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超聲波金屬霧化制粉的工作原理及設(shè)備;超聲波金屬制粉是使熔融金屬(液體)在氣相中形成微細(xì)霧滴的過程,在與熔融金屬接粗表面產(chǎn)生高頻的超聲波振動,由振幅所構(gòu)成的振峰把液滴從表面分離并破碎。伴隨超聲波的頻率逐漸增加,也會使得產(chǎn)生的霧化液滴越來越細(xì),在超聲波的振動頻率不斷作用下,最終可獲得細(xì)微的液滴。
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超聲波金屬霧化制粉的工作原理及設(shè)備超聲波金屬霧化制粉的工作原理及設(shè)備
超聲波霧化技術(shù)是一種高效低耗制備微細(xì)金屬粉末方法,所制備粉末的球形度好,粒度可控,粒度范圍窄,在金屬制粉行業(yè)中具有良好的發(fā)展前景。超聲波金屬制粉屬于超聲波霧化技術(shù)的應(yīng)用之一,其原理與超聲霧化相同。
超聲波金屬制粉是使熔融金屬(液體)在氣相中形成微細(xì)霧滴的過程,在與熔融金屬接粗表面產(chǎn)生高頻的超聲波振動,由振幅所構(gòu)成的振峰把液滴從表面分離并破碎。伴隨超聲波的頻率逐漸增加,也會使得產(chǎn)生的霧化液滴越來越細(xì),在超聲波的振動頻率不斷作用下,最終可獲得細(xì)微的液滴。
超聲金屬霧化是通過超聲波產(chǎn)生的高頻振動使熔融金屬的在氣相中形成微小的霧滴,冷卻后凝固成金屬粉末的過程。
第一種是金屬液直接或間接地與超聲波霧化頭這一組件接觸。發(fā)生器生成的高頻電磁經(jīng)過超聲換能器轉(zhuǎn)化和變幅桿放大,最終將高頻振動傳遞給金屬液流。熔融金屬在超聲波的高頻振動下會被霧化。
第二種是將超聲波高頻振動所產(chǎn)生的能量聚集在狹小的空間內(nèi),直接利用超聲波對金屬液霧化。
第三種是將超聲霧化與傳統(tǒng)的霧化技術(shù)結(jié)合,從而產(chǎn)生一種新的復(fù)合霧化技術(shù)。
超聲波霧化機(jī)制有表面張力波理論與微激波理論兩種解釋。折中的觀點認(rèn)為這兩個理論共同在超聲波霧化中發(fā)揮作用。
在張力波的作用下,當(dāng)液體振動面的振幅達(dá)到一定值時,液滴即從波峰上飛出而形成霧。張立波會在波峰處生成霧滴,其霧滴的尺寸大小與張力波的波長成正比。在表面張力波作用下,液體金屬滿足以超聲波頻率和液滴的振動表面分別從表面噴出。在超聲氣體霧化中,熔融金屬流會受到多個高速氣體脈沖的沖擊而破碎。
微激波理論認(rèn)為超聲霧化與空化作用有關(guān),空化是指超聲波高頻振動作用于熔融金屬時會產(chǎn)生大量氣泡,氣泡會不斷增長和閉合的過程。在氣泡閉合的過程中,針對液體的振動會轉(zhuǎn)變成對氣泡所做的功。當(dāng)氣泡閉合時,氣泡的能量部分會轉(zhuǎn)變?yōu)闊岷凸廨椛洌S嗟哪芰烤彤a(chǎn)生了微激波輻射。該理論認(rèn)為超聲高頻振動在液面下產(chǎn)生空化作用引起的微激波輻射最終導(dǎo)致霧滴的形成。
超聲波發(fā)生器將220v交流電轉(zhuǎn)換為高頻電能振蕩,以供給整個霧化設(shè)備所需的足夠的電能。
較常見的是夾心式壓電陶瓷換能器,其作用是將高頻電振蕩信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動,將電能轉(zhuǎn)為高頻振動。
超聲變幅桿,又稱作超聲聚能器,它能夠?qū)C(jī)械振動的質(zhì)點位移和速度放大 ,將超聲能量集中在一個較小的面積上。
超聲波霧化頭,與材料直接接觸的組件,一般由合金制作而成。霧化的金屬熔點會受到霧化頭材料的限制,因此該方法較適合中、低熔點金屬及合金的制備。換能器與變幅桿將高頻振動傳遞到霧化頭上,從而作用于熔融金屬,將熔化的金屬霧化變成細(xì)小的顆粒粉末。
超聲波金屬制粉是利用高速超聲振動沖擊熔融金屬或合金流,最終將金屬制作成細(xì)小粉末的霧化過程。金屬超聲霧化是發(fā)生器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電磁,然后通過超聲波換能器將高頻電能轉(zhuǎn)為高頻振動,借助變幅桿將該振動放大,放大的振動最終會傳遞到工具頭(霧化頭)上。當(dāng)超聲霧化頭作用于金屬熔體時,熔體將在高頻振動中鋪展成液膜。薄液層會在超聲振幅達(dá)到一定程度時將熔融金屬擊碎,被擊碎的液滴就會從振動面上飛出形成霧滴。
超聲波金屬制粉的過程大致分為兩個階段,破碎和冷凝。首先是針對加熱熔化的金屬或合金進(jìn)行破碎處理。破碎這個步驟導(dǎo)致金屬液滴生產(chǎn),并且影響最終金屬粉末的尺寸大小。第二步的冷凝決定了最終金屬顆粒的形成,直接影響到金屬粉末的形狀,所涉及到的主要是熱傳導(dǎo)的問題。
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