化I 1F123.1 B 1001 1560(2002)12 0053 02Vbl.35 No12Dec. 2002Vbl.35 No12Dec. 2002(b)收稿日期2002-

2、 0716C 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, ki.nei零化決制粉是用高速液體沖擊焙融金舄或臺(tái)全液將其碎烈 的過(guò)程零化嘖嗝長(zhǎng)使£化介質(zhì)袂得高能量、高速度的血要部 件.零化噴晞結(jié)構(gòu)宜接關(guān)系到零化過(guò)程.粉末性能及生產(chǎn)效率 本文就水化噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)粉末性能和生產(chǎn)效豐的影響進(jìn)行研討(1) 試驗(yàn)材料 遶用 Ni60A(l %C.3%B .4%Si6%G5% FeN余出自垢性合金作為零化對(duì)象.由干B.S4元素的加入提 高了液態(tài)臺(tái)全的本面張力|"即有良好的悅

3、氧造渣能力在制粉 過(guò)程中生成不易被氧化且球形度較好的粉并且粒度分市 校為集中有利于粉末性能的測(cè)走(2) 試農(nóng)裝置及工藝化饕置主要由中頻感應(yīng)爐、化嘖 嗆.高壓水泵及零化桶體等組成|見圖1).將配好的爐料加入中 頻感應(yīng)爐中加熱烙化后保持100-150 9的過(guò)熱度然J&注入漏I ，化結(jié)物饕置示意包中用躍宜徑為57 mm用7-12 MPh的高壓水將臺(tái)金焙融液 流零化成粉耒經(jīng)沉漫、脫水、供干、希分即可袂得滯要的粉耒.3(1)賤嘴的分類及結(jié)構(gòu)零化噴疇通常分為網(wǎng)類一類是自 由降落式金腐溶液從漏包出口利與y化介質(zhì)相遇點(diǎn)之間自由降 落所有水化嘖噹和乍數(shù)代化哺噹紇采用業(yè)結(jié)枸.另一類 長(zhǎng)限制式喊晞.金務(wù)液沈

4、在嘖嘴出口處即被擊碎主要用于艷.粹 等低烙點(diǎn)金矚的£化(3 2a杓(3 2b).用干制取我伸粉末的零化噴喘一*采用自由降落式環(huán)編噴 但環(huán)墟嚅嗆乗焦因準(zhǔn)在出口處進(jìn)成很強(qiáng)的負(fù)壓素亂區(qū)不利 于孚化過(guò)程的連續(xù)進(jìn)疔.為此硏制了一次象焦環(huán)孔犬噴哺和二次象焦環(huán)孔式噴嘴2盲塌的分類和結(jié)枸(2)粉來(lái)位度分市嘖焊用含金粉束要求粉索粒度集中在 100+ 280目之間影響粉末粒度分布的欣晞結(jié)構(gòu)參敵有喊瑪 閭的距離。長(zhǎng)度£.«»金膺流的長(zhǎng)度F噴埔頂角 等當(dāng)聲 數(shù)D.上較小時(shí)可有效地利用能量：而繪慰全劇流長(zhǎng)度 液start下障越少其表面張力和粘度越小化的粉末越萸向 較細(xì)粒度方向因此

5、在保證鼻化過(guò)程欄定的悄況下泰散D. £. F采用較小值更有利于細(xì)粒度粉末的生成ID.烙融液液破碎機(jī)珊將化過(guò)程分3個(gè)階尺.粉耒粒度的忸 細(xì)主要取決于零化水沈?qū)θ珔栆毫鞯臎_擊過(guò)程.零化水流動(dòng)能 £二+加2 顯然増夭化水流流速動(dòng)能£均夫?qū)尤谝毫鞯臄噭?dòng)加W .«»液流破碎力增大液滴及粉末位度減小又因 為r = Kfip°3即雪化壓力越高沖擊能:越夫.制取的 粉末桂度越細(xì)為了茯得最大的零化沈體的出口速度代零化唏 哺出口通常為拉伐爾型而水化噴嘈則用提高化圧力達(dá)剽細(xì) 化粒.在參數(shù)Q.&F確龍的情況下嘖嘴頂角 增大對(duì) 粉末位度分布較為敏感.

6、隨喊吩用角 增大粉末粒度組成的峰 值明顯向細(xì)粒度方向協(xié)幼1見13 3) 這進(jìn)一步證實(shí)了隨雪化壓 力增高粉耒粒度趙向細(xì)位度隨輸噴嘴頂甬 博大化焦點(diǎn)上移饋少T«»液液長(zhǎng)度 和冷卻時(shí)間使得焙慰液流表面活性增夫帖度誠(chéng)小更場(chǎng)被破 碎：同時(shí)頂角增大高壓零化水流對(duì)被攪動(dòng)生成帶狀的烙除液 沈的剪切力憎夫便得高壓水流對(duì)金構(gòu)液流的沖擊過(guò)程中的能量零化零嗚結(jié)構(gòu)對(duì)啾焊臺(tái)金粉來(lái)性能的影響 P=i2.5 MPas T»1 150 T 水12聞度Kft/g3粉耒粒度場(chǎng)嘖騙結(jié)構(gòu)的類系儻能a =36*a =38*a =42*環(huán)縊式嘯璋-；r?«環(huán)71靈場(chǎng)環(huán)71噎皓茨動(dòng)性/N16.616.

7、817.1松 *tt/g vm '4.194.224.26交換更有效提高了零化介質(zhì)能量的利用卒.但頂角超過(guò) 45時(shí)高11沖擊的水渡形成鼻狀水汽分散在噴嘴中心通道內(nèi)便 給融液液急冷堵塞漏包口 零化過(guò)程被迫中斷.芳慮到零化效 李和零化過(guò)程的槍定性嘖嘴朋角 一般采用42左右為宜s)peoiTd、m iso r水*tH2 憂(3) 球形度與空心粉豐嘖焊臺(tái)全粉耒的球形度和空心粉 豐宜接影響到噴焊層的致密度和內(nèi)部代孔等決陷的形成應(yīng)盡可 能邊免用球形度蓋空心粉多的粉耒.粉耒的球形度除與自身烙 液粘度和農(nóng)聞張力有關(guān)外零化介質(zhì)壓力4«粒結(jié)晶堆度及零化 介質(zhì)全屬界面上發(fā)生物理化學(xué)過(guò)程都有很大影響

8、.孚化介質(zhì)壓 力增大對(duì)金厲液波的擾動(dòng)和沖擊增大易生成不規(guī)則狀顆佇由圖也可以君出.嘖瓚頂角=36的環(huán)燒式噴嚼零化粉耒 空心粉率達(dá)刑30賢以上空心粉末多為厚賽中空型不易消除 且隨輸顆紐增大間性的結(jié)晶速度減小從而為以大代泡狀析出(uia36 環(huán)垃式(b>a hJ8 次來(lái)魚環(huán)孔<c»a42 二次興魚環(huán)孔晴埔尊化軻耒 口 4嘖靖結(jié)構(gòu)對(duì)粉耒球形慶和空心粉率的鼻響溶解代體創(chuàng)造丁有利條件.這種粉末在喊伸時(shí)昜產(chǎn)生焊層缺陷. 應(yīng)遊免選用此類噴嗆零化粉耒.13 4b顯怎一次聚焦環(huán)孔嘖埸零 化粉末其空心粉率不足15 %空心粉出現(xiàn)氣孔偏析現(xiàn)象荃本 滿足喊焊要求.田壯為=42的二次象焦環(huán)孔嘖嘴零化粉

9、來(lái). 空心粉率小于5 % 采用環(huán)孔戲二次聚焦噴囁結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于: 第一次聚焦時(shí)嘖射孔較多喊射頂用夫零化能量大將焙液渡擊 碎成較細(xì)頼粒緊接著第二次象焦形成了良妊的導(dǎo)熱條件防止 被擊碎的粉末在飛行過(guò)程中相互粕連瑕粒變大使嬴?？焖僭?空減少空心粉戶生.但對(duì)粉耒的球形度有不良影響.左對(duì)球形 疋無(wú)特殊要求侑況下是最適臺(tái)噴焊用的粉末如有儒要可用球底 的方法去除粉隸尖角玫善球形度(4) 液動(dòng)性及松製比 嘖焊用臺(tái)全粉來(lái)要求流幼性好松裝 比大.用不同結(jié)枸的噴嘴零化Z60A自烙性臺(tái)金粉末的流幼性 和松黃比的5次平均值如衰所尿.環(huán)堆式嘖哺生成的粉隸流動(dòng) 性最好二次聚焦環(huán)孔代的粉耒松襲比最大這與惦測(cè)得粉末球 形度與空

10、心粉豐結(jié)果相符臺(tái)注流動(dòng)性以5(> g臺(tái)全粉*漫過(guò)檢準(zhǔn)H爾流連計(jì)所帶在的時(shí)間來(lái)表示.(5) 出粉車 出粉率長(zhǎng)指待合粒度范國(guó)的成品占總數(shù)的耳分比.彫響出粉率的因素有恰液表面張力.過(guò)熱度、零化壓力、濁包孔徑、喊墻頂角等因素.臺(tái)金焙液過(guò)熱度在100150 詡表 面張力減小將焙融液流破碎成略界尺寸液滴的幾豐増大化 壓力的上升和漏包孔徑的縮小出粉率提高隨嘖嘴頂僧增大和 二次象焦的快速冷卻作用出粉豐得到了大幅度提高見圖5) 這場(chǎng)粉耒粒度的測(cè)龍結(jié)果栩一致在偎證化過(guò)程建定的情況下.噴嘴間的距離Q.長(zhǎng)度 從塔 融全腐沈的長(zhǎng)度F盡可能小些有利于細(xì)粒度粉末生成.琦歿 晞頂角 的増大粉耒粒度組成峰值明顯向細(xì)粒度方向彷功同 時(shí)粉耒松裝比、沈動(dòng)性、出粉車有所提高.二次象焦環(huán)孔式噴嘴 有利千細(xì)粒度粉末生成減少丁空心粉率但粉末球形度變羔I 1I I I阱學(xué)定去面涂層ttit(M).北京:機(jī)械工業(yè)出版社i<m12 |鄧世均熱嘖涂材料技術(shù)宇冊(cè)IM武iT武iXHfl保護(hù)研究斫. 1WLI 3 1宋守今.粉*冶全工藝學(xué)',.北京:科學(xué)普凡出欣社.1987.I