Gaz atomizasyon yönteminde yeni bir nozul tasarımı ve toz üretimi

Abstract

GAZ ATOMİZASYON YÖNTEMİNDEYENİ BİR NOZUL TASARIMI VE TOZ ÜRETİMİMehmet AYDINMakine Eğitimi, Yüksek Lisans Tezi, 2005Danışman : Yrd. Doç. Dr. Rahmi ÜNALÖZETGaz atomizasyon yöntemi metal tozu üretiminde kullanılan tekniklerden biridir. Buyöntemle metal tozu üretiminde nozul, gaz jetinin akışını kontrol ederek, istenilen özelliklerdetozun üretilmesini sağlar. Nozullar, serbest düşmeli ve yakından eşlemeli olmak üzere iki tipolarak tasarlanmaktadır. Gaz atomizasyon yöntemi ile metal tozu üretiminde nozul tipi tozboyutu ve dağılımını ve tozların şeklini birinci derecede etkilediği için son derece önemlidir.Bu çalışmada, gaz atomizasyon yöntemi ile metal tozu üretimi için, dairesel yarıklısüpersonik bir nozul tasarımı yapılarak metal tozu üretimi gerçekleştirilmiştir. Nozula ait temelparametreler; boğaz alanı, gaz çıkış alanı, gaz çıkış açısı ve nozul geometrisi deneyselçalışmalar sonucunda belirlenmiştir. Yeni tasarlanan ve imal edilen nozul ile Dumlupınar GazAtomizasyon Ünitesi'nde toz üretim deneyleri yapılmıştır. Atomizasyon gazı olarak azotkullanılmıştır. Kalay 430ºC'ye kadar aşırı ısıtılmış ve farklı basınçlarda atomize edilmiştir.Tozların boyutu ve dağılımı lazer toz boyutu ölçme cihazı ile tespit edilmiştir. Tozların şekli,yüzey morfolojisi ve mikroyapısı ışık mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu ileincelenmiştir. Tozların içerdiği oksit miktarı X-ışını kırınımı cihazı ile araştırılmıştır. En incetozlar, 1.47 MPa basınçla üretilmiş ve ortalama toz boyutu (d50) 12.63 μm olarak ölçülmüştür.Tozlar, genelde düzgün yüzeyli ve küresel şekilli olup, 20 μm'den büyük tozlarda hücreselyüzey yapısı görülmüştür. Azot atomize kalay tozlarının oksit içermediği ve az miktardauydulaşma olduğu tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Gaz atomizasyon, nozul geometrisi, gaz basıncı ve debisi, metal tozu.

A NEW NOZZLE DESIGN AND POWDER PRODUCTIONBY GAS ATOMIZATIONMehmet AYDINMachine Education, MSc. Thesis, 2005Supervisor: Assist. Prof. Dr. Rahmi ÜNALSUMMARYGas atomization is one of the techniques used in metal powder production. In thistechnique, nozzle produces the metal powder with desired features by controlling the gas flow.Nozzles are, generally designed in two types: free fall and closed couple. On the metal powderproduction by gas atomization, nozzle type is very important because of effecting the particlesize, distribution and shape.In this study, annular slotted type of supersonic nozzle has been developed and testedfor powder production by gas atomization. Basic parameters belonging to the nozzle; thenarrowest cross section, gas exit area, jet angle and geometry of the nozzle have beendetermined after the experiments. Experimental study on powder production has been realizedby using the new designed and manufactured nozzle at the Dumlupınar Gas Atomization Unit.Atomization gas was nitrogen. Melt tin was heated to 430ºC and was atomized at differentpressures. Particle size and distribution were measured by laser scattering instrument. Powdershape, surface structure and microstructure were examined by using light microscopes andscanning electron microscope. Crystal structure and the quantity of powder surface oxide hasbeen investigated by X-ray diffraction instrument. The finest powders have been produced atpressure of 1.47 MPa and mean size was 12.63 μm. Powders has generally smooth surfaces andspherical shapes. Powders with size greater than 20 μm have cellular surface structures. It isobserved that nitrogen atomized tin powders have no oxide and there is only few satellitesformation.Keywords: Gas atomization, nozzle geometry, gas pressure and flowrate, metal powder.