Сучасна електрометалургія, 2024, №03



2024 №03 (04)

DOI of Article 10.37434/sem2024.03.05

2024 №03 (06)

---

Сучасна електрометалургія, 2024, #3, 36-44 pages

Розробка гібридної технології отримання сферичних порошків із дротових матеріалів з використанням високошвидкісних плазмових струменів та електричної дуги

В.М. Коржик, Д.В. Строгонов, О.М. Бурлаченко, О.П. Грищенко, А.В. Завдовєєв, О.М. Войтенко

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: vnkorzhyk@gmail.com

Реферат
Розроблено технологічну схему і обладнання для гібридного процесу, який засновано на використанні енергії надзвукового плазмового струменя та електричної дуги для отримання якісних сферичних порошків при розпиленні дротових матеріалів. Виконані експериментальні дослідження гранулометричного складу, морфології та технологічних властивостей отриманого порошку показали, що зазначений процес дозволяє отримувати сферичні порошки в діапазоні 25…160 мкм, де доля дрібнодисперсної фракції 25…63 мкм може складати до 70 мас. % з коефіцієнтом сферичності більше 0,8, що обумовлює високі технологічні властивості (насипну щільність, плинність та ін.) отриманих порошків і є вкрай необхідним для їх застосування у галузі адитивних технологій. Показано, що гібридний процес характеризується у 2,5…6,0 разів меншими питомими витратами газу на отримання 1 кг порошку та у 1,25…6,0 разів більшою продуктивністю у порівнянні з іншими промисловими технологіями плазмового та електродугового розпилення. Біюліогр. 22, табл. 4, рис. 10.
Ключові слова: гібридне розпилення, плазмовий струмінь, електрична дуга, продуктивність, сферичні порошки, адитивне виробництво

Отримано 13.03.2024
Отримано у переглянутому вигляді 17.06.2024
Прийнято 06.09.2024

Список літератури

1. Dev Singh, D., Mahender, T., Raji Reddy, A. (2021) Powder bed fusion process: A brief review. Materials Today: Proceedings, 46, 350–355. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.415
2. Ahn, D.G. (2021) Directed energy deposition (DED) process: State of the Art. Int. J. of Precis. Eng. and Manuf.-Green Tech., 8, 703–742. DOI: https://doi.org/10.1007/s40684-020-00302-7
3. Svetlizky, D., Das, M., Zheng, B. et al. (2021) Directed energy deposition (DED) additive manufacturing: Physical characteristics, defects, challenges and applications. Materials Today, 49, 271–295. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mattod. 2021.03.020
4. Dezaki, M., Serjouei, A., Zolfagharian, A. et al. (2022) A review on additive/subtractive hybrid manufacturing of directed energy deposition (DED) process. Advanced Powder Materials, 1, 100054. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apmate.2022.100054
5. Vaz, R.F., Garfias, A., Albaladejo, V. et al. (2023) A review of advances in cold spray additive manufacturing. Coatings, 13, 267. DOI: https://doi.org/10.3390/coatings13020267
6. Dimitrov, D. (2018) Manufacturing of high added value titanium components. A South African perspective. Proc. of IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 430012009. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/430/1/012009
7. Additive manufacturing market size, trends, report by 2032. https://www.precedenceresearch.com/additive-manufacturing-market
8. Shanthar, R., Chen, K. Abeykoon, C. (2023) Powder-based additive manufacturing: A critical review of materials, methods, opportunities, and challenges. Adv. Eng. Mater., 25, 2300375. DOI: https://doi.org/10.1002/adem.202300375
9. Sun, P., Fang, Z., Zhang, Y. et al. (2017) Review of the methods for the production of spherical Ti and Ti alloy powder. JOM, 69, 1853–1860. DOI: https://doi.org/10.1007/s11837-017-2513-5
10. Korzhyk V.M., Strohonov D.V., Burlachenko O.M. et al. (2023) Development of plasma-arc technologies of spherical granules production for additive manufacturing and powder metallurgy. Avtomatychne Zvaryuvannya, 11, 37–52. DOI: https://doi.org/10.37434/as2023.11.04
11. Chen, G., Zhao, S., Tan, P. et al. (2018) A comparative study of Ti6Al4V powders for additive manufacturing by gas atomization, plasma rotating electrode process and plasma atomization. Powder Technology, 333, 38–46. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.04.013
12. Chen, D., Daoud, H., Scherm, F. et al. (2020) Stainless steel powder produced by a novel arc spray process. J. of Materials Research and Technology, 9, 8314–8322. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.05.076
13. Yurtukan, E., Unal, R. (2022) Theoretical and experimental investigation of Ti alloy powder production using low-power plasma torches. Transact. of Nonferrous Metals Society of China, 32, 175–191. DOI: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(21)65786-2
14. Cui, Y., Zhao, Y., Numata, H. et al. (2020) Effects of plasma rotating electrode process parameters on the particle size distribution and microstructure of Ti6Al4V alloy powder. Powder Technology, 376, 363–372. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.08.027
15. Yin, Z., Yu, D., Zhang, Q. et al. (2021) Experimental and numerical analysis of a reverse-polarity plasma torch for plasma atomization. Plasma Chem Plasma Process, 41, 1471–1495. DOI: https://doi.org/10.1007/s11090-021-10181-8
16. Entezarian, M., Allaire, F., Tsantrizos, P. et al. (1996) Plasma atomization: A new process for the production of fine, spherical powders. JOM, 48, 53–55. DOI: https://doi.org/10.1007/BF03222969
17. Korzhik, V.N., Korab, M.F. (2012) Mechanized line PLAZER 30PL-W for plasma-arc wire deposition of coatings on largesized parts of “shaft” type. Svarshchik, 4, 13–15 [in Russian].
18. Korzhyk, V.M., Strogonov, D.V., Burlachenko, O.M. et al. (2023) New generation unit for plasma-arc deposition of coatings and spraying of current-conducting wire materials. Suchasna Elektrometal., 3, 19–27.DOI: https://doi.org/10.37434/sem2023.03.04
19. Korzhyk, V.M., Strogonov, D.V., Burlachenko, O.M. et al. (2023) Effectiveness of the process of plasma-arc spheroidization of current-conducting titanium wire. Suchasna Elektrometal., 1, 33–42. DOI: https://doi.org/10.37434/sem2023.01.05
20. Proulx, F., Dion, C., Carabin, P. (2023) Method and apparatus for producing high purity spherical metallic powders at high productions rater form one or two wires. Pat. US, 11839918 B2. Dec. 12, 2023.
21. Petrov, S.V., Korzhik, V.N. (2012) PLAZER 80-PL unit for plasma surfacing. Svarshchik, 4, 22–25 [in Russian].
22. Strogonov, D.V., Korzhyk, V.M., Jianglong, Yiet al. (2022) Influence of the parameters of the process of plasma-arc spheroidization of current-conducting wire from low-carbon steel on the granulometric composition of the produced powders. Suchasna Elektrometal., 3, 29–37. DOI: https://doi.org/10.37434/sem2022.03.05

---

Реклама в цьому номері:

---