Устройство для диспергирования волокон и порошкообразных частиц из расплава химически активных металлов Советский патент 1993 года по МПК B22F9/10 

вании температуры капли и поддержании ее стабильных размеров. Кроме того расположение индуктора вблизи поверхности диска-кристаллизатора приводит к дополнительному разогреву последнего, а следовательно и дополнительному расходу, охлаждающей Диск жидкости и энергии расходуемой на ее циркуляцию. Помимо этого на установке евозможно получать одно- временнр волбкна и частицы различных металлов и сплавов.одновременно, т,е. в одно и то же время, что существенно сужает ее технологические возможности, . ..i-..-

В устройстве для диспергирования волокон и частиц из расплава химически активных металлов имеется источник нагрева . - электронно-лучевая пушка и блок сканирования электронного луча, вмонтированный в пульт управления электронно-лучевой системы, датчики температур капель, в количестве равном одновременно оплавляемым пруткам и закрепленные на рабочей камере установки, блок обработки сигналов обратной связи и блок оперативной связи расположенные в пульте управления установкой. Наличие вышеперечисленных блоков обеспечивает нагрев и получение распЛава в виде капли одновременно на нескольких расходуемых прутках, причем как из одного и того же сплава так и различных материалов, как одного типа размера так и различной геометрической формы. Малая инерционность в регулировании мощности электронного луча, достаточно высокая концентрация энергии позволяет в отличии от индукционного нагрева, создавая каплю на конце прутка, легко и точно поддерживать заданную температуру без дополнительного разогрева диска-кристаллизатора, стабилизировать и оптимизировать ее геометрические размеры и гомогенизировать сплав за счет конвективных потоков расплава в капле, вызванных локальным воздействием концентрированного источника нагреза. Кроме того использование в установке вышеперечисленных блоков и систем позволяет в одном агрегате получать волокна или частицы как одного сплава так и различных материалов причем в любом процентом соотношении,

На фиг. 1 представлена схема устройст- : ва. .; ;.. ; . Устройство содержи камеру (1), вращающийся охлаждаемый диск-кристаллизатор (2), из меди или другого материала с кольцевыми канавками на его внешней поверхности, расположенный по прутками {3) экстрагируемого материала. Узел подачи прутков (4) с вакуумным уплотнением, обеспечивающий как синхронную подачу прутков вертикально.сверху вниз с одновременным вращением их вокруг своей оси, так и автономную подачу каждого прутка.

Электронно-лучевую пушку (5) в качестве источника нагрева прутков и формирования на их концах капель расплава (б), закрепленную на боковой стенке вакуумной камеры. Датчики температур капель (7), регистрирующих температуру каждой капли,

.закрепленные на боковой стенке камеры. Пульт управления электронно-лучевой пушкой с вмонтированным в нем блоком сканирования электронного луча (8) в плоскости,

проходящей через концы прутков, на угол и,

ограничивающий количество одновременно оплавляемых прутков. Блок обработки сигналов и обратной связи с датчиков температур капель электронно-лучевой пушки и блока сканирования, а также блок оперативной связи, обеспечивающего контроль и оперативное вмешательство в режим управления электронно-лучевой системой нагрева, и вмонтированных в пульт управления установкой.:

Устройство работает следующим образом. ,. . . . В вакуумной камере (1) создается необходимое разрежение. Несколько экстрагируемых прутков (3), например три,

диспергируемого материала посредством узла подачи (4) синхронно вращаясь вокруг своей оси подаются вертикально сверху вниз в зону плавления. Скорость подачи каждого прутка определяется и задается

оператором в зависимости от материала и его геометрических размеров. При помощи блока сканирования, применяемого обычно в электронно-лучевых системах для отклр- нения луча в том или ином направлении,

вмонтированного в пульт управления электронно-лучевой пушкой, электронный луч (8) сканирует в плоскости, проходящей через концы оплавляемых прутков (3), находящихся над рабочими кромками диска-кристаллизатора(2). Сканирующий нэуголаэлектронный луч (8) оплавляет концы прутков (3) образуя гомогенный расплав в виде капель определенных размеров и заданных температур, регистрируемых датчиками температуры.

сигналы с которых обрабатываются блоком обработки сигналов и обратной связи расположенными в пульте управления установкой. Блок оперативной связи, находящийся в пульте управления установкой

позволяет оператору оперативно вмешиваться в работу электронно-лучевой системы нагрева, обеспечивая тем самым выбор оптимальных параметров работы пушки и остальных блоков управления ее. Образованные на концах оплавляемых прутков капли вводятся в соприкосновение с рабочими кромками, снабженными выступами, вращающегося, охлаждаемого диска-кристаллизатора. Касаясь капли, рабочие кромки- диска-кристаллизатора вытягивают из расплава волокна, а в случае нанесения на кромки надрезов, нарушающих непрерывность поверхности-порошкооб- разные частицы игольчатой формы. Количе- ство одновременно экстрагируемых прутков (3) легко возрастает за счет увеличения количества рабочих кромок на поверхности диска- кристаллизатора (3) и увеличения угла сканирования а электронного луча (8). что приводит к повышению производительности процесса, в сравнении с базовым обьек- том.

Повышение стабильности процесса, экстракции определяется степенью устойчи- вости расплава в виде подвешенной капли, слизываемой рабочей кромкой диска-кри- сталлизатора, к механическому воздействию последней. Чем меньше частота и амплитуда колебаний капли, тем стабиль- нее процесс, тем выше качество конечного продукта и меньше вероятность отрыва капли от экстрагируемого прутка, который может привести к нанесению дефектов на поверхность диска-кристаллизатора и преждевременному прекращению технологического цикла. Кроме того, использование электроннолучевого нагрева (или лазерного) в отличие от применения индукционного, позволяет избежать получения достаточно большой, неустойчивой капли расплава. Малая инерционность используемого источника нагрева (электронно-лучевой пушки или лазера) позволяет.оперативно вмешиваться в процесс нагрева конца прутка при получении и поддержании капли требуемых размеров и температуры, Гомогенизации расплава в объеме капли за счет конвективных потоков, возникающих при воздействии концентрированного источника нагрева с вращающимися вокруг своей оси прутками, благоприятно сказывается на стабилизации процесса экстракции за счет выравнивания химического состава по объему капли и увеличении надежности поддержания контакта расплав - диск-кристаллизатор без эффекта налипа- ния кристаллизирующегося расплава на рабочую кромку диска, приводящего к нарушению стабильности процесса экстракции из-за невозможности удержания расплава в виде капель на конце прутка при механическом воздействии на нее закристаллизовавшегося на кромке диска металла.

Кроме того применение в устройстве датчиков температуры с блоками обработки сигналов и обратной связи, блоком сканирования и блоком оперативной связи позволяет расширить технологические возможности установки за счет регламентации теплового режима при обработке образцов как с одинаковой теплопроводимостью так и с различной и получения в одном агрегате в любом процентном соотношении самых различных волокон и частиц. Таким образом, описываемое устройство позволяет стабилизировать процесс получения волокон и частиц, увеличить его производительность и расширить технологические возможности за счет применения в качестве источника нагрева экстрагируемых прутков электронного луча датчиков температуры, блоков сканирования, обработки сигналов, обратной связи и оперативной связи, позвр- ляющих одновременно оплавлять несколько прутков как различных материалов так и одинаковых сплавов.

. Формула изобретения

Устройство для диспергирования волокон и порошкообразных частиц из расплава химически активных металлов, содержащее вакуумную камеру с зоной нагрева, расходуемые прутки с установленной под этими прутками. охлаждаемый диск-кристаллизатор с рабочими кромками, о т л и ч а ю щ е ё- с я тем, что оно снабжено узлом подачи с обоймой расходуемых прутков, электроннолучевой системой нагрева с пультом управления, блоком сканирования электронного луча, вмонтированного в пульт управления электронно-лучевой системой, расположенными на боковой стенке камеры датчиками температуры, пультом управления устаноа-; кой и вмонтированными в пульт блоком обработки сигнала и обратной связи с блоком оперативной связи, обеспечивающих на- грев и получение расплава в виде капель с заданной температурой и геометрией одновременно на нескольких расходуемых прутках из одного или нескольких материалов.