一種用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴的制作方法
【專利說明】
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域,用于氣體霧化制備金屬粉末的噴嘴,具體涉及一種利用高速氣流將金屬熔體破碎成細(xì)小熔滴并凝固成粉末的氣體霧化噴嘴。
[0002]【【背景技術(shù)】】
目前粉體材料一般選用細(xì)粉或超細(xì)粉作為原料,這樣可獲得組織更均勻、性能更優(yōu)異的燒結(jié)或加工材料。
[0003]已知的,氣體霧化技術(shù)是金屬粉末常用的一種生產(chǎn)方法。其原理是金屬熔體從導(dǎo)流管或石墨噴嘴流出后進(jìn)入氣體霧化區(qū),受到高速氣流的作用,被沖擊破碎為細(xì)小熔滴。隨后熔滴在表面張力及霧化氣體的冷卻作用下,凝固成粉末顆粒。在氣體霧化過程中,金屬熔滴可獲得很高的冷卻速度,凝固生成晶粒細(xì)小、無偏析的粉末顆粒。其中霧化噴嘴是氣體霧化的核心,霧化噴嘴決定了霧化效率和粉末性能,若噴嘴設(shè)計(jì)不合理,首先霧化效果差,獲得的粉末顆粒較粗,細(xì)粉的收得率較低。其次在氣體霧化過程中還會(huì)發(fā)生導(dǎo)流管堵塞現(xiàn)象。輕微堵塞會(huì)使液流速度變慢,延長霧化時(shí)間,霧化效率低;或在噴嘴上出現(xiàn)粉末粘連,會(huì)使霧化氣流偏吹,降低氣體霧化能力,致使霧化粉末粒度變粗,霧化效果差;嚴(yán)重則會(huì)使生產(chǎn)停頓,影響生產(chǎn)的順暢進(jìn)行。因此,霧化效果(粉末粒度和形狀)和霧化通暢性是噴嘴設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)。
[0004]現(xiàn)在的噴嘴普遍采用MIT的Grant教授發(fā)明的超音速霧化噴嘴結(jié)構(gòu)。
[0005]中國專利,公開號(hào)為CN102837001A,公開日為2012年12月26日,公開了“一種金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴”,該噴嘴的環(huán)縫沒有收斂段,不符合拉瓦爾噴嘴的“收斂一擴(kuò)張”的基本特征,所以氣流速度無法達(dá)到超音速,不可能有很好的霧化效率。且氣體腔室與環(huán)縫相比太小,腔室氣壓很難穩(wěn)定。因此氣流從環(huán)縫噴出,可能會(huì)有紊流或氣流吹偏現(xiàn)象,存在噴嘴堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]中國專利,公開號(hào)為CN102489711A,公開日為2012年06月13日,去公開了“ 一種制備微細(xì)金屬粉末的氣體霧化噴嘴”,該噴嘴有拉瓦爾噴嘴的所述的典型的“收斂一擴(kuò)張”的基本特征,但是與一種金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴類似,氣體臨時(shí)存儲(chǔ)腔室過小,環(huán)縫噴出的氣流可能會(huì)有紊流,噴嘴在工作過程中存在堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]中國專利,公開號(hào)為CN103273070A,公開日為2013年09月04日,其公開了 “一種可調(diào)式鈦及鈦合金熔液超細(xì)霧化噴嘴”,該噴嘴的環(huán)縫雖然也具備“收斂一擴(kuò)張”的特征,然而其喉部曲線不平滑,即其一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù),氣流能量會(huì)在喉部出現(xiàn)較大損失,會(huì)減弱氣流的出口速度。其次,與一種制備微細(xì)金屬粉末的氣體霧化噴嘴、一種金屬液流易流出的微細(xì)金屬粉末霧化噴嘴類似的一點(diǎn)就是氣體臨時(shí)存儲(chǔ)腔室也有過小的問題。
[0008]綜上,各專利所述的噴嘴,均沒有防金屬液滴堵塞凝固的結(jié)構(gòu),且氣體臨時(shí)存儲(chǔ)腔室都存在過小等缺點(diǎn),難以形成一個(gè)穩(wěn)定的高壓腔室,將會(huì)造成高壓氣體能量的較大損失,降低霧化效率;還會(huì)發(fā)生氣流不穩(wěn),易使噴嘴發(fā)生堵塞等。
[0009]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
為了克服【背景技術(shù)】中存在的不足,本發(fā)明提供了一種用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴。本發(fā)明通過在上端蓋和下端蓋之間設(shè)置腔室,然后在腔室的外緣面切線處設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣管,在腔室的出口設(shè)置拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可在較少的用氣量下,獲得較細(xì)的粉末,同時(shí)消除了制粉過程中的堵塞現(xiàn)象,使氣體霧化制粉生產(chǎn)能夠連續(xù)、高效運(yùn)行等。
[0010]為實(shí)現(xiàn)如上所述的發(fā)明目的,本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案:
一種用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,包括進(jìn)氣管、上端蓋和下端蓋,在所述上端蓋的中部設(shè)有熔體入口,在所述熔體入口下端口的外圍設(shè)有向上凹陷的環(huán)形凹槽,在所述環(huán)形凹槽的外緣面切線處設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣管,在上端蓋的下面設(shè)有下端蓋,上端蓋與下端蓋裝配固定后使環(huán)形凹槽分別形成環(huán)狀拉瓦爾噴嘴結(jié)構(gòu)及一個(gè)較大的氣體臨時(shí)存儲(chǔ)腔室。
[0011]所述的用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,所述下端蓋的中部設(shè)有向上凹陷的平臺(tái),在所述平臺(tái)的中部設(shè)有熔體入口穿孔,所述熔體入口穿孔與熔體入口之間設(shè)有環(huán)縫,所述環(huán)縫為環(huán)狀拉瓦爾噴嘴結(jié)構(gòu)。
[0012]所述的用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,所述環(huán)狀拉瓦爾噴嘴結(jié)構(gòu)包括收縮段、喉部和擴(kuò)張段,所述收縮段連通腔室,在收縮段的下端設(shè)有喉部,在喉部的下端設(shè)有擴(kuò)張段。
[0013]所述的用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,所述喉部的中心線夾角α為30°?60。。
[0014]所述的用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,所述環(huán)形凹槽的外緣面切線處設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣管,所述兩個(gè)進(jìn)氣管呈中心對(duì)稱設(shè)置。
[0015]所述的用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,所述上端蓋的上面間隔設(shè)有偶數(shù)個(gè)氣體引流槽,所述氣體引流槽的一端貫通熔體入口,氣體引流槽的另一端貫通上端蓋的外緣面。
[0016]所述的用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,所述氣體引流槽為三角形槽,氣體引流槽的大端貫通上端蓋的外緣面,氣體引流槽的小端貫通熔體入口。
[0017]所述的用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,所述氣體引流槽間隔設(shè)置為四個(gè)。
[0018]所述的用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,所述上端蓋和下端蓋采用子母扣結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位,子母扣為過盈配合。
[0019]采用如上所述的技術(shù)方案,具有如下有益效果:
本發(fā)明所述的一種用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,通過在上端蓋和下端蓋之間設(shè)置腔室,在腔室的外緣面切線處設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣管,在腔室的出口設(shè)置為拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能有效的保證高壓氣體經(jīng)過拉瓦爾噴嘴環(huán)縫喉部后可以達(dá)到超音速效果,最大限度的減小氣體能量損失。本發(fā)明還通過在上端蓋上設(shè)置氣體引流槽,及在上端蓋上設(shè)置較大的腔室,有效的避免了噴嘴工作過程的堵塞現(xiàn)象。本發(fā)明可以在氣體流量不高于5m3/min、壓力低于1.5MPa下工作,顯著減小了霧化用氣體成本;在保證不發(fā)生噴嘴堵塞的前提下,-100目粉體占收得粉末的約90%,-200目粉體在-100目粉體中占比約80%等。
[0020]【【附圖說明】】
圖1為本發(fā)明的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為圖1的俯視結(jié)構(gòu)不意圖;
圖3為圖1中M處的放大結(jié)構(gòu)示意圖;
在圖中:1、進(jìn)氣管;2、上端蓋;3、下端蓋;4、腔室;5、氣體引流槽;6、收縮段;7、喉部;8、擴(kuò)張段;9、熔體入口。
[0021]【【具體實(shí)施方式】】
通過下面的實(shí)施例可以更詳細(xì)的解釋本發(fā)明,本發(fā)明并不局限于下面的實(shí)施例;
結(jié)合附圖1?3所述的一種用于制備金屬粉末的氣體霧化噴嘴,包括進(jìn)氣管1、上端蓋2和下端蓋3,在所述上端蓋2的中部設(shè)有熔體入口 9,在所述熔體入口 9下端口的外圍設(shè)有向上凹陷的環(huán)形凹槽,其中熔體入口 9的上下兩端頭貫通上端蓋2的上下兩面且熔體入口9的下端面低于上端蓋2的下端面。在所述環(huán)形凹槽的外緣面切線處設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣管1,本發(fā)明在實(shí)施過程中,所述環(huán)形凹槽的外緣面切線處設(shè)置的進(jìn)氣管I優(yōu)選兩個(gè),且兩個(gè)進(jìn)氣管I呈中心對(duì)稱設(shè)置;在上端蓋2的下面設(shè)有下端蓋3,所述上端蓋2和下端蓋3采用子母扣結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位,子母扣為過盈配合;上端蓋2與下端蓋3裝配固定后使環(huán)形凹槽分別形成環(huán)狀拉瓦爾噴嘴結(jié)構(gòu)及一個(gè)較大的氣體臨時(shí)存儲(chǔ)腔室4,腔室4內(nèi)的氣體出口的結(jié)構(gòu)為環(huán)狀拉瓦爾噴嘴結(jié)構(gòu);為了更好的說明本發(fā)明,所述下端蓋3的中部設(shè)有向上凹陷的平臺(tái),在所述平臺(tái)的中部設(shè)有熔體入口穿孔,所述熔體入口穿孔與熔體入口 9之間設(shè)有環(huán)縫,所述環(huán)縫為環(huán)狀拉瓦爾噴嘴結(jié)構(gòu)。所述環(huán)狀拉瓦爾噴嘴結(jié)構(gòu)包括收縮段6、喉部7和擴(kuò)張段8,所述收縮段6連通腔室4,在收縮段6的下端設(shè)有喉部7,在喉部7的下端設(shè)有擴(kuò)張段8。所述喉部7的中心線夾角α為30°?60°。
[0022]進(jìn)一步,在所述上端蓋2的上面間隔設(shè)有偶數(shù)個(gè)氣體引流槽5,優(yōu)選的,氣體引流槽5間隔均布設(shè)置四個(gè);所述氣體引流槽5的一端貫通熔體入口 9,氣體引流槽5的另一端貫通上端蓋2的外緣面。所述氣體引流槽5為三角形槽,氣體引流槽5的大端貫通上端蓋2的外緣面,氣體引流槽5的小端貫通熔體