ULTRAMIZER - technologia produkcji proszków metali i stopów metali

Nazwa technologii

ULTRAMIZER - technologia produkcji proszków metali i stopów metali

Abstrakt (krótki opis oferowanej technologii)

Przedmiotem oferty jest technologia wytwarzania wysokiej jakości proszków metali i stopów metali na potrzeby nowoczesnej produkcji wykorzystującej procesy wytwarzania przyrostowego, spiekania, natryskiwania cieplnego, czy napawania. Na technologie składają się dwa wynalazki zgłoszone do ochrony patentowej w UPRP oraz know-how dotyczące prowadzenia procesu/parametrów procesowych.

Urządzenie zostało przetestowane w skali półtechnicznej. Układ przetestowano na produkcji proszków z żelaza (stal austenityczna 316LSi), niklu (stop nikiel-aluminium) oraz kobaltu (odpowiednik stopu o komercyjnej nazwie stellit 12).

Szczegóły technologiczne i opis oferowanej technologii

Technologia składa się z dwóch wynalazków:

a) Urządzenie do wytwarzania proszków metali i stopów metali – nr zgłoszenia w UPRP P.441819

b) Układ do ultradźwiękowej atomizacji proszków metali i stopów metali – nr zgłoszenia w UPRP P.441817

c) know-how dotyczącego prowadzenia procesów produkcji wg. wynalazków pod konkretny produkt. 

Istotą technologii jest wykorzystanie ultradźwięków do rozpylania strugi ciekłego metali lub stopu metalu i uzyskania kulistych proszków o bardzo wąskim rozkładzie wielkości. 

Wstępnie rozpylone przez układ topnienia i rozpylania łukowego krople materiału padają na narzędzie robocze drgające przy częstotliwościach ultradźwiękowych. W wyniku zachodzących na powierzchni narzędzia roboczego zjawisk kapilarno-kawitaycjnych dochodzi do atomizacji ultradźwiękowej ciekłego metalu i zmniejszenia rozmiaru kropel metalu. Następnie krople te opadają w komorze roboczej, krzepną i tworzą proszek metalu, który charakteryzuje się kulistym kształtem, monomodalnym rozkładem wielkości i minimalną porowatością. 

Materiałem wsadowym do produkcji mogą być druty i pręty o średnicy 0,8 – 3,2 mm. Układ daje możliwość wykorzystania jako gazów atomizujących m.in. powietrza, argonu, czy azotu. Idea procesu została przedstawiona na poniższej grafice.

Docelowe branże dla oferowanej technologii

Technologia umożliwia produkcję materiałów proszkowych na bazie metali i stopów metali, które znajdują coraz szersze zastosowanie w technologiach wytwarzania, głównie za sprawą technologii przyrostowych. Materiały proszkowe wykorzystywane są również w technologiach natryskiwania cieplnego (natryskiwanie plazmowe, natryskiwanie HVOF/HVAF, natryskiwanie zimnym gazem Cold Spray), technologiach napawania (napawanie laserowe, napawania plazmowe), spiekaniu, lutowaniu i innych procesach.

Innowacyjność i korzyści z zastosowania technologii

Technologia umożliwia uzyskiwanie sferycznych materiałów proszkowych o wąskim rozkładzie wielkości. Średnia wielkość proszku (dv50) może być sterowana na skutek doboru parametrów roboczych układu, co umożliwia produkcję materiałów pod kątem późniejszego zastosowania. 

W odróżnieniu od klasycznych procesów, atomizacja ultradźwiękowa umożliwia produkcję w małej skali małych partii materiałów o dedykowanym składzie chemicznym, rozkładzie wielkości i innych właściwościach. 

Technologia ma charakter modułowy i w związku z tym ma duże możliwości dalszego rozwoju, głównie w zakresie:

• - stosowania układów ultradźwiękowych pracujących przy innych częstotliwościach (do dyspozycji są aktualnie dwa układy, pracujące przy częstotliwościach 20 i 70 kHz),
• - zastosowania innych układów do topienia materiałów wsadowych, co umożliwiłoby wytwarzanie materiałów proszkowych o dowolnym składzie chemicznym i wykorzystanie materiałów wsadowych o niemal dowolnym kształcie (np. topienie indukcyjne w tyglu, czy też bezpośrednie topienie indukcyjne prętów, np. odlewanych).

Rys. Zdjęcie SEM proszku

Rys. Rozkład wielkości proszku.

Poziom gotowości wdrożeniowej oferowanej technologii

TRL 5 – Dokonano walidacji technologii w środowisku zbliżonym do rzeczywistego

Poziom gotowości wdrożeniowej oferowanej technologii (old)

Technologia zweryfikowana w warunkach operacyjnych

Imię i nazwisko konsultanta

dr inż. Tomasz Marciniszyn

Numer telefonu stacjonarnego

713204195

Adres e-mail

tomasz.marciniszyn@pwr.edu.pl