equipo atomizador de gas produce polvos metálicos finos y esféricos con una distribución controlada del tamaño de las partículas, fundamentales en las aplicaciones de AM metálica, pulverización térmica, MIM y otras aplicaciones pulvimetalúrgicas. Esta guía abarca los principios del proceso, los tipos de atomizadores, los componentes del sistema, los parámetros de funcionamiento, los fabricantes y la evaluación comparativa.
equipo atomizador de gas Resumen del proceso
La atomización con gas utiliza la energía cinética de chorros de gas a alta velocidad para desintegrar corrientes de metal fundido en finas gotitas que se solidifican rápidamente y se convierten en polvo:
| Principio | Rotura de la corriente de metal en finas gotas por impacto de gas |
| Tipos de gas | Nitrógeno, Argón |
| Tipos de metal | Aleaciones de níquel, hierro y cobalto |
| Escalas | Laboratorio, Piloto, Industrial |
| Atributos del polvo | PSD controlada, alta esfericidad, uniformidad química superficial |
| Tamaño de las partículas | De 3 micras a 120 micras |
| Productos | Polvos de aleación, Aleaciones maestras |
| Industrias | Metal AM, MIM, Recubrimientos |
Los polvos atomizados con gas ofrecen un control preciso de las propiedades, pero requieren una mayor inversión de capital que otras técnicas de atomización.
equipo atomizador de gas Tipos
| Atomizador | Detalles |
|---|---|
| Acoplamiento corto | La integración de boquilla y gas permite polvos muy finos de 20 micras |
| Caída libre | La corriente de metal fundido cae a través de la cámara de gas para un funcionamiento sin apoyo |
| Rotary | Rendimiento fiable para aceros de alta aleación mediante tubos giratorios de colada metálica |
Diseños emergentes
La atomización en racimo con boquillas múltiples y los atomizadores centrífugos aumentan la productividad. La atomización ultrasónica y los atomizadores de gas por inducción de electrodos simplifican la producción de polvo de caída libre.
Componentes del sistema
Los módulos clave de los sistemas completos de atomización de gases industriales incluyen:
| Componente | Papel |
|---|---|
| Horno de fusión | Fusión por inducción de metales hasta el recalentamiento |
| Conjunto de boquilla | Controla la inyección de metal fundido en la cámara de gas |
| Control del gas | Regula el tipo de gas, la presión y la dinámica del flujo |
| Solidificación de gotas | El enfriamiento rápido transforma las gotas en polvo |
| Sistema de recogida | El tamizado separa el polvo por tamaño de partícula |
| Filtro de mangas | Captura partículas ultrafinas solidificadas de los gases de escape |
| Reciclaje | Reintroduce gas no utilizado y partículas de gran tamaño |
Una supervisión precisa y un control de retroalimentación estrechamente integrado entre los módulos anteriores son fundamentales para la consistencia de la calidad del polvo.
Parámetros del proceso
| Parámetro | Alcance típico | Impacto |
|---|---|---|
| Temperatura del metal | Recalentamiento 30-100°C | Fluidez, oxidación superficial |
| Tamaño del orificio de la boquilla | 2mm-6mm | Tamaño de las gotas, dinámica del flujo |
| Tipo de gas | N2, Ar | Velocidad de enfriamiento, química de superficie |
| Presión del gas | 5-15 barg | Distribución granulométrica |
| Caudal de gas | 0,1-3 m3/min | Eficacia y rendimiento de la atomización |
| Altura de caída | 2-10m | Tiempo de solidificación y características del polvo |
Las relaciones interdependientes entre estos parámetros hacen necesaria una optimización empírica guiada por modelos computacionales para alcanzar los requisitos de polvo.
equipo atomizador de gas Proveedores
| Empresa | Rango de capacidad | Estimación de costes |
|---|---|---|
| AP&C | 10 kg/hora - 300 kg/hora | $750.000-$4 millones |
| PSI | 25 kg/hora - 500 kg/hora | $950.000-$6 millones |
| Gasbarre | 50 kg/hora - 1000 kg/hora | $1,2 millones - $8 millones |
| Grupo Buhler | 500 kg/hora - 35.000 kg/hora | $6 millones+ |
Las mayores escalas de producción conllevan precios exponencialmente más elevados. Se requiere una importante ingeniería personalizada.
Evaluación comparativa
| Atomizador de acoplamiento corto | Atomizador de caída libre | |
|---|---|---|
| Coste de la inversión | Alta | Medio |
| Complejidad | Alta - Diseño integrado boquilla-gas | Medio - Componentes desacoplados |
| Mantenimiento | Desafío - Manipulación de buques enteros | Más fácil - Piezas modulares |
| Productividad para polvos finos | Más alto | Medio |
| Flexibilidad del material | Media - Limitada por el riesgo de obstrucción de las boquillas | Alta - arquitectura abierta |
| Supervisión de procesos | Control estricto del proceso | Se basa más en la caracterización |
Principales conclusiones
- La ingeniería de partículas de precisión con amplia flexibilidad hace de la atomización con gas una técnica potente pero costosa
- El modelado y la supervisión integrados permiten obtener polvos de calidad con especificaciones estrechas
- La escalabilidad sigue siendo una limitación clave en los atomizadores de gas pequeños, medianos y grandes
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué tamaño de sistemas de atomización con gas son los más adecuados para las necesidades de polvo metálico de AM?
R: Los atomizadores de laboratorio de sobremesa de 1-5 kg/hora son adecuados para I+D. Para la producción comercial de AM metálica, los atomizadores de 50-200 kg/hora equilibran las necesidades de rendimiento, coste y calidad del polvo.
P: ¿Qué presión de gas se utiliza normalmente en la atomización?
R: La mayor parte de la atomización con gas se basa en presiones de 5-12 barg. Las presiones más altas facilitan polvos más finos pero requieren recipientes más pesados. El argón permite una extracción de calor más rápida que el nitrógeno.
P: ¿Qué tamaño de partícula puede alcanzar el atomizador de gas?
R: Los atomizadores de boquilla de acoplamiento estrecho más avanzados han demostrado una producción constante de polvos metálicos de entre 15 y 20 micras, manteniendo unos porcentajes de rendimiento razonables.
P: ¿Qué metales no son adecuados para la atomización con gas?
R: Las aleaciones altamente reactivas, como las de titanio y aluminio, plantean problemas de oxidación y riesgo de obstrucción de la boquilla. La fusión en cráneo por inducción ayuda a mitigar estos problemas.
