RU2720008C1 - Method of vacuum thermal degassing of heat-resistant granules, titanium alloy or steels in movable layer and device - Google Patents
Method of vacuum thermal degassing of heat-resistant granules, titanium alloy or steels in movable layer and device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720008C1 RU2720008C1 RU2019129921A RU2019129921A RU2720008C1 RU 2720008 C1 RU2720008 C1 RU 2720008C1 RU 2019129921 A RU2019129921 A RU 2019129921A RU 2019129921 A RU2019129921 A RU 2019129921A RU 2720008 C1 RU2720008 C1 RU 2720008C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- degassing
- balls
- powder
- vacuum
- Prior art date
Links
- 239000008187 granular material Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000007872 degassing Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 39
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 5
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу термической дегазации гранул жаропрочных, титановых сплавов и сталей и подготовке их к компактированию.The invention relates to powder metallurgy, in particular to a method for thermal degassing of granules of heat-resistant, titanium alloys and steels and preparing them for compaction.
Способ заключается в вакуумной термической дегазации в летящем (подвижном) потоке гранул в вакууме. Данный способ позволяет эффективно удалять газы, адсорбированные на поверхности гранул, и существенно уменьшить продолжительность процесса.The method consists in vacuum thermal degassing in a flying (mobile) flow of granules in a vacuum. This method allows you to effectively remove gases adsorbed on the surface of the granules, and significantly reduce the duration of the process.
Способ реализуется путем вакуумирования системы до давления не более 1⋅10-3 мм рт. ст. и осуществляют дозированную подачу гранул через специальный диспергатор со скоростью 30-50 кг/ч при температуре на 130-350°С и давлении не более 1⋅10-3 мм рт. ст., проводят термическую дегазацию гранул в летящем (подвижном) слое, заполняют гранулами стальную капсулу и осуществляют ее герметизацию.The method is implemented by evacuating the system to a pressure of not more than 1⋅10 -3 mm RT. Art. and dosing of the granules is carried out through a special disperser at a rate of 30-50 kg / h at a temperature of 130-350 ° C and a pressure of not more 1⋅10 -3 mm Hg. Art., conduct thermal degassing of the granules in the flying (moving) layer, fill the steel capsule with granules and carry out its sealing.
При такой обработке обеспечивается эффективное удаление газов и сокращение продолжительности процесса подготовки гранул к компактированию.With this treatment, effective gas removal and a reduction in the duration of the preparation of the pellets for compaction are ensured.
Известен способ дегазации металлургических порошков (Патент США №3954458, B22F 1/00 от 04.04.76 г.). Дегазация порошка происходит в неподвижном слое в вакууме 1⋅10-3 мм рт. ст. при температурном интервале от 232 до 454°С.A known method of degassing metallurgical powders (US Patent No. 3954458, B22F 1/00 from 04.04.76,). Powder degassing occurs in a fixed bed in vacuo 1⋅10 -3 mm Hg. Art. at a temperature range from 232 to 454 ° C.
Недостатком его является то, что, нагрев гранул происходит в вакууме в неподвижном слое, что значительно замедляет этот процесс и, тем самым, увеличивает время дегазации. Это обусловлено тем, что, нагрев гранул до температуры, необходимой для десорбции кислорода и влаги с поверхности гранул, происходит в вакууме очень медленно. В вакууме отсутствует передача тепла конвекцией, что приводит к тому, что для нагрева всей массы гранул (особенно в центре) в неподвижном слое требуется большое количество времени. Это приводит как к увеличению времени дегазации, так и к увеличению длительности всего технологического процесса.Its disadvantage is that the heating of the granules takes place in a vacuum in a fixed bed, which significantly slows down this process and, thereby, increases the degassing time. This is due to the fact that heating the granules to the temperature necessary for the desorption of oxygen and moisture from the surface of the granules occurs in a vacuum very slowly. In vacuum, there is no heat transfer by convection, which leads to the fact that for heating the entire mass of granules (especially in the center) in a fixed layer, a large amount of time is required. This leads to both an increase in degassing time and an increase in the duration of the entire process.
Известен способ вакуумной термической дегазации гранул, описанный в патенте RU 2477669 C1 RU Grant.A known method of vacuum thermal degassing of granules described in patent RU 2477669 C1 RU Grant.
Дегазацию порошка производят в подвижном слое в вакуумной камере при давлении не более 1⋅10-4 мм рт. ст., путем дозированной подачи гранул на наклонную поверхность, нагретую до 130-150°С, проводят термическую дегазацию гранул в подвижном слое толщиной 8-15 монослоев при их передвижении по указанной поверхности, заполняют гранулами стальную капсулу, нагретую до 400°С и размещенную в вакуумированной камере, и осуществляют ее герметизацию.Degassing of the powder is carried out in a movable layer in a vacuum chamber at a pressure of not more than 1⋅10 -4 mm RT. st., by dosed supply of granules to an inclined surface heated to 130-150 ° C, thermal degassing of granules in a moving layer with a thickness of 8-15 monolayers is carried out when they move on the specified surface, a steel capsule is heated to 400 ° C and placed in granules in a vacuum chamber, and carry out its sealing.
Этот способ был выбран в качестве прототипа.This method was selected as a prototype.
В предлагаемом способе учитывается тот факт, что результаты исследования теплофизических свойств гранул и изучение условий нагрева гранул в неподвижном слое в вакууме убедительно свидетельствуют о том, что повысить скорость нагрева гранул можно только в случае уменьшения высоты слоя гранул, в идеале приближаясь к монослою.The proposed method takes into account the fact that the results of studying the thermophysical properties of the granules and studying the conditions for heating the granules in a fixed layer in a vacuum convincingly indicate that it is possible to increase the heating rate of granules only if the granule layer height decreases, ideally approaching the monolayer.
Техническое осуществление дегазации в монослое возможно, если гранулы будут скатываться с нагретой металлической поверхности под действием собственного веса или вследствие приложенных к поверхности колебаний. В этом случае можно легко регулировать температуру нагрева гранул и длительность процесса дегазации, а десорбируемые с поверхности гранул газы легко удалить вакуумными насосами.The technical implementation of degassing in a monolayer is possible if the granules will slide off a heated metal surface under the influence of its own weight or due to vibrations applied to the surface. In this case, it is possible to easily control the heating temperature of the granules and the duration of the degassing process, and the gases desorbed from the surface of the granules can be easily removed by vacuum pumps.
Однако указанный способ обладает рядом существенных недостатков.However, this method has several significant disadvantages.
Для его реализации требуется наличие сложной вакуумной камеры, что ограничивает размеры обрабатываемых изделий и усложняет технологический процесс.Its implementation requires the presence of a complex vacuum chamber, which limits the size of the processed products and complicates the process.
Для герметизации капсул используют электронно-лучевую сварку, что требует специального оборудования и высококвалифицированного персонала.For sealing capsules using electron beam welding, which requires special equipment and highly qualified personnel.
Необходимо осуществлять дозированную подачу гранул из бункера на поверхность, нагретую до температуры 130-150°С, далее проводить термическую дегазацию гранул в подвижном слое толщиной 8-15 монослоев при их передвижении по указанной поверхности. Однако контролировать такую толщину подвижного слоя практически невозможно.It is necessary to carry out a metered supply of granules from the hopper to a surface heated to a temperature of 130-150 ° C, then carry out thermal degassing of the granules in a moving layer with a thickness of 8-15 monolayers when they move along the specified surface. However, it is almost impossible to control such a thickness of the moving layer.
Предлагаемый способ объединяет в себе две операции - собственно дегазацию и заполнение капсулы гранулами, причем они происходят одновременно. Это способствует уменьшению длительности общего технологического цикла при производстве изделий из гранул.The proposed method combines two operations - the actual degassing and filling the capsule with granules, and they occur simultaneously. This helps to reduce the duration of the overall technological cycle in the manufacture of products from granules.
Способ заключается в следующем: гранулы хранят в транспортном бункере, заполненном чистым инертным газом (Ar, N2 или Не), в котором затем создают вакуум на уровне ~1⋅10-3 мм рт. ст. Далее гранулы из бункера с заданной скоростью (30-50 кг/ч) поступают в капсулу через специальный диспергатор в котором создается вакуум не ниже 1⋅10-3 мм рт. ст. Диспергатор содержит засыпку стальных шаров, нагретых до температуры 130-400С. Проходя через диспергатор струя гранул разбивается, каждая отдельная гранула нагревается и происходит полное удаление газов с поверхности гранул. В результате газы, на поверхности и в пространстве между гранулами, удаляются вакуумными насосами. После полного заполнения капсулы гранулами производят ее герметизацию путем пережима засыпного патрубка.The method consists in the following: the granules are stored in a transport hopper filled with pure inert gas (Ar, N2 or He), in which a vacuum is then created at a level of ~ 1⋅10 -3 mm Hg. Art. Next, the granules from the hopper at a predetermined speed (30-50 kg / h) are fed into the capsule through a special dispersant in which a vacuum is not lower 1⋅10 -3 mm Hg. Art. The dispersant contains a backfill of steel balls heated to a temperature of 130-400C. Passing through the dispersant, the jet of granules breaks, each individual granule is heated and there is a complete removal of gases from the surface of the granules. As a result, gases, on the surface and in the space between the granules, are removed by vacuum pumps. After the capsule is completely filled with granules, it is sealed by pinching the filling nozzle.
Для реализации предлагаемого способа вакуумной термической дегазации гранул жаропрочных, титановых сплавов и сталей используется устройство включающее бункер с гранулами, стальную капсулу, вибростол, вакуумную систему и ферму обслуживания. Для повышения эффективности процесса дегазации между капсулой и бункером с гранулами установлен диспергатор состоящий из засыпки стальных шаров, размещенных в нескольких зонах и снабженный нагревателями. При этом диаметр стальных шаров составляет 3-10 мм.To implement the proposed method of vacuum thermal degassing of granules of heat-resistant, titanium alloys and steels, a device is used that includes a hopper with granules, a steel capsule, a vibrating table, a vacuum system and a service farm. To increase the efficiency of the degassing process between the capsule and the hopper with granules, a dispersant is installed consisting of filling steel balls placed in several zones and equipped with heaters. The diameter of the steel balls is 3-10 mm.
Нагреватели обеспечивают возможность поддержания температуры шаров в диапазоне 130-400С. Наличие засыпки нагретых шаров позволяет разбить поток гранул, засыпаемых в капсулу на отдельные микропотоки. При этом гранулы испытывая соударения с нагретыми шарами забирают часть тепла, что способствует удалению с их поверхности адсорбированной влаги и газов. В диспергаторе в процессе пересыпки гранул поддерживается давление не более 1⋅10-3 мм рт. ст. Для повышения эффективности термической дегазации количество зон с шарами составляет 2-5, а их высота зон составляет 200-300 мм (20-100 диаметров шаров).Heaters provide the ability to maintain the temperature of the balls in the range of 130-400C. The presence of the filling of heated balls makes it possible to break down the flow of granules that are filled into the capsule into separate microflows. At the same time, granules experiencing collisions with heated balls take part of the heat, which helps to remove adsorbed moisture and gases from their surface. In the dispersant in the process of pouring granules, a pressure of not more than 1⋅10 -3 mm RT is maintained. Art. To increase the efficiency of thermal degassing, the number of zones with balls is 2-5, and their zone height is 200-300 mm (20-100 diameters of balls).
Расстояние между отдельными зонами заполненными шарами составляет 200-300 мм (20-100 диаметров шаров), что обеспечивает свободное падение отдельных нагретых гранул в вакууме и повышение эффективности процесса.The distance between the individual zones filled with balls is 200-300 mm (20-100 ball diameters), which ensures the free fall of individual heated granules in a vacuum and increase the efficiency of the process.
Для обеспечения контроля уровня засыпки гранул в капсулу используется прозрачная пластиковая секция на входе в капсулу через засыпной патрубок. Для ее надежной работы необходимо поддержание на ее входе температуры гранул не выше 100С. С этой целью в нижней зоне диспергатора размещают охлаждающую систему.To ensure control of the level of filling the granules into the capsule, a transparent plastic section is used at the entrance to the capsule through the filling nozzle. For its reliable operation, it is necessary to maintain at its inlet the temperature of the granules not higher than 100C. For this purpose, a cooling system is placed in the lower zone of the dispersant.
Сущность предлагаемого способа и устройства для его реализации поясняется чертежом (фиг. 1-3).The essence of the proposed method and device for its implementation is illustrated by the drawing (Fig. 1-3).
Технический результат предлагаемого изобретения - ускорение технологических возможностей процесса дегазации порошков, изготовленных из титановых или жаропрочных сплавов и сталей, повышение эффективности процесса дегазации и улучшение технологических свойств порошка.The technical result of the invention is the acceleration of the technological capabilities of the process of degassing powders made of titanium or heat-resistant alloys and steels, increasing the efficiency of the degassing process and improving the technological properties of the powder.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:
- фиг. 1 - Устройство для термической дегазации;- FIG. 1 - Device for thermal degassing;
- фиг 2 - Диспергатор;- Fig 2 - Dispersant;
- фиг 3 - Секция диспергатора.- Fig 3 - Section of the dispersant.
Поставленная цель достигается тем, что дегазацию осуществляют путем дозированной подачи гранул через специальный диспергатор со скоростью 30-50 кг/ч при температуре на 130-400°С и давлении не более 1⋅10-3 мм рт. ст., проводят термическую дегазацию гранул в летящем (подвижном) слое, заполняют гранулами стальную капсулу и осуществляют ее герметизацию путем пережима засыпного патрубка.The goal is achieved in that the degassing is carried out by dosed supply of granules through a special disperser at a rate of 30-50 kg / h at a temperature of 130-400 ° C and a pressure of not more 1⋅10 -3 mm Hg. Art., conduct thermal degassing of the granules in the flying (moving) layer, fill the steel capsule with granules and seal it by pinching the filling nozzle.
Данный процесс осуществляют с помощью специального устройства - диспергатора состоящего из засыпки стальных шаров, размещенных в нескольких зонах и снабженный нагревателями.This process is carried out using a special device - a dispersant consisting of filling steel balls placed in several zones and equipped with heaters.
При прохождении порошка через диспергатор отдельные гранул нагреваются, что приводит к их удалению с поверхности частиц адсорбированных газов и влаги.When the powder passes through the dispersant, individual granules are heated, which leads to their removal from the surface of the particles of adsorbed gases and moisture.
Нагрев до 130-400°С обеспечивает смещение энергетического равновесия в сторону десорбции молекул газов, прилегающих к поверхности металла (монослой) с большой энергией адсорбции.Heating to 130-400 ° C provides a shift in the energy balance towards the desorption of gas molecules adjacent to the metal surface (monolayer) with high adsorption energy.
Просыпание потока гранул через засыпку нагретых шаров обеспечивает создание летящего (подвижного) тонкого слоя порошка и освобождение полной поверхности частиц для воздействия десорбирующих факторов (вакуум, температура) и создает условия для беспрепятственного удаления десорбирующихся молекул.Waking the flow of granules through the filling of heated balls ensures the creation of a flying (mobile) thin layer of powder and the release of the full surface of the particles for exposure to desorbing factors (vacuum, temperature) and creates the conditions for the unimpeded removal of desorbed molecules.
Наличие нескольких нагретых зон шаров способу позволяет последовательно удалять различные по энергетическим уровням примеси, что обеспечивает наиболее полную дегазацию.The presence of several heated zones of the balls of the method allows you to consistently remove impurities of different energy levels, which ensures the most complete degassing.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.
Порошок помещают в герметичный бункер, сообщающуюся с диспергаторомс засыпкой металлических шаров где они подвергается нагреву до 150-400°С с продувкой аргоном для удаления содержащихся в межшаровом пространстве паров воды и атмосферных газов, а также части адсорбированных газов с малой энергией адсорбции.The powder is placed in a sealed hopper that communicates with a dispersant filled with metal balls where they are heated to 150-400 ° C with argon purge to remove water and atmospheric gases contained in the inter-ball space, as well as some adsorbed gases with low adsorption energy.
Затем бункер с порошком и диспергатор вакуумируют до - 10-3 мм рт. ст. При этом порошковый материал освобождается от газовой фазы в межчастичном пространстве. Достижение высокого вакуума (10-3 мм рт. ст.) непосредственно в межчастичных каналах покоящегося порошка невозможно. Минимально достижимое остаточное давление в массе порошка даже при 10-5 мм рт. ст. над его поверхностью не может быть выше 10-1 мм рт. ст., что объясняется затрудненным выходом молекул газа через открытые каналы, так как длина их свободного пробега оказывается несоизмеримой с размерами пор в порошковой среде.Then the powder hopper and dispersant are evacuated to - 10-3 mm Hg. Art. In this case, the powder material is freed from the gas phase in the interparticle space. Achieving a high vacuum (10-3 mmHg) directly in the interparticle channels of the resting powder is impossible. The minimum achievable residual pressure in the powder mass even at 10-5 mmHg. Art. above its surface can not be higher than 10-1 mm RT. Art., which is explained by the difficult exit of gas molecules through open channels, since the mean free path is incommensurable with the pore sizes in the powder medium.
Для удаления оставшихся молекул газа порошки пропускают через диспергатор со скоростью 30-50 кг/ч. При этом гранулы нагреваются, приобретая дополнительную энергию, которая должна превышать их энергию адсорбции. При этом освобождается поверхность большой части порошка и облегчается выход десорбирующихся молекул и газов за пределы порошкового слоя.To remove the remaining gas molecules, the powders are passed through a dispersant at a speed of 30-50 kg / h. In this case, the granules are heated, acquiring additional energy, which should exceed their adsorption energy. This frees up the surface of a large part of the powder and facilitates the release of desorbed molecules and gases beyond the powder layer.
Для обеспечения десорбции молекул с большой энергией адсорбции, слой порошка нагревают до 300-400°С. Нагревание до температур ниже 300°С не обеспечивает смещение равновесия адсорбции-десорбции в сторону десорбции. Нагрев выше 400°С может привести к припеканию частиц порошка к поверхности шаров и образованию конгломератов частиц, что затрудняет процесс дальнейшей дегазации.To ensure desorption of molecules with high adsorption energy, the powder layer is heated to 300-400 ° C. Heating to temperatures below 300 ° C does not provide a shift in the equilibrium of adsorption-desorption towards desorption. Heating above 400 ° C can lead to baking of the powder particles to the surface of the balls and the formation of conglomerates of particles, which complicates the process of further degassing.
Скорость перемещения порошкового слоя и его толщина регулируются величиной подаваемых порций порошка.The speed of movement of the powder layer and its thickness are controlled by the size of the supplied portions of the powder.
Скорость подачи порошка меньше 30 кг/ч может приводить к припеканию частиц порошка к поверхности шаров и образованию крупных конгломератов частиц, а также увеличивает продолжительность процесса дегазации. Повышение скорости выше 50 кг/ч не позволяет удалить значительную долю хемосорбированных газов и примесей из-за уменьшения времени теплового воздействия на частицы порошка. Степень дегазации порошка можно регулировать, изменяя температуру нагрева шаров и скорость подачи порошка в указанных пределах. При необходимости операцию гранулирования можно проводить 2 и более раз.A powder feed rate of less than 30 kg / h can lead to baking of the powder particles to the surface of the balls and the formation of large conglomerates of particles, and also increases the duration of the degassing process. The increase in speed above 50 kg / h does not allow to remove a significant proportion of chemisorbed gases and impurities due to the reduction of the time of thermal exposure to powder particles. The degree of degassing of the powder can be adjusted by changing the temperature of heating the balls and the feed rate of the powder within the specified limits. If necessary, the granulation operation can be carried out 2 or more times.
Вакуум в диспергаторе позволяет одновременно подвергать обработке по описанному способу порошковые композиции, состоящие из частиц материалов с различными удельными весами.The vacuum in the dispersant allows you to simultaneously process according to the described method powder compositions consisting of particles of materials with different specific gravities.
После прохождения полного цикла обработки гранулы засыпают в герметичные капсулы без контакта с воздушной средой для последующего горячего изостатического прессования, где отрицательное влияние газовых примесей выражено наиболее ярко.After passing the full processing cycle, the granules are poured into sealed capsules without contact with air for subsequent hot isostatic pressing, where the negative effect of gas impurities is most pronounced.
Пример. В качестве материала для испытаний использовали порошки никелевых и титановых сплавов.Example. Powders of nickel and titanium alloys were used as test material.
Бункер с порошком и диспергатор вакуумировали до остаточного давления 10-3 мм рт. ст. и порошок малыми порциями (30-50 кг/ч) подавали через нагретую до 130-400°С засыпку шаров (диаметром 3-10 мм). При этом адсорбированные на поверхности частиц атомы газов с малой энергией адсорбции заряжались, получая дополнительную собственную энергию, и удалялись из порошка. Затем порошок засыпали в стальные капсулы через патрубок, который затем герметизировали путем пережима. Все указанные выше режимы обработки выбраны на основании экспериментальных данных (см. таблицу 1).The powder hopper and dispersant were evacuated to a residual pressure of 10-3 mm RT. Art. and the powder in small portions (30-50 kg / h) was fed through the filling of balls (3-10 mm in diameter) heated to 130-400 ° C. In this case, gas atoms with a low adsorption energy adsorbed on the surface of the particles were charged, receiving additional intrinsic energy, and removed from the powder. Then the powder was poured into steel capsules through a nozzle, which was then sealed by pinching. All the above processing modes are selected on the basis of experimental data (see table 1).
Из таблицы видно, что скорость подачи порошка менее 30 кг/ч приводит к образованию крупных спеков, увеличение скорости подачи более 50 кг/ч не обеспечивает полную очистку порошка от хемосорбированных примесей ввиду малой длительности процесса. Температура нагрева ниже 130°С не обеспечивает условий образования дегазации гранул. Подъем температуры выше 400°С, как правило, к образованию крупных спеков.The table shows that the powder feed rate of less than 30 kg / h leads to the formation of large cakes, an increase in the feed rate of more than 50 kg / h does not ensure complete cleaning of the powder from chemisorbed impurities due to the short duration of the process. The heating temperature below 130 ° C does not provide the conditions for the formation of degassing of granules. Rising temperatures above 400 ° C, as a rule, to the formation of large cakes.
Применение данного способа для дегазации металлических порошков позволяет значительно повысить эффективность процесса (степень дегазации порошка) по сравнению с прототипом за счет снижения содержания оксидов и влаги в 3-4 раза. Возможность получать заготовки из дегазированных порошков значительно повышает технологические свойства обрабатываемого порошка по сравнению с прототипом (он же базовый объект) за счет улучшения текучести порошка.The use of this method for the degassing of metal powders can significantly increase the efficiency of the process (the degree of degassing of the powder) compared with the prototype by reducing the content of oxides and moisture by 3-4 times. The ability to obtain blanks from degassed powders significantly increases the technological properties of the processed powder compared to the prototype (it is also the base object) by improving the fluidity of the powder.
Режимы способов дегазации указаны ниже:The modes of degassing methods are indicated below:
а) вакуумная термическая дегазация гранул в неподвижном слое (в засыпке) (аналог):a) vacuum thermal degassing of granules in a fixed layer (in the backfill) (analogue):
- создание вакуума 1⋅10-2 Па в рабочей камере - 1 час;- creating a vacuum of 1-10-2 Pa in the working chamber - 1 hour;
- нагрев до 400°С - 2 часа;- heating to 400 ° C - 2 hours;
- выдержка - 5 часов;- exposure time - 5 hours;
- нагрев до 750°С - 2 часа;- heating to 750 ° C - 2 hours;
- выдержка - 6 часов;- exposure time - 6 hours;
- герметизация капсулы;- capsule sealing;
б) вакуумная термическая дегазация гранул в подвижном слое (прототип):b) vacuum thermal degassing of granules in a moving layer (prototype):
- создание вакуума 1⋅10-2 Па - 1 час;- creating a vacuum of 1-10-2 Pa - 1 hour;
- нагрев капсулы до температуры 400°С - 0,25 часа;- heating the capsule to a temperature of 400 ° C - 0.25 hours;
- выдержка при температуре 400°С - 1 час;- exposure at a temperature of 400 ° C - 1 hour;
- заполнение капсулы гранулами - 1,2-1,6 часа;- filling the capsule with granules - 1.2-1.6 hours;
- герметизация капсулы.- sealing capsules.
В таблице 1 приведены сравнительные данные по продолжительности технологического цикла производства герметизированных капсул с гранулами по трем вышеупомянутым способам дегазации.Table 1 shows comparative data on the duration of the production cycle of the production of sealed capsules with granules according to the three above-mentioned degassing methods.
Как видно, предлагаемый способ имеет существенное преимущество по длительности технологического цикла, что позволяет повысить производительность процесса подготовки гранул к компактированию.As can be seen, the proposed method has a significant advantage in the duration of the technological cycle, which allows to increase the productivity of the process of preparing granules for compaction.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019129921A RU2720008C1 (en) | 2019-09-23 | 2019-09-23 | Method of vacuum thermal degassing of heat-resistant granules, titanium alloy or steels in movable layer and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019129921A RU2720008C1 (en) | 2019-09-23 | 2019-09-23 | Method of vacuum thermal degassing of heat-resistant granules, titanium alloy or steels in movable layer and device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2720008C1 true RU2720008C1 (en) | 2020-04-23 |
Family
ID=70415389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019129921A RU2720008C1 (en) | 2019-09-23 | 2019-09-23 | Method of vacuum thermal degassing of heat-resistant granules, titanium alloy or steels in movable layer and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2720008C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2799458C1 (en) * | 2023-03-09 | 2023-07-05 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method for making products from granules made from nickel-based alloys or from titanium-based alloys |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1588507A1 (en) * | 1988-11-14 | 1990-08-30 | Научно-производственное объединение "Тулачермет" | Arrangement for degassing and sealing capsules filled with powder |
| RU2002578C1 (en) * | 1992-01-24 | 1993-11-15 | Всероссийский институт легких сплавов | Method of filling capsules by granulated powders of hand-deformable alloys |
| RU2038194C1 (en) * | 1993-05-07 | 1995-06-27 | Ступинский металлургический комбинат | Method for production of granules |
| CN101214539A (en) * | 2008-01-07 | 2008-07-09 | 吉林大学 | Preparation method of wear-resistant manganese steel composite material locally reinforced by TiC particles |
| RU2477669C1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of vacuum thermal degassing of refractory alloy pellets in moving bed |
| RU2516267C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский Институт Легких сплавов" (ОАО ВИЛС) | Method to produce products from complex-alloyed powder heat-resistant nickel alloys |
| CN102806345B (en) * | 2012-04-19 | 2014-07-09 | 潘伦桃 | Device for granulating tantalum powder and method for manufacturing coagulated tantalum powder through granulation |
| CN107052329A (en) * | 2017-05-18 | 2017-08-18 | 江门富祥电子材料有限公司 | A kind of heat treatment method of tantalum powder |
-
2019
- 2019-09-23 RU RU2019129921A patent/RU2720008C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1588507A1 (en) * | 1988-11-14 | 1990-08-30 | Научно-производственное объединение "Тулачермет" | Arrangement for degassing and sealing capsules filled with powder |
| RU2002578C1 (en) * | 1992-01-24 | 1993-11-15 | Всероссийский институт легких сплавов | Method of filling capsules by granulated powders of hand-deformable alloys |
| RU2038194C1 (en) * | 1993-05-07 | 1995-06-27 | Ступинский металлургический комбинат | Method for production of granules |
| CN101214539A (en) * | 2008-01-07 | 2008-07-09 | 吉林大学 | Preparation method of wear-resistant manganese steel composite material locally reinforced by TiC particles |
| RU2477669C1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of vacuum thermal degassing of refractory alloy pellets in moving bed |
| CN102806345B (en) * | 2012-04-19 | 2014-07-09 | 潘伦桃 | Device for granulating tantalum powder and method for manufacturing coagulated tantalum powder through granulation |
| RU2516267C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский Институт Легких сплавов" (ОАО ВИЛС) | Method to produce products from complex-alloyed powder heat-resistant nickel alloys |
| CN107052329A (en) * | 2017-05-18 | 2017-08-18 | 江门富祥电子材料有限公司 | A kind of heat treatment method of tantalum powder |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2837149C2 (en) * | 2021-09-22 | 2025-03-26 | Даниэли & К. Оффичине Мекканике С.П.А. | Vacuum degassing unit and method of inerting pyrophoric powders |
| RU2799458C1 (en) * | 2023-03-09 | 2023-07-05 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method for making products from granules made from nickel-based alloys or from titanium-based alloys |
| RU2848778C1 (en) * | 2025-03-24 | 2025-10-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Equipment for preparing capsules for hot isostatic pressing (hip) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11090718B2 (en) | Method based on fluidizing for modifying and preparing low-cost titanium powders for 3D printing | |
| KR102297842B1 (en) | A method of making cermet or cemented carbide powder | |
| CN110799292A (en) | Method for producing metal powder by means of gas atomization and apparatus for producing metal powder according to the method | |
| EP2578337B1 (en) | System and method for reducing the bulk density of metal powder | |
| EP3027342B1 (en) | Forming a metal component | |
| CN110315084B (en) | Preparation method of high-temperature alloy powder for aircraft engine turbine disc | |
| US20100186923A1 (en) | Apparatus for preparing alloy sheet | |
| CN108884515B (en) | Smelting method of oxide ore | |
| EP2774688B1 (en) | Hopper and thermal spraying apparatus | |
| KR20150105364A (en) | CYLINDRICAL Cu-Ga ALLOY SPUTTERING TARGET AND PRODUCTION METHOD THEREFOR | |
| RU2720008C1 (en) | Method of vacuum thermal degassing of heat-resistant granules, titanium alloy or steels in movable layer and device | |
| RU2477669C1 (en) | Method of vacuum thermal degassing of refractory alloy pellets in moving bed | |
| WO2010097079A3 (en) | Production of spheroidal metal particles | |
| CN105345007B (en) | A kind of preparation method of high dense chrome tungsten alloy target material | |
| RU2536021C1 (en) | Plant for filling and sealing of capsules with metal powder | |
| Kikuchi et al. | Effect of Powder–Liquid Interaction on Their Accumulation Behavior in Packed Bed | |
| PT799662E (en) | Method for vacuum loading steel powder into a mold | |
| CN101348891A (en) | Tantalum powder controlled passivation magnesium processing deoxidization method | |
| JP2022184230A (en) | Lithium sulfide production apparatus and lithium sulfide production method | |
| CN105939964B (en) | The method for producing granulated polycrystalline silicon | |
| JP2008190017A (en) | Method and device for producing spherical metal particle | |
| WO2012152435A1 (en) | Method and apparatus for removing contaminants from metallurgical silicon | |
| JP3795791B2 (en) | Natural drop heat treatment method and heat treatment furnace | |
| JP2019120472A (en) | Fluidization roasting furnace | |
| CN109402475A (en) | A kind of diamond composite blank heat treatment method |