Новий дизайн каналового плазмового розпилення для виготовлення сферичного металевого порошку та експериментальна модель його оптимізації 

Анотація

Описано новий дизайн плазмового розпилення, проведеного з використанням графітового плазмового каналу для забезпечення трива­лої взаємодії між розплавленим металом і струменями гарячої плазми. Техніка розпилення плазми в каналі передбачає використання теплозбірного протоку для мінімі­зації втрати теплової енергії від плаз­мо­вої дуги в навколишнє середовище. Взаємодія між розплавленим металом і струме­нем плазмової дуги є більш тривалою. Тому,  сила поверхневого натягу розплавленого металу може бути достатньою для утворення повністю сферичних частинок без сторонніх домішок. За допомогою сканувальної електронної мікроскопії виявлено частинки порошку без домішок після плазмової атомізації в каналі. Ця робота має стратегічне значення для отримання фундамен­тальних даних щодо підвищення ефективності каналового плазмового розпилення. Статистично оформлений експери­мен­тальний підхід був використаний для вивчення змін струму та тиску під час розпилення плазми заново сконструйованим каналом для визначення медіанного розподілу частинок за розміром (D₁₀, D₅₀ і D₉₀). Сферичний порошок металевого сплаву на основі титану без домішок був успішно виготовлений методом плазмового розпилення в каналі електричним струмом 40 і 45 А під тиском газу 1,5 і 2,5 бар з використанням його постійної подачі 2 мм³/с. Результати показали, що оптимізація є найкращим параметром для мінімального гранулометричного складу металевих порошків. Після опти­мізації мінімальні значенняD₁₀, D₅₀ і D₉₀ становлять 71, 325 і 534 мкм відповідно. Необхідного значення можна досягти поєднанням параметрів струму 45 А і тиску 2,5 бар. Рівняння регресії можна використовувати як еталон для плазмового розпилення в каналі, щоб отриманти необхідний розподіл частинок за розміром.