Сучасна електрометалургія, 2023, №01



2023 №01 (04)

DOI of Article 10.37434/sem2023.01.05

2023 №01 (06)

---

Сучасна електрометалургія, 2023, #1, 33-42 pages

Ефективність процесу плазмово-дугової сферодизації струмопровідного титанового дроту

В.М. Коржик, Д.В. Строгонов, О.М. Бурлаченко, А.Ю. Тунік, О.В. Ганущак, О.П. Грищенко

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Реферат
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: vnkorzhyk@gmail.com Експериментально підтверджена можливість отримання сферичних титанових порошків шляхом застосування технології плазмово-дугового розпилення компактного струмопровідного дроту марки Ti Grade 2 діаметром 1,6 мм. Аналіз гранулометричного складу порошку показав, що основною фракцією порошку є фракція 25…250 мкм, яка складає 95 % від загального об’єму порошку, кількість частинок фракції <25 мкм та 250…315 мкм не перевищує 5 %. Досліджено параметри форми титанового порошку, показано що більшість частинок має правильну сферичну форму з коефіцієнтом сферичності близьким до 0,8. Кількість дефектних частинок не перевищує 3 % від загальної маси порошу. З’ясовано, що розпилення за схемою дріт-анод призводить до значного підвищення ККД нагріву дроту (приблизно в 4 рази) у порівнянні зі схемою розпилення нейтрального дроту, що сприяє підвищенню продуктивності процесу з 2…5 до 12 кг/год. Показано, що використання технології плазмово-дугової сферодизації титанового дроту дозволяє отримувати сферичні порошки для 3D друку високоякісних виробів для аерокосмічної галузі за технологіями селективного та прямого лазерного плавлення і спікання, електронно-променевого плавлення та методами порошкової (гранульної) металургії (гаряче ізостатичне пресування з наступною термомеханічною обробкою). Бібліогр. 21, табл. 2, рис. 6.
Ключові слова:: плазмово-дугове розпилення; струмопровідний дріт; сферодизація; титановий порошок; гранулометричний склад; сферичність

Received 30.02.2023

Список літератури

1. 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
2. Fang, Z., Paramore, J., Sun, P. et al. (2018) Powder metallurgy of titanium — past, present, and future. Inter. Materials Reviews, 63(7), 407–459. DOI: https://doi.org/10.1080/09506608.2017.1366003
3. Kim, K.T., Yang, H.C. (2013) Densification behavior of titanium alloy powder under hot isostatic pressing. Powder Metallurgy, 44(1), 41–47. DOI: https://doi.org/10.1179/003258901666158
4. Yanko, T.V., Ovchinnikov, A.V., Korzhyk, V.N. et al. (2018) Technological scheme for producing of titanium alloy powders of aircraft purpose for 3D-printing. Tekhnologicheskie Sistemy, 4, 36–41 [in Russian]. DOI: https://doi.org/10.29010/085.7
5. Kim, Y. et al. (2014) Microstructure and mechanical properties of hot isostatically pressed Ti–6Al–4V alloy. J. of Alloys and Compounds, 603, 207–212. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.03.022
6. Yim, S., Bian, H., Aoyagi, K., Yamanaka, K. (2021) Spreading behavior of Ti48Al2Cr2Nb powders in powder bed fusion additive manufacturing process: Experimental and discrete element method study. Additive Manufacturing, 73, 337–353. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102489
7. 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
8. Nie, Y., Tang, J., Teng, J. et al. (2020) Particle defects and related properties of metallic powders produced by plasma rotating electrode process (PREP). Advanced Powder Technology, 31, 2912–2920. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apt.2020.05.018
9. Smirnov, S.A., Kirsankin, A.A., Kalaida, T.A. (2022) Properties of the spherical titanium VT1-00 powder fabricated by plasma atomization of a wire. Metall., 4, 741–745. DOI: https://doi.org/10.1134/S0036029522070126
10. Kudinov, V.V. (1966) Heating of current-conducting wire by constricted arc [in Russian].
11. Kang, I.J., Park, H.J., Cho, C.H. et al. (2021) Development of a plasma and gas hybrid atomization system for the production of metal powder materials. J. of the Korean Physical Society, 79, 1141–1150. DOI: https://doi.org/10.1007/s40042-021-00341-6
12. Korzhyk, V.M., Khaskin, V.Yu., Yao Yuhui et al. (2022) Influence of accompanying compressing air flow on the coating structure and properties in plasma-arc spraying by consumable current-conducting wire. The Paton Welding J., 2, 3–10. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2022.02.01
13. Korzhik, V.N., Korob, M.F. (2012) Mechanized line PLAZER 30PL-W for plasma-arc wire surfacing of coatings on largesized parts of “shaft” type. Svarshchik, 4, 13–15 [in Russian].
14. Strogonov, D.V., Korzhyk, V.M., Jianglong, Yi et 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 Elektrometalurhiya, 3, 29–37 [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.37434/sem2022.03.05
15. Desai, P.D. (1987) Thermodynamic properties of titanium. Inter. J. Thermophys, 8, 781–794.
16. Dietrich, S., Wunderer, M., Huissel, A., Zaeh, M. (2016) A new approach for a flexible powder production for additive manufacturing. Procedia Manufacturing, 6, 88–95. DOI: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2016.11.012
17. Kalayda, T.A., Kirsankin, A.A., Ivannikov, A.Yu. et al. (2021). The plasma atomization process for the Ti–Al–V powder production. J. Phys. Conf. Ser., 1942, 012046 . DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1942/1/012046
18. 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
19. Producing the most spherical, pure titanium powders. https://www.pyrogenesis.com/wp-content/uploads/2019/09/Project_Producing-the-Most-Spherical-Pure-Titanium-Powders.pdf
20. LargeScale PREP System. (SLPAH). https://prep-system.com/slpa-h/
21. Bykovskyi, O.G. (2021) Welding, cutting and quality control during production of metal structures. Kyiv, Osnova [in Ukrainian].

---

Реклама в цьому номері:

---