يجب أن تعرف هذه النقاط حول إنتاج مسحوق الانحلال المعدني!

يشير الانحلال إلى الطريقة الميكانيكية لسحق المعدن المنصهر إلى جزيئات أصغر من 150 ميكرومتر. بناءً على وسيلة الانحلال ومبدأه، يمكن تقسيمها إلى أربع فئات: انحلال الماء، انحلال الغاز، انحلال البلازما، الانحلال بالموجات فوق الصوتية.

تصنيف وتطبيق إنتاج مسحوق الانحلال المعدني

1. رذاذ الماء

إن عملية إنتاج المسحوق المعدني باستخدام رذاذ الماء لها تاريخ طويل. في العصور القديمة، كان الناس يسكبون الحديد المنصهر في الماء، مما أدى إلى انفجاره إلى جزيئات معدنية دقيقة، والتي كانت تستخدم كمواد خام لصناعة الصلب. حتى أن بعض الناس سكبوا الرصاص المنصهر مباشرة في الماء لصنع كريات الرصاص. إن مبدأ استخدام رذاذ الماء لإنتاج مسحوق السبائك الخشنة هو نفس الطريقة المذكورة أعلاه والتي تتسبب في انفجار الماء في المعدن المنصهر، ولكن مع تحسن كبير في كفاءة السحق. يظهر تدفق العملية في الشكل 1.

التطبيق: يتميز ترذيذ الماء بمزايا تدفق العملية القصير، والتكلفة المنخفضة، والحد الأدنى من توليد النفايات الصناعية، مما يجعله مناسبًا لإنتاج منتجات ذات نطاق منخفض- إلى متوسط-حيث تمثل التكلفة مصدر قلق كبير. ومع ذلك، فإن رذاذ الماء ينتج مساحيق ذات كروية سيئة ومحتوى عالي من الأكسجين، ولا يمكن استخدامها للمعادن المتفاعلة كيميائيًا.

2. الانحلال الغازي

يمكن وصف عملية ترذيذ الغاز بشكل تقريبي على النحو التالي: أثناء السقوط الحر، يتم تكرير القطرات المعدنية وتخضع للتليف الصفائحي بسبب قص الغاز وضغطه. عندما تغادر القطرات منطقة الانحلال الفعالة، يقل الضغط الخارجي، مما يؤدي إلى الكسر الذاتي-بسبب اختلال توازن الضغط.

من بين الطرق العديدة لإنتاج مسحوق المواد، تمثل عملية ترذيذ الغاز 80% من الإجمالي. يمكن تقسيم طرق ترذيذ الغاز إلى الأنواع التالية وفقًا لعناصر التسخين الخاصة بالمعدات:

إنتاج مسحوق الانحلال المعدني: أشياء يجب أن تعرفها!

2.1 طريقة تحلل الغاز الخامل بالحث الفراغي (طريقة VIGA)

نظرًا للقيود المفروضة على الأجهزة والبوتقات، غالبًا ما تقتصر درجة حرارة التسخين في ذوبان الحث الفراغي على حد أقصى يبلغ 1500-1600 درجة. علاوة على ذلك، فإن استخدام البوتقات والفوهات الخزفية يؤدي إلى ظهور شوائب في ذوبان السبائك، مما يؤثر على نقاء مسحوق المعدن المحضر . 2.2 طريقة ذرية الغاز التعريفي لذوبان البلازما (طريقة PIGA)

أولاً، تستخدم طريقة PIGA مصدر حرارة البلازما، وبالتالي تحسين استقرار وكفاءة مصدر التسخين، خاصة بالنسبة للمعادن ذات درجة الحرارة العالية-. ثانيًا، تستخدم طريقة PIGA بوتقة نحاسية مبردة بالماء-. عندما يتلامس المعدن المنصهر مع الماء-بوتقة النحاس المبردة، تتشكل طبقة معدنية أساسية على سطح البوتقة، مما يمنع الاتصال المباشر بين تدفق المعدن المنصهر وجدار البوتقة النحاسية، وبالتالي تحسين نقاء مسحوق المعدن المحضر.

2.3 طريقة ذرية شعلة البلازما (طريقة PA)

تعمل طريقة PA عن طريق صهر الأسلاك المعدنية عن طريق إضافتها إلى مصدر حرارة البلازما بمعدل معين من خلال جهاز تمليس الشعر. يتم بعد ذلك تفتيت قطرات المعدن المنصهر بواسطة غاز عالي الضغط-. تتميز المساحيق المحضرة باستخدام طريقة PA بخصائص الكروية العالية والنقاء العالي ومحتوى الأكسجين المنخفض. ومع ذلك، نظرًا لأن المادة الخام عبارة عن سلك، فإنها تزيد من تكاليف المواد الخام وتحد من أنواع المساحيق المعدنية التي يمكن تحضيرها.

2.4 طريقة الانحلال بغاز الصهر بالحث الكهربائي عديم البوتقة (EIGA)

تستخدم طريقة EIGA قضيبًا معدنيًا -مسبق الصنع كقطب كهربائي. يتم إذابة القطب الكهربائي للقضيب الدوار وتفتيته بواسطة ملف ذوبان تحريضي ويتم التحكم في سرعة التغذية الرأسية. يكشف مبدأ عملها أن طريقة EIGA تتمتع بميزة إلغاء الحاجة إلى بوتقة خزفية، وتقليل الشوائب في السبيكة الرئيسية، وتحسين نقاء المسحوق المذرى بشكل ملحوظ. ومع ذلك، فإن طريقة EIGA لها أيضًا عيوب كبيرة: تكلفة قضبان السبائك المصنوعة مسبقًا-أعلى من تكلفة سبائك السبائك، كما أن توحيد سبيكة القضبان له تأثير كبير على التركيب الكيميائي للمسحوق المذرى؛ من الصعب التحكم في معدل انصهار القضيب المعدني، مما يؤدي بسهولة إلى انقطاع التدفق وكسر القضيب، مما يؤدي إلى انسداد أنبوب التوجيه.

3. طريقة الانحلال الكهربائي لقطب البلازما

إن ترذيذ القطب الكهربائي الدوار بالبلازما (PREP) عبارة عن طريقة لتحضير مسحوق معدني تعتمد على مبدأ -الدوران عالي السرعة للذرات الطاردة المركزية لقضبان الإلكترود. يمكن أن تنتج هذه الطريقة محتوى منخفض من -الأكسجين-، وغير-مساحيق كروية عالية- بحجم جسيمات يتراوح بين 70-130 ميكرومتر. ومع ذلك، نظرًا لمتطلبات سرعة الدوران العالية للقطب الكهربائي، فإنه لا يمكنه إنتاج كميات كبيرة من المساحيق الدقيقة الكروية عالية الأداء - مع حجم جسيم أصغر من 45 ميكرومتر. تتمتع المساحيق التي تنتجها هذه التكنولوجيا بمزايا مثل قابلية التدفق الجيدة، وانخفاض نسبة الغاز المتضمن، وعدد قليل من المساحيق الفضائية أو عدم وجودها على الإطلاق، وقد وجدت تطبيقات مهمة في الصناعة النووية، والفضاء، والطب الحيوي.

مبدأ العمل: يعمل مسدس البلازما -ذو درجة الحرارة المرتفعة على إذابة الوجه النهائي لقضيب قطب كهربي دوار عالي السرعة- وتحويله إلى طبقة سائلة. يتحلل الفيلم السائل إلى قطرات تحت تأثير قوة الطرد المركزي{3}}عالية السرعة. تبرد القطرات الصغيرة وتتصلب في جو خامل، وتشكل مساحيق كروية تحت تأثير التوتر السطحي. يظهر المبدأ الفني في الشكل 3.

آفاق التطبيق: تم استخدام المساحيق المعدنية التي تنتجها تقنية PREP على نطاق واسع في مجال الطيران وبناء السفن والطاقة والصناعات الكيميائية وتصنيع المعدات المتطورة والطب الحيوي. في السنوات الأخيرة، ومع تطور الصناعات الناشئة مثل تكنولوجيا تصنيع الإضافات المعدنية، أظهرت تقنية PREP آفاق تطبيق واعدة بسبب الخصائص الممتازة للمساحيق المعدنية التي تنتجها. بعد عقود من التطوير، حققت تقنية PREP في بلدي تقدمًا كبيرًا في جودة المسحوق وقدرة المعدات. ومع ذلك، فإنها لا تزال متخلفة عن التقنيات الأجنبية المتقدمة في مجالات مثل إنتاج المسحوق الناعم وإعداد مساحيق المعادن المقاومة للحرارة.

4. طريقة الانحلال بالموجات فوق الصوتية

الانحلال بالموجات فوق الصوتية، كتقنية انحلال جديدة، ينقل طاقة الموجات فوق الصوتية إلى السائل ليتم تفتيته وتكسيره من خلال الاتصال المباشر أو غير المباشر برأس أداة الموجات فوق الصوتية. يمكن لتقنية تحضير المسحوق هذه الحصول على مساحيق معدنية كروية ذات كروية جيدة وتوزيع ضيق لحجم الجسيمات. كما أنها تتمتع بمزايا هامة مثل المعدات والعمليات البسيطة، وإمكانية التحكم العالية، والتكلفة المنخفضة، خاصة في تحضير مساحيق معدنية كروية عالية الأداء- بحجم جسيمات أقل من 20 ميكرومتر.

4.1 الاتصال بتقنية الانحلال بالموجات فوق الصوتية

مبدأ الانحلال: يتم إدخال السائل المراد تفتيته مباشرة على سطح رأس أداة محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية، مما يشكل طبقة سائلة رقيقة. تحت تأثير الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية، تولد هذه الطبقة السائلة الرقيقة موجات توتر سطحي. عندما تتجاوز سعة القطرات السائلة على السطح سعة رأس الأداة، يتم إخراج القطرات وتفتيتها إلى قطرات أصغر، كما هو موضح في الشكل 4. أثناء الانحلال، يؤثر سمك الطبقة السائلة الرقيقة بشكل كبير على تأثير الانحلال، مما يحد من معدل التدفق الشامل للسائل وبالتالي يحد من تحسين معدل الانحلال.

آفاق التطبيق: يتم استخدام تقنية الانحلال بالموجات فوق الصوتية التلامسية بشكل أساسي في إنتاج مساحيق معدنية ذات درجة انصهار منخفضة--. بالمقارنة مع طرق الانحلال الأخرى، يمكنها إنتاج مساحيق كروية ضيقة الحجم -جسيمية-بشكل أكثر كفاءة بحجم جسيم يبلغ حوالي 20 ميكرومتر. ومع ذلك، فإن طريقة الانحلال هذه لها قيود كبيرة في إنتاج -نقطة انصهار-عالية ومساحيق معدنية شديدة التآكل.

4.2 تقنية الانحلال بالموجات فوق الصوتية بدون الاتصال-

يتضمن الرذاذ بدون تلامس- بشكل أساسي إدخال السائل المراد ذريته عند عقدة ضغط الصوت في مجال الموجات فوق الصوتية الدائمة، كما هو موضح في الشكل 5.

توفر تقنية الرذاذ بالموجات فوق الصوتية بدون تلامس (USWA)، حيث لا يتلامس السائل المراد رذاذه مع رأس الأداة، مزايا كبيرة عند رذاذ المعادن المنصهرة أو السوائل الأخرى. كما أنها تتميز بإنتاجية عالية للمسحوق وكفاءة الانحلال عند تحضير مساحيق معدنية بحجم جسيم يبلغ حوالي 10 ميكرومتر.

آفاق التطبيق:

تشير الأبحاث إلى أن تقنية الرذاذ بدون تلامس-توفر مزايا لا مثيل لها مقارنة بتقنيات الرذاذ الأخرى في تحضير المساحيق المعدنية من المصهورات ذات اللزوجة العالية-. ومع ذلك، لا تزال هذه التكنولوجيا غير ناضجة ولا يمكنها حتى الآن تلبية متطلبات إنتاج المصانع على نطاق واسع-. ونظرًا لمزاياها الكبيرة في إنتاج-نقطة انصهار-عالية، ولزوجة-عالية، ومساحيق معدنية دقيقة-، فإن هذه التقنية مهيأة لمستقبل واسع في السوق.

مع تطور مجالات التصنيع مثل التصنيع الإضافي، وتعدين المساحيق، وقولبة حقن المسحوق، وعمليات طلاء السطح، وتكنولوجيا اللحام ثلاثية الأبعاد، ستصبح متطلبات طرق الانحلال صارمة بشكل متزايد. مع استمرار تطور أساليب الانحلال وتحسينها، فإنها ستتمتع بآفاق أكبر.