×
13.11.2019
219.017.e0fb

Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения порошка из металлической стружки

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения порошковых металлических материалов из металлической стружки. Предварительно осуществляют очистку исходного сырья от СОЖ, для чего заливают стружку уайт-спиритом, перемешивают и сливают уайт-спирит. Стружку засыпают в устройство центрифугирования для удаления уайт-спирита, обработку производят 3-10 минут, после чего выжигают оставшееся количество СОЖ в камерной печи при температуре от 100 °С до 200 °С. Измельчение стружки производят в шаровой мельнице аттриторного типа, размольными телами размером 5-15 мм, при отношении массы материала к размольным телам в диапазоне 1:10-1:30. Камеру аттритора продувают инертным газом в течение 5-10 минут и измельчают в течение 1-4 часов. Полученный порошок охлаждают до температуры окружающей среды, отсеивают его от размольных тел на сите с диаметром ячейки 3 мм и производят рассев полученного порошка на фракции с выделением фракции не крупнее 150 мкм. После чего производят плазменную сфероидизацию порошка и отмывают в ультразвуковой ванне, содержащей, например, деионизированную воду. Обеспечивается стабилизация гранулометрических свойств порошка, уменьшение морфологического разнообразия частиц, увеличение насыпной плотности и текучести, а также снижение чувствительности к трению. 6 ил.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к способам получения порошковых металлических материалов из вторичного сырья, в том числе, металлической стружки (преимущественно, жаропрочной стали).

Порошковая металлургия - область науки и техники, охватывающая совокупность методов изготовления порошков металлов, сплавов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками без расплавления основного компонента.

Из имеющихся разнообразных способов обработки металлов порошковая металлургия занимает особое место, так как позволяет получать не только изделия различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы, которые другим путем получить или очень сложно, или невозможно.

Технологический процесс производства изделий методом порошковой металлургии начинается с получения металлических порошков. Известно большое количество методов их получения.

Разнообразие применяемых методов объясняется тем, что качественные характеристики порошков и изделий в значительной степени определяются методом изготовления порошков. Порошок одного и того же металла в зависимости от метода производства резко изменяет некоторые из свойств, определяющих применимость его для той или иной цели.

В практике металлические порошки характеризуются по физическим, химическим и технологическим свойствам.

К физическим свойствам порошков обычно относят преобладающую форму частиц и гранулометрический состав порошка. Форма частиц, в основном, зависит от способа получения и может быть сферической, губчатой, осколочной, дендритной, тарельчатой и чешуйчатой. Форма частиц оказывает влияние на плотность, прочность и однородность изделия. Гранулометрический состав порошка представляет собой относительное содержание фракций частиц различной крупности. В сочетании с другими свойствами он решающим образом влияет на достижение заданных механических свойств спеченных изделий.

К химическим свойствам порошков относят в первую очередь содержание основного металла, примесей и загрязнений.

Под технологическими свойствами порошков понимают насыпную плотность порошка, текучесть и прессуемость.

Насыпная плотность порошка – это масса единицы его объема при свободной насыпке. Она определяется плотностью материала порошка, размером и формой его частиц, плотностью укладки частиц и состоянием их поверхности. Например, сферические порошки с гладкой поверхностью обеспечивают более высокую насыпную плотность.

Текучесть порошка – это способность перемещаться под действием силы тяжести. Она оценивается временем истечения определенной навески через калиброванное отверстие. Текучесть зависит от плотности материала, гранулометрического состава, формы и состояния поверхности частиц и влияет на производительность автоматических прессов при прессовании, так как она определяет время заполнения порошком пресс-формы. Текучесть ухудшается при увлажнении порошка, увеличении его удельной поверхности и доли мелкой фракции.

Прессуемость порошка – это способность порошка под влиянием внешнего усилия приобретать и удерживать определенную форму и размеры.

Порошки одного и того же химического состава, но с разными физическими характеристиками могут обладать различными технологическими свойствами, что влияет на условия дальнейшего превращения порошков в готовые изделия.

Поэтому физические, химические и технологические свойства порошков находятся в непосредственной зависимости от метода получения порошка.

Все способы получения порошков, которые встречаются в современной практике, можно разделить на две группы: механические способы и физико-химические способы.

Механическими способами получения порошков считаются такие технологические процессы, при которых исходный материал в результате воздействия внешних сил измельчается без изменения химического состава.

К физико-химическим способам относят такие технологические процессы, в которых получение порошка связано с изменением химического состава исходного сырья в результате глубоких физико-химических превращений.

Механическое измельчение или размол проводится в различных устройствах, а именно: в шаровых, планетарных, вибрационных, вихревых, гироскопических, струйных мельницах, аттриторах.

Аттриторные устройства являются одной из разновидностей шаровых мельниц. Размольные тела находятся в вертикально расположенном неподвижном барабане, внутри которого со скоростью более 100 об/мин вращается вертикальная лопастная мешалка. Циркуляцию размольных тел и истирание измельчаемого материала обеспечивают гребки, наклонно укрепленные на лопастях мешалки. Аттриторные мельницы конструктивно просты, удобны в эксплуатации и позволяют вести процесс измельчения непрерывно. В результате размола получают порошки с достаточно равномерным распределением частиц по размерам, при этом нужная дисперсность достигается в несколько раз быстрее, чем в обычных шаровых мельницах.

В качестве прототипа выбран способ получения тонкодисперсного порошка из металлической стружки в барабанном измельчителе [RU2090313]. При реализации данного способа измельчение металлической стружки в барабанном измельчителе ведут при одновременном воздействии вибрации и вращательного движения барабана вокруг собственной оси, что повышает интенсивность процесса измельчения.

Недостатком способа является невысокое качество получаемого порошка, так как способ не предусматривает предварительную очистку стружки от различного рода загрязнителей, в том числе, смазочно-охлаждающей жидкости, что приводит к появлению примесей в порошке, ухудшающих качество конечных изделий. Порошок, полученный после размола, состоит из частиц неправильной формы с рыхлой структурой, что делает его нетехнологичным и ограничивает области применения. Он имеет нестабильные гранулометрические свойства, низкую насыпную плотность и текучесть, снижающие производительность процесса прессования, вследствие увеличения времени заполнения порошком пресс-формы.

Таким образом, технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа получения порошка из стружки, повышающего качество конечного продукта.

Решение указанной технической проблемы достигается за счет того, что при использовании способа получения порошка из стружки высоколегированной жаропрочной стали, включающего измельчение исходного сырья механическим образом, предварительно осуществляют очистку исходного сырья от СОЖ, для чего заливают стружку уайт-спиритом и перемешивают, затем уайт-спирит сливают; засыпают стружку в устройство центрифугирования для удаления уайт-спирита, при этом обработку производят от 3 до 10 минут в зависимости от массы материала, после чего выжигают оставшееся количество СОЖ в камерной печи при температуре от 100 °С до 200 °С; измельчение стружки производят в шаровой мельнице аттриторного типа, при этом используют размольные тела размером от 5 до 15 мм, а соотношение массы загрузки материала к размольным телам выбирают в диапазоне 1:10-1:30; продувают камеру аттритора инертным газом в течение 5-10 минут, затем производят процесс измельчения в течение 1-4 часов; после завершения измельчения охлаждают полученный порошок до температуры окружающей среды и осуществляют разгрузку полученного продукта путем отсева его от размольных тел на сите с диаметром ячейки 3 мм затем производят рассев полученного порошка на фракции, на следующем этапе используют частицы не крупнее 150 мкм; на последнем этапе производят плазменную сфероидизацию порошка, для чего установку для плазменной сфероидизации продувают инертным газом (аргон, гелий) и задают значения технологических параметров, а именно: расход водорода от 3 до 4 стандартных литров в минуту, давление в камере от 0,88 до 1 атмосферы, расход несущего газа от 2 до 5 стандартных литров в минуту, расход порошка от 1 до 3 кг/ч, точка ввода порошка в плазму (нулевая точка) ±15 мм и производят запуск процесса низкотемпературной плазменной сфероидизации, после окончания которого сфероидизированный порошок отмывают в ультразвуковой ванне, содержащей, например, деионизированную воду, в весовом соотношении 1:1.

При реализации предложенного способа, заключающегося в трехэтапной обработке металлической стружки, обеспечивается повышение качества готового порошка, выражающееся в стабилизации его гранулометрических свойств, уменьшении морфологического разнообразия частиц, увеличении насыпной плотности и текучести, а также, снижении чувствительности к трению.

На прилагаемых к описанию чертежах дано:

- Три этапа реализации способа получения порошка (фиг. 1);

- Первый этап – очистка сырья (фиг. 2);

- Схема устройства аттриторной мельницы (фиг. 3);

- Второй этап – измельчение стружки (фиг. 4);

- Третий этап – сфероидизация порошка в низкотемпературной плазме (фиг. 5);

- Фрагмент установки для плазменной сфероидизации (фиг. 6).

Способ получения порошка из вторичного сырья (стружки) состоит из трех этапов (фиг. 1).

На первом (фиг. 2) осуществляют очистку исходного сырья от смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Удаление СОЖ производят следующим образом.

Сначала заливают стружку уайт-спиритом и перемешивают. Затем уайт-спирит сливают.

3асыпают стружку в устройство центрифугирования для удаления уайт-спирита. Обработку производят от 3 до 10 минут в зависимости от массы материала.

Выжигают оставшееся количество СОЖ в камерной печи при температуре от 100 °С до 200 °С.

На втором этапе производят измельчение стружки в шаровой мельнице аттриторного типа (фиг. 3).

Мельница состоит из вертикально расположенного неподвижного барабана 1, содержащего наружную 2 и внутреннюю 3 стенки, между которыми имеется полость 4. В эту полость может подаваться вода или другая охлаждающая жидкость. Внутренняя стенка барабана образует размольную емкость 5. Внутри барабана находится вал мешалки 6 с расположенными на нем лопастями 7, размольные тела 8 и измельчаемый материал 9.

Вертикальная лопастная мешалка вращается внутри барабана со скоростью более 100 об/мин. Циркуляцию размольных тел и истирание измельчаемого материала обеспечивают гребки, наклонно укрепленные на лопастях мешалки.

Перед помолом взвешивают измельчаемый материал (фиг. 4). Заполняют бак аттритора стружкой и размольными телами, при этом размер размольных тел от 5 до 15 мм, а соотношение массы загрузки материала к размольным телам в диапазоне 1:10-1:30.

Продувают камеру аттритора инертным газом в течение 5-10 минут, затем производят процесс измельчения в течение 1-4 часов. После завершения измельчения дожидаются охлаждения полученного порошка и осуществляют разгрузку полученного продукта путем отсева его от размольных тел на сите с диаметром ячейки 3 мм.

Производят измерение массы полученного порошка, затем его рассев на фракции:

- менее 45 мкм;

- от 45 до 71 мкм;

- от 71 до 90 мкм;

- от 90 до 125 мкм;

- от 125 до 150 мкм.

Производят измерение массы порошка и рассчитывают выход товарной фракции. Порошок размером более 150 мкм не пригоден для дальнейшею использования, его отправляют на вторичное измельчение.

На третьем этапе (фиг. 5) производят плазменную сфероидизацию порошка.

Для этого на установке для плазменной сфероидизации (на фиг. 6 показан фрагмент установки 10, включающей сопло 11) подключают используемые газы (водород, аргон, гелий) и продувают ее инертным газом.

Задают значения технологических параметров процесса плазменной сфероидизации:

- Масса порошка, загружаемого в установку плазменной сфероидизации от 0,1 до 10 кг;

- Расход водорода от 3 до 4 стандартных литров в минуту (0,18 – 0,24 м3/час);

- Давление в камере от 0,88 до 1 атмосферы;

- Расход (скорость) несущего газа от 2 до 5 стандартных литров в минуту;

- Скорость подачи порошка от 1 до 3 кг/ч;

- Точка ввода порошка в плазму «нулевая точка» ±15 мм (фиг. 6, нулевая точка 11).

Из указанного диапазона параметров при уменьшении фракции используемого порошка выбирают больший расход продуктов.

Производят запуск процесса низкотемпературной плазменной сфероидизации. При этом, мелкие фракции порошка испаряются и осаждаются в виде наноразмерных порошковых частиц на поверхности крупных фракций порошков. После прохода всего порошка продувают установку инертным газом. По окончании процесса порошок извлекают из установки.

Сфероидизированный порошок отмывают в ультразвуковой ванне, содержащей деионизированную воду или этиловый спирт или гексан, в весовом соотношении 1:1.

Способ получения порошка из стружки высоколегированной жаропрочной стали, включающий измельчение исходного сырья механическим образом, отличающийся тем, что предварительно осуществляют очистку исходного сырья от СОЖ, для чего заливают стружку уайт-спиритом и перемешивают, затем уайт-спирит сливают, засыпают стружку в устройство центрифугирования для удаления уайт-спирита, при этом обработку производят от 3 до 10 минут в зависимости от массы материала, после чего выжигают оставшееся количество СОЖ в камерной печи при температуре от 100 °С до 200 °С, измельчение стружки производят в шаровой мельнице аттриторного типа, при этом используют размольные тела размером от 5 до 15 мм, а соотношение массы загрузки материала к размольным телам выбирают в диапазоне 1:10-1:30, продувают камеру аттритора инертным газом в течение 5-10 минут, затем производят процесс измельчения в течение 1-4 часов, после завершения измельчения охлаждают полученный порошок до температуры окружающей среды и осуществляют разгрузку полученного продукта путем отсева его от размольных тел на сите с диаметром ячейки 3 мм, затем производят рассев полученного порошка на фракции, на следующем этапе используют частицы не крупнее 150 мкм, на последнем этапе производят плазменную сфероидизацию порошка, для чего установку для плазменной сфероидизации продувают инертным газом в виде аргона, гелия и задают значения технологических параметров, включающие расход водорода от 3 до 4 стандартных литров в минуту, давление в камере от 0,88 до 1 атмосферы, расход несущего газа от 2 до 5 стандартных литров в минуту, расход порошка от 1 до 3 кг/ч, точку ввода порошка в плазму в виде нулевая точка ±15 мм, и производят запуск процесса низкотемпературной плазменной сфероидизации, после окончания которого сфероидизированный порошок отмывают в ультразвуковой ванне, содержащей, например, деионизированную воду, в весовом соотношении 1:1.
Способ получения порошка из металлической стружки
Способ получения порошка из металлической стружки
Способ получения порошка из металлической стружки
Способ получения порошка из металлической стружки
Способ получения порошка из металлической стружки
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 31-40 из 123.
13.02.2018
№218.016.265e

Способ получения магнитной жидкости на органической основе

Изобретение может быть использовано в электротехнике, машиностроении и химической промышленности. Способ получения магнитной жидкости на органической основе, не смешивающейся с водой, включает введение магнитной жидкости на водной основе, содержащей магнитные наночастицы FеO, в жидкость на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643974
Дата охранного документа: 06.02.2018
17.02.2018
№218.016.2b1e

Способ диагностики онкологических заболеваний

Изобретение относится к области медицины и предназначено для диагностики онкологических заболеваний. При исследовании образца, взятого у пациента, выделяют суммарную РНК, получают кДНК и амплифицируют ее с помощью полимеразной цепной реакции с праймерами, специфическими к нуклеотидной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642989
Дата охранного документа: 29.01.2018
17.02.2018
№218.016.2d58

Способ планирования задач предобработки данных интернета вещей для систем анализа

Изобретение относится к способу планирования задач предобработки данных Интернета Вещей для систем анализа. Технический результат заключается в автоматизации планирования задач между узлами кластера. В способе выделяют наборы связанных задач по предварительной обработке данных, представляющих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643620
Дата охранного документа: 02.02.2018
10.05.2018
№218.016.3a0d

Композиционное полимерное раневое покрытие на основе нановолокон

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к композиционным полимерным раневым покрытиям на основе нановолокон. Изобретение предназначено для использования в медицине, ветеринарии и фармакологии в качестве раневых покрытий, в тканевой инженерии - в качестве матриц для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647609
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3a62

Способ изготовления меза-структуры полоскового лазера

Использование: микроэлектроника, технология полупроводниковых излучающих приборов, для изготовления меза-структуры полосковых лазеров. Сущность изобретения: способ включает формирование омического контакта к приконтактному слою p-типа проводимости лазерной гетероструктуры методом взрывной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647565
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3ae4

Способ экспериментальной оценки терапевтического воздействия фокусированного ультразвука на сосуды животных

Изобретение относится к экспериментальной медицине, в частности к изучению терапевтического воздействия фокусированного ультразвука на сосуды. Способ экспериментальной оценки эффективности воздействия ультразвука включает использование каудальной вены кролика. Для этого, при выполнении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647481
Дата охранного документа: 15.03.2018
10.05.2018
№218.016.3e26

Способ получения магнитотвердого материала

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при получении магнитов с полимерной связкой и спеченных магнитов. Для получения магнитотвердого материала на основе нитридов интерметаллических соединений самария с железом и переходными металлами, выбранными из группы Ti,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648335
Дата охранного документа: 23.03.2018
29.05.2018
№218.016.54d2

Способ обнаружения скрытых взаимосвязей в интернете вещей

Изобретение относится к области компьютерных систем, а именно к Интернету Вещей. Техническим результатом является обнаружение скрытых взаимосвязей в Интернете Вещей. Раскрыт способ обнаружения скрытых взаимосвязей в Интернете Вещей, включающий сбор данных с устройств, подключенных к сети...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654167
Дата охранного документа: 16.05.2018
29.05.2018
№218.016.573b

Цифровой способ измерения фазы гармонического сигнала

Цифровой способ измерения фазы гармонического сигнала позволяет упростить реализацию определения фазы гармонического сигнала и повысить точность определения фазы при зашумленности исходного сигнала. Способ основан на приеме первичного сигнала x(t) с последующим аналого-цифровым преобразованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654945
Дата охранного документа: 23.05.2018
09.06.2018
№218.016.5e37

Магнетронная распылительная головка

Изобретение относится к магнетронной распылительной головке. Охлаждаемая магнитная система магнетронной распылительной головки состоит из магнитов и магнитопровода и оснащена каналами охлаждения. Магнитная система зафиксирована в корпусе криволинейной формы. Верхняя часть магнитопровода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656318
Дата охранного документа: 04.06.2018
Показаны записи 11-19 из 19.
26.08.2017
№217.015.d55f

Способ получения тонкопленочного катода

Изобретение относится к способу получения структуры тонкопленочного катода на основе системы LiFeMnSiO и позволяет получить катод с монокристаллической бездефектной структурой с равномерным распределением химического состава по объему. Повышение удельной емкостью и циклической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623104
Дата охранного документа: 22.06.2017
26.08.2017
№217.015.d678

Способ получения тонкопленочного анода

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу получения тонкопленочного анода, и может быть использовано при изготовлении литий-ионных аккумуляторных батарей. Повышение циклической стабильности анода с сохранением его высокой удельной емкости и монокристаллической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622905
Дата охранного документа: 21.06.2017
29.12.2017
№217.015.f0e6

Способ получения нанокомпозиционных порошковых катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов

Изобретение относится к электротехнической области и может быть использовано в транспортных и космических системах. Выбирают наноразмерный порошок катодного материала на основе соединения LiMeSiO, либо LiMeSiO, либо LiMePO, либо LiMeO, где Me - переходные металлы, например Fe, Со, Ni, Mn, после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638955
Дата охранного документа: 19.12.2017
20.01.2018
№218.016.129c

Способ получения нанокомпозиционных катодов для литий-ионных аккумуляторов

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу получения нанокомпозиционных положительных электродов для литий-ионных аккумуляторов. При реализации способа выбирают наноразмерный порошок катодного материала на основе соединения LiMeSiO, либо LiMePO, либо LiMeO, где Me -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634306
Дата охранного документа: 25.10.2017
20.01.2018
№218.016.1402

Способ получения нанокомпозиционных порошковых анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов

Изобретение относится к получению нанокомпозиционных порошковых катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. В качестве исходного материала выбирают наноразмерный порошок аэросила (SiO) с удельной поверхностью 350-380 м/г, который сушат в вакууме в течение 1-3 ч. Методом молекулярного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634561
Дата охранного документа: 31.10.2017
20.01.2018
№218.016.15cb

Способ получения интерметаллидного ортосплава на основе титана

Изобретение относится к получению интерметаллидного ортосплава на основе титана. Способ включает перемешивание порошков титана и ниобия с обеспечением механического легирования порошка титана порошком ниобия в течение 8-24 ч, затем проводят механическое перемешивание легированного ниобием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635204
Дата охранного документа: 09.11.2017
10.05.2018
№218.016.3e26

Способ получения магнитотвердого материала

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при получении магнитов с полимерной связкой и спеченных магнитов. Для получения магнитотвердого материала на основе нитридов интерметаллических соединений самария с железом и переходными металлами, выбранными из группы Ti,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648335
Дата охранного документа: 23.03.2018
21.04.2023
№223.018.4f1c

Автономная термозапорная клапанная система

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а конкретно к автономным дистанционно управляемым клапанным системам на основе сильфонных клапанов, и предназначено для использования в качестве автономной дистанционно управляемой запорной арматуры на трубопроводах различного назначения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794019
Дата охранного документа: 11.04.2023
21.05.2023
№223.018.68c1

Способ изготовления материала с высокотемпературным эффектом памяти формы на основе нитинола

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии изготовления материала с эффектом памяти формы методом селективного лазерного плавления. Может использоваться в аэрокосмической, автомобильной и нефтегазовой промышленности для изготовления компактных приводов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794908
Дата охранного документа: 25.04.2023
+ добавить свой РИД