Overzicht
Verneveld metaal verwijst naar metaalpoeders die worden geproduceerd door verneveling, een proces waarbij gesmolten metaal wordt omgezet in fijne druppeltjes die stollen tot poederdeeltjes. Verneveling maakt de productie mogelijk van metaalpoeders met nauwkeurige deeltjesgroottes, vormen en chemische samenstellingen.
Vernevelde metaalpoeders vinden een breed scala aan toepassingen in de productie, 3D-printen, metaalspuitgieten, hardsolderen, lassen, thermisch spuiten en meer. Dit artikel biedt een gedetailleerde gids over geatomiseerde metalen apparatuur, inclusief typen, kenmerken, toepassingen, specificaties, leveranciers, installatie, bediening, onderhoud en meer.
Soorten geatomiseerde metalen apparatuur
| Apparatuur | Beschrijving |
|---|---|
| Gasverstuivers | Gebruik inert gas met hoge snelheid (N2, Ar) om de gesmolten metaalstroom in fijne druppeltjes op te breken |
| Waterverstuivers | Gebruik waterstralen onder hoge druk om gesmolten metaal tot poeder te vernevelen |
| Roterende elektrodeverstuivers | Gebruik de middelpuntvliedende kracht van de roterende metalen draad of schijf om gesmolten metaal in druppels te desintegreren |
| Ultrasone verstuivers | Gebruik ultrasone trillingen om capillaire golven te creëren en de gesmolten metaalstroom te desintegreren |
| Centrifugale verstuivers | Gesmolten metaal dat op de draaiende schijf wordt gegoten, breekt in druppeltjes die door de middelpuntvliedende kracht naar buiten worden geslingerd |
Kenmerken van verstoven metaalpoeders
| Kenmerkend | Beschrijving |
|---|---|
| Deeltjesgrootte | Micron naar millimeter; gecontroleerd door vernevelingsprocesparameters |
| Deeltjesvorm | Bolvormig, onregelmatig of satellietvormig; hangt af van de methode en de omstandigheden |
| Grootteverdeling | Kan met bepaalde vernevelingstechnieken zeer smal worden gemaakt |
| Puurheid | Hoge zuiverheid mogelijk door gebruik van geraffineerde gesmolten metaalgrondstoffen |
| Dikte | Kan de theoretische dichtheid van het metaal benaderen |
| Vloeibaarheid | Beïnvloed door deeltjesgrootte, vorm en verdeling; belangrijk voor de bediening |
| Sinteractiviteit | Fijne poeders met een groot oppervlak sinteren snel tijdens het verdichten tot vast metaal |
Toepassingen van verstoven metaalpoeders
| Sollicitatie | Details |
|---|---|
| Metaalpoederbedfusie | Verstoven fijne poeders die worden gebruikt bij 3D-printen met laser-/elektronenbundelpoederbed |
| Binder spuiten | Roestvrij staal, gereedschapsstaal, aluminiumpoeders voor 3D-printen met bindmiddel |
| Metaal spuitgieten | Roestvrij staal, titanium, aluminiumpoeders gemengd met bindmiddel en gegoten |
| Thermische spuitcoatings | Fe-, Ni-, Co-, Cu- en legeringspoeders worden op oppervlakken gespoten ter bescherming tegen slijtage/corrosie |
| Soldeerpasta's | Ag-, Cu-, Ni-legeringspoeders in pastaformuleringen voor het verbinden van metalen |
| Frictie materialen | Cu- en Fe-poeders verbeteren de wrijving en slijtage van remvoeringen en koppelingsplaten |
| Lassen | Vernevelde Ti en Al-poeders toegevoegd tijdens het booglassen om de laseigenschappen te verbeteren |
| Poeder-Metallurgie | Pers en sinter vernevelde Fe-, staal- en Cu-poeders tot netvormcomponenten |
| Magnetisme | Geïsoleerde Fe, ferrietpoeders geperst in magneten en inductoren |
| Metalen katalysatoren | Breed scala aan legeringspoederkatalysatoren die worden gebruikt in de chemische industrie |
Specificaties van geatomiseerde metalen apparatuur
| Parameter | Typisch bereik |
|---|---|
| Productiecapaciteit | 10-100 kg/uur |
| Benzineverbruik | 10-100 Nm3/uur argon of stikstof |
| Koelwaterverbruik | 100-1000 l/min |
| Energieverbruik | 50-500 kW |
| Vloer ruimte | 100-500 vierkante meter |
| Controlesystemen | PLC, SCADA, gegevensbewaking |
| Veiligheidssystemen | Gasdetectoren, brandbestrijding, veiligheids-PBM's |
| Behandeling van gesmolten metaal | Wasmachines, troggen, gietsystemen |
| Poeder collectie | Cyclonen, zakkenfilters, schroeftransporteurs |
Leveranciers en prijzen
| Leverancier | Apparatuur | Prijsbereik |
|---|---|---|
| Gasbarre | Gasverstuivers | $500.000 – $2 miljoen |
| Idra | Waterverstuivers | $1 – 5 miljoen |
| Kessenich | Roterende elektrode | $250.000 – $1 miljoen |
| Sodick | Ultrasoon mondstuk | $100,000 – $500,000 |
| AcuPoeder | Centrifugaal wiel | $50,000 – $250,000 |
De prijzen van geatomiseerde metalen apparatuur variëren sterk, afhankelijk van de capaciteit, automatiseringsfuncties, ondersteunende systemen, merkreputatie en andere factoren. Budgetteer minimaal $250.000 tot $1 miljoen voor een productie-eenheid op industriële schaal.
Installatie en faciliteiten
- Apparatuur voor verstoven metaal moet worden geïnstalleerd in een goed geventileerde, temperatuur- en vochtigheidsgecontroleerde productieruimte.
- Zorg voor voldoende bovenloopkranen, takels en uitrusting voor de installatie en het onderhoud van de apparatuur.
- Zorg ervoor dat er voldoende stroomvoorziening, nutsvoorzieningen en persluchtaansluitingen aanwezig zijn.
- Zorg voor gekwalificeerd personeel voor de montage, uitlijning, testen en inbedrijfstelling van de apparatuur.
- Ontwerp de juiste funderingen, ankerbouten en apparatuurplatforms voor een veilige installatie.
- Inclusief stofopvangkanalen, cyclonen en filterhuis voor het verzamelen van verneveld metaalpoeder.
- Installeer veiligheidsvoorzieningen zoals gasbewakingssensoren en brandblussystemen.
- Zorg voor voldoende vrije ruimte voor materiaalverwerking, workflows en toegang tot onderhoud.
Bediening en onderhoud
| Activiteit | Details | Frequentie |
|---|---|---|
| Inspectie van apparatuur | Controleer vloeistofniveaus, lekkages, ongewoon geluid/trilling, veiligheidsvoorzieningen | Dagelijks |
| Parameterbewaking | Registreer procesgegevens zoals temperaturen, drukken, stromen en vermogen | Continu |
| Aanvulling van verbruiksartikelen | Koelwater, inerte gasflessen, smeermiddelen bijvullen | Zoals nodig |
| Huishouden | Gemorste vloeistoffen opruimen, stofafscheiders leegmaken, algemene schoonmaak | Dagelijks |
| Vervanging van componenten | Vervang versleten sproeiers, lagers, afdichtingen, filters | Volgens schema |
| Kalibratie | Kalibreer sensoren, meetapparatuur, besturingssystemen | Per kwartaal |
| Groot onderhoud | Inspecteer de belangrijkste onderdelen; repareren/vervangen indien nodig | jaarlijks |
Een juiste bediening en preventief onderhoud volgens de richtlijnen van de fabrikant zijn van cruciaal belang voor het maximaliseren van de levensduur en prestaties van de apparatuur. Houd gedetailleerde logboeken bij van alle onderhoudswerkzaamheden.
Een leverancier van geatomiseerde metalen apparatuur kiezen
| Overweging | Details |
|---|---|
| Technische expertise | Lange ervaring in vernevelingstechnologie en metaalpoederproductie |
| Maatwerk | Mogelijkheid om apparatuur aan te passen aan specifieke productiebehoeften |
| Betrouwbaarheid | Bewezen staat van dienst op het gebied van robuuste, betrouwbare apparatuur met lage uitvalpercentages |
| Automatisering | Geavanceerde besturingssystemen, datamonitoring voor geoptimaliseerde poedereigenschappen |
| Aftersales-service | Installatieondersteuning, training van operators, servicecontracten voor onderhoud |
| Referenties | Positieve feedback van bestaande klanten over de kwaliteit van de apparatuur en de reputatie van de leverancier |
| Waarde | Juiste balans tussen kwaliteit, prestaties en eerlijke prijzen |
| Lokale aanwezigheid | Fysieke nabijheid voor face-to-face ontmoetingen en snelle reactie |
Evalueer leveranciers grondig op de bovenstaande parameters voordat u investeert in geatomiseerde metalen apparatuur. Weeg factoren als kwaliteit, betrouwbaarheid en service af tegen de laagste kosten terwijl u een keuze maakt.
Voor- en nadelen van geatomiseerde metaalprocessen
Gasverstuiving
Pluspunten
- Produceert zeer bolvormige, gladde poeders, ideaal voor AM, MIM enz.
- Smalle deeltjesgrootteverdeling mogelijk
- Werkt continu met een goede productiviteit
- Lagere kapitaalkosten vergeleken met waterverneveling
Nadelen
- Beperkt tot kleinere deeltjesgroottes, meestal minder dan 100 micron
- Vereist grote hoeveelheden duur inert gas
- Het stofniveau op de werkplek kan hoog zijn
Waterverneveling
Pluspunten
- Kan een breed scala aan poedergroottes produceren, inclusief grote diameters
- Lager gasverbruik dan gasverneveling
- Dichtere poeders vergeleken met verneveld gas
Nadelen
- Minder bolvormige deeltjes, meer satellietwerking
- Waterbehandeling nodig voor het vernevelen van water
- Oxide-insluitsels mogelijk door contact met water
Centrifugale verneveling
Pluspunten
- Eenvoudig mechanisme met minimale hulpprogramma's
- Compact ontwerp met lagere kapitaalkosten
- Werkt semi-continu met goede productiviteit
Nadelen
- Beperkte controle over de deeltjesgrootteverdeling
- Onregelmatige, niet-bolvormige deeltjesvormen
- Verontreinigingsrisico door schijfslijtage in de loop van de tijd
Beperkingen van geatomiseerde metaalprocessen
- Hoge productiekosten, vooral voor zeer fijne metaalpoeders
- Beperkingen voor deeltjesvorm en groottebereik op basis van techniek
- Vereiste van gespecialiseerde apparatuur met gecontroleerde omstandigheden
- Hoogzuivere grondstofmetalen die nodig zijn voor pure poeders
- Batchbewerking verlaagt bij sommige methoden de productiviteit
- Nabewerking zoals zeven is vaak nodig om de deeltjesgrootte onder controle te houden
- Er is hooggekwalificeerd personeel nodig om de apparatuur te bedienen
FAQ
Welke methoden worden gebruikt voor het classificeren van vernevelde metaalpoeders op deeltjesgrootte?
Gebruikelijke methoden voor het classificeren van verstoven metaalpoeders zijn onder meer:
- Zeven – Een stapel zeven met afnemende maaswijdte scheidt het poeder in fracties
- Luchtclassificatie – Centrifugaal- of cycloonafscheiders classificeren fijne deeltjes van grovere deeltjes
- Elutriatie – Tegenstroom-fluïdisatie van lucht/water zorgt ervoor dat fijne deeltjes door de zwaartekracht kunnen overstromen
- Sedimentatie – Deeltjes bezinken naar beneden in vloeistof met een snelheid die afhankelijk is van de grootte/dichtheid
Welke veiligheidsmaatregelen zijn vereist bij het hanteren van vernevelde metaalpoeders?
Belangrijkste veiligheidsmaatregelen bij het hanteren van vernevelde poeders:
- Gebruik PBM’s – handschoenen, oogbescherming, filtermaskers om huid-/oogcontact en inademing te voorkomen
- Spoelen met inert gas om poederoxidatie en stofexplosies te voorkomen
- Goede aarding van poederverwerkingsapparatuur om statische ladingen af te voeren
- Vermijd alle ontstekingsbronnen in poederverwerkingsruimtes
- Installeer apparatuur voor stofafzuiging om poeder in de lucht op te vangen
- Voer luchtmonitoring uit om te controleren op brandbare stofniveaus
Hoe worden vernevelde metaalpoeders behandeld en getransporteerd?
Typische poederbehandelingsstappen:
- Opgevangen in vaten onder cycloonafscheiders of zakfilters
- Vervoerd in afgesloten containers om contact met zuurstof te voorkomen
- Pneumatisch transport via stikstof of argon door pijpleidingen
- Vacuümzuigoverdracht naar poederopslagvaten
- Handmatig scheppen/scheppen voor kleine batches
- Geautomatiseerde mechanische transportbanden voor grote volumes
Poeders worden tot gebruik afgesloten bewaard om besmetting te voorkomen.
Welke stappen worden genomen om besmetting tijdens de productie van vernevelde metaalpoeders te voorkomen?
- Gebruik zeer zuivere grondstoffen en grondstoffen
- Handhaaf een inerte atmosfeer met behulp van argon/stikstof
- Houd zuurstof en vocht buiten door afdichting
- Vermijd contact tussen poeder en tramp metal
- Regelmatig reinigen van apparatuur die in contact komt met poeder
- Verwijder olie- en vetresten met oplosmiddelen
- Zeven/classificeren om onregelmatige deeltjes te isoleren
- Analyse om onzuiverheidsbronnen te identificeren en te elimineren
Wat zijn de meest voorkomende toepassingen voor roestvrij staalpoeders geproduceerd via verneveling?
Typische toepassingen van vernevelde roestvrijstalen poeders:
- Additieve productie – Selectief lasersmelten, bindmiddelspuiten
- Metaalspuitgieten van kleine, complexe onderdelen
- Soldeerpasta's en soldeervullers voor het verbinden
- Poedermetallurgie die in poreuze filters drukt
- Zelfsmerende lagers productie
- Productie van roestvrijstalen vezels voor textiel
- Elektrochemische bewerking/ontladingsbewerkingselektroden
- Vervaardiging van poederlakken en coatings voor roestvrij staal
Hoe kies je inerte gastoevoersystemen voor gasverneveling?
Overwegingen bij de levering van inert gas:
- Argon heeft de voorkeur boven stikstof voor reactieve metalen zoals titanium
- Gasopslagtanks met hoge capaciteit en reservecilinders
- Zuiverheidsniveaus van 99.99%+ om besmetting te voorkomen
- Drukregelaars en flowmeters voor gascontrole
- Gebruik van gasterugwinningssystemen om afval te minimaliseren
- Verwarmde gasleidingen om bevriezing van vocht te voorkomen
- Geautomatiseerde omschakeling en bewaking van gasparameters
- Goede alarmen en vergrendelingen voor gasveiligheid
Optimalisatie van de kenmerken van geatomiseerde metaalpoeders
De eigenschappen van vernevelde metaalpoeders kunnen worden geoptimaliseerd door procesparameters en vernevelingsomstandigheden te beheersen:
Deeltjesgrootteverdeling
| Methode | Effect |
|---|---|
| Verhoog de stroomsnelheid van gesmolten metaal | Grotere gemiddelde deeltjesgrootte |
| Gebruik hogere draaisnelheden van de verstuiver | De fijnere poederfractie nam toe |
| Lagere giettemperatuur van gesmolten metaal | Strakkere deeltjesgrootteverdeling |
| Poeder classificeren via zeven/luchtscheiding | Verwijder overmaatse en ondermaatse breuken |
Deeltjesvorm
| Methode | Effect |
|---|---|
| Gebruik gas- of waterverneveling | Meer bolvormige deeltjes |
| Lagere metaalgietsnelheid | Meer bolvormige deeltjes |
| Verhoog de oververhittingstemperatuur van de smelt | Vermindert satellieten en onregelmatige vormen |
| Gloeipoeders na verneveling | Verbetert de sferische morfologie |
Poederzuiverheid
| Methode | Effect |
|---|---|
| Gebruik zeer zuivere metaalgrondstoffen | Vermindert metaalverontreinigingen |
| Voeg slakverwijderingsfase toe | Verwijdert niet-metalen insluitsels |
| Verhoog de zuiverheid van inert gas | Vermindert gasvormige onzuiverheden |
| Gebruik vernikkelde opvangvaten | Verlaagt de ijzeropname |
| Zeef poeder om satellieten te verwijderen | Verhoogt de zuiverheid van het poeder |
Poederdichtheid
| Methode | Effect |
|---|---|
| Optimaliseer vernevelingsparameters | Uniform dicht poeder |
| Onthard poeder na verneveling | Verwijdert interne holtes en poriën |
| Poeder na verneveling comprimeren | Werk verhardt en consolideert poeder |
| Thermomechanische verwerking | Verbetert de microstructuur van poeder |
Door het vernevelingsproces en de poederbehandelingsstappen te optimaliseren, kunnen de kenmerken van vernevelde metaalpoeders worden aangepast aan de toepassingsvereisten.
Opkomende trends in de productie van geatomiseerde metaalpoeders
Enkele belangrijke opkomende trends in de productietechnologie voor geatomiseerde poeders zijn:
- Additieve productie stimuleert de vraag naar bolvormige ultrafijne poeders onder de 30 micron. Nieuwe spuitmonden en vernevelingsmethoden maken dergelijke poeders mogelijk.
- Automatisering van de poederproductie met behulp van Industrie 4.0-concepten die monitoring, controle en datagestuurde productie op afstand mogelijk maken.
- Hybride vernevelingstechnieken die aspecten van gas-, water- en centrifugale verneveling combineren voor een betere deeltjescontrole.
- Microgolfondersteunde verwarming van gesmolten metaal voor snellere, meer uniforme verwarming voorafgaand aan verneveling.
- Simulatie en modellering van de dynamiek van druppelvorming, wat leidt tot een beter begrip van de atomisatiefysica.
- Ontwikkeling van nieuwe legeringen die specifiek zijn afgestemd op toepassingen voor additieve productie.
- Verbeterde poederverwerkingssystemen met geïntegreerd zeven, classificeren en opslaan.
- Continue poederproductieprocessen in plaats van batchmethoden voor een hogere doorvoer.
- Geavanceerde besturingssystemen die gebruik maken van AI en machine learning-algoritmen voor geautomatiseerde optimalisatie van het atomiseringsproces.
- Gespecialiseerde gasvernevelingssproeiers geoptimaliseerd voor reactieve metalen zoals titanium- en aluminiumlegeringen.
- Recycling en hergebruik van schrootpoeders uit AM-processen met behulp van thermische behandelingen.
- Monitoringtechnieken tijdens het proces, zoals infraroodbeeldvorming, voor een betere controle van de poederkwaliteit.
Conclusie
Vernevelde metaalpoeders maken kritische toepassingen mogelijk in de automobiel-, ruimtevaart-, medische sector, 3D-printen en andere belangrijke industrieën. Met de toenemende vraag naar poeders van hoge kwaliteit blijft de metaalverstuivingstechnologie evolueren door nieuwe innovaties op het gebied van procesintensivering, automatisering, de ontwikkeling van legeringen en geavanceerde karakteriseringstechnieken. Door gebruik te maken van de nieuwste ontwikkelingen kunnen poederproducenten poeders op een flexibele, kosteneffectieve en duurzame manier produceren.
