Принцип и увођење ултразвучне атомизације метала

Технологија ултразвучне атомизације је ефикасан и јефтин метод за производњу финог металног праха. Прахови произведени овом методом имају добру сферичност, контролу величине честица и уску дистрибуцију величине, што га чини обећавајућом технологијом у индустрији металног праха. Ултразвучна атомизација метала је једна од примена технологије ултразвучне атомизације, а њени принципи су слични онима код ултразвучне атомизације.

Ултразвучна атомизација метала укључује процес претварања растопљеног метала (течности) у фине капљице магле у гасној фази. Високофреквентне ултразвучне вибрације се примењују на површину растопљеног метала, узрокујући да се капљице одвоје и разбију са површине услед врхова ултразвучних таласа. Како се фреквенција ултразвука постепено повећава, атомизоване капљице постају финије. Уз континуирано дејство ултразвучних вибрација, могу се добити изузетно фине капљице.

Облици ултразвучне атомизације метала

Ултразвучна атомизација метала је процес коришћења високофреквентних ултразвучних вибрација за стварање ситних капљица магле из растопљеног метала у гасној фази, које се затим очвршћавају у метални прах након хлађења.

Први облик укључује директан или индиректан контакт између растопљеног метала и главе за ултразвучну атомизацију. Високофреквентни електромагнетни таласи које генерише генератор претварају се и појачавају ултразвучним претварачем и амплитудним модулатором, на крају преносећи високофреквентне вибрације на ток растопљеног метала. Истопљени метал се атомизује под високофреквентним вибрацијама ултразвука.

Други облик укључује концентрисање енергије генерисане високофреквентним ултразвучним вибрацијама у малом простору и директно коришћење ултразвука за атомизацију растопљеног метала.

Трећи облик комбинује ултразвучну атомизацију са традиционалним техникама атомизације како би се створила нова хибридна технологија атомизације.

Механизам ултразвучне атомизације

Постоје два објашњења за механизам ултразвучне атомизације: теорија таласа површинског напона и теорија таласа микро шока. Компромисно гледиште сугерише да обе теорије играју улогу у ултразвучној атомизацији.

Теорија таласа површинског напона

Под дејством таласа површинског напона, када амплитуда вибрирајуће течности достигне одређену вредност, капљице излете са врха таласа и формирају маглу. Таласи површинског напона стварају капљице на врховима таласа, а величина капљица је пропорционална таласној дужини таласа површинског напона. Под утицајем таласа површинског напона, течни метал се атомизује са површине ултразвучном фреквенцијом и вибрирајућом површином капљица. У ултразвучној гасној атомизацији, проток растопљеног метала је под утицајем и фрагментацијом вишеструких импулса гаса велике брзине.

Теорија микрошокова таласа

Теорија микрошок таласа сугерише да је атомизација ултразвука повезана са кавитацијом, што се односи на стварање великог броја мехурића када ултразвучне вибрације високе фреквенције делују на растопљени метал. Ови мехурићи непрестано расту и колабирају. Током затварања мехурића, вибрације које делују на течност се претварају у рад на мехурићима. Када се мехурићи сруше, део њихове енергије се претвара у топлотно и светлосно зрачење, а преостала енергија производи зрачење микрошоковног таласа. Ова теорија сугерише да кавитација изазвана високофреквентним ултразвучним вибрацијама испод површине течности на крају доводи до стварања капљица.

Увод у опрему

Ултразвучни генератор

Ултразвучни генератор претвара 220В АЦ у високофреквентне електричне осцилације да би обезбедио довољно електричне енергије за целокупну опрему за атомизацију.

Ултразвучни претварач

Најчешћи тип је пиезоелектрични керамички претварач типа сендвич. Његова функција је да претвара сигнале електричних осцилација високе фреквенције у механичке вибрације, претварајући електричну енергију у високофреквентне вибрације.

Амплитуде Модулатор

Модулатор амплитуде ултразвука, такође познат као ултразвучни концентратор, појачава померање и брзину механичке вибрације, концентришући ултразвучну енергију на мањем подручју.

Атомизатион Хеад

Глава за ултразвучну атомизацију је компонента која директно контактира материјал и углавном је направљена од легуре. Тачка топљења атомизованог метала је ограничена материјалом главе за распршивање, што овај метод чини погоднијим за припрему метала и легура средње до ниске тачке топљења. Претварач и модулатор амплитуде преносе високофреквентне вибрације на главу атомизације, која делује на растопљени метал, претварајући растопљени метал у фине честице или прах.

Процес атомизације

Ултразвучна атомизација метала је процес коришћења ултразвучних вибрација велике брзине за ударање и атомизацију токова растопљеног метала или легуре, чиме се на крају производи фини метални прах. Метална ултразвучна атомизација укључује генератор који претвара наизменичну струју у високофреквентне електромагнетне таласе, који се затим претварају у високофреквентне вибрације помоћу ултразвучног претварача. Појачане вибрације се коначно преносе на главу алата (главу за атомизацију) помоћу амплитудног модулатора. Када ултразвучна глава за атомизацију делује на растопљени метал, растопљени метал се шири у течни филм под високофреквентним вибрацијама. Када ултразвучна амплитуда достигне одређени ниво, растопљени метал се разбије, а фрагментиране капљице излете са вибрирајуће површине, формирајући маглу.

Процес ултразвучне атомизације метала може се грубо поделити у две фазе: фрагментација и кондензација. Прва фаза укључује разбијање загрејаног и растопљеног метала или легуре, што резултира производњом металних капљица и утиче на величину коначног металног праха. Друга фаза кондензације одређује формирање завршних металних честица, директно утичући на облик металног праха, и углавном укључује проводљивост топлоте.