РОЗРАХУНОК ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ СОПЛА ЛАВАЛЯ ТА РЕЖИМУ ГАЗОДИНАМІЧНОГО РОЗПИЛЕННЯ ПРИ ОДЕРЖАННІ ТОНКИХ ПОРОШКІВ ІНСТРУМЕНТАЛЬНОЇ СТАЛІ

Анотація

Одержання порошку з наперед заданим розміром частинок є важливим завданням у різних галузях порошкової металургії і особливо актуальним для адитивного виробництва, де використовують порошки з еквівалентним діаметром частинок менше 50 мкм. У роботі розраховані: теоретично необхідна швидкість газового потоку для одержання частинок заданого розміру при газовому розпиленні перегрітого рідкого металу; питомі витрати металу при витіканні з металоприймача; параметри сопла для форсунки розпилення (а саме, площі критичного і вихідного перерізів та їх співвідношення). Для розрахунку сопла використано методи газової динаміки, які широко застосовують в авіаційній техніці. Обчислено параметри надзвукового сопла Лаваля та газодинамічні характеристики розпилення розплаву інструментальної сталі марки 10Р6М5 в інтервалі манометричних тисків газу від 0,5 до 2,0 МПа, які дозволять одержувати дисперсні порошки, зокрема з розміром частинок менше 50 мкм. Побудовано графічні залежності теоретичної швидкості утворення частинок заданого розміру та розрахункової швидкості газового потоку від тиску газу перед форсункою розпилення. Запропоновано графічну методику визначення площі перерізів сопла Лаваля та швидкості струменя інертного газу для заданого манометричного тиску із дослідженого інтервалу. Встановлено параметри одержання газовим розпиленням порошків інструментальної сталі марки 10Р6М5 з розміром частинок менше 50 мкм, а саме: швидкість газового потоку на виході з сопла 525 м/с, температура –140 °С, тиск — більший за 16,8 МПа. Розраховані площі критичного та вихідного перерізів сопла Лаваля становлять 110 та 290 мм² відповідно, а їх співвідношення — 0,379.