Gaz atomizasyon yöntemi ile metal tozu üretiminde süpersonik nozul değişkenlerinin toz özelliklerine etkisinin araştırılması

Abstract

IV GAZ ATOMİZASYON YÖNTEMİ ÎLE METAL TOZU ÜRETİMİNDE SÜPERSONİK NOZUL DEĞİŞKENLERİNİN TOZ ÖZELLİKLERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI Alperen AKSOY Makina Mühendisliği, Yüksek Lisans Tezi, 2005 Tez Danışmanı: Yrd.Doç.Dr.Rahmi ÜNAL ÖZET Bu çalışmada gaz atomizasyon yöntemi ile metal tozu üretiminde atomizasyon değişkenlerinin toz özelliklerine olan etkisi araştırılmıştır. Toz üretim deneyleri Dumlupınar Atomizasyon Ünitesinde gerçekleştirilmiştir. Süpersonik nozul kullanılarak yapılan deneylerde atomizasyon basıncı ve metal akış borusu çıkıntı mesafesi değişiminin, toz tane büyüklük ve dağılımına, toz şekline ve mikroyapısına olan etkileri araştırılmıştır. Toz büyüklük ve dağılımı lazer ışın yöntemi ile tespit edilmiştir. Toz şekli ve mikroyapısı ışık mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile tespit edilmiştir. Tozların log-normal dağılım gösterdiği ve tek modlu olduğu tespit edilmiştir. Gaz basıncının artmasıyla birlikte gaz debisinin ve gaz/metal kütlesel debi oranının arttığı ve ortalama toz boyutunun küçüldüğü gözlemlenmiştir. Metal akış borusu çıkıntı mesafesinin artması sonucu toz boyutunda önemli bir değişikliğin olmadığı görülmüştür. 15 mm metal akış borusu çıkıntı mesafesi için 1, 1.5, 2, 3 ve 4 MPa atomizasyon basınçlarında gaz kütlesel debi değerleri 1.55, 2.25, 2.88, 3.74 ve 5.95 kg/dak olarak ölçülmüştür. 1, 1.5, 2, 2.9 ve 3.5 MPa atomizasyon basınçlarında üretilen kalay tozlarının ortalama boyutları (d50) 134.41, 71.6, 47.3, 33.7 ve 32.3 um olarak ölçülmüştür. Kalay için kütlesel gaz/sıvı metal debisi oranlan ise 2.309, 1.511, 1.139, 0.779 ve 0.633 olarak bulunmuştur. Üretilen iri tozlarda hücresel ve dendritik yapılar gözlenmiştir. Küçük tozlarda ise herhangi bir yapı gözlenmemiştir. Üretilen tozların çoğunluğunun küresel bir şekle ve temîz bir yüzeye sahip olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Gaz Atomizasyonu, Gaz Basıncı, Metal Tozu, Süpersonik Nozul.

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF THE SUPERSONIC NOZZLE PARAMETERS TO THE PROPERTIES OF THE POWDERS PRODUCED BY GAS ATOMIZATION AlperenAKSOY Mechanical Engineering, M.S. Thesis, 2005 Thesis Supervisor : Rahmi ÜNAL, Assistant Prof. SUMMARY In this study, the effect of the gas atomization parameters to the properties of the metal powders produced by gas atomization, were investigated. The experiments were done in the Dumlupmar Atomization Unit. In the experiments, the effect of the gas atomization pressure and the protrusion length were studied by using a supersonic nozzle. Particle size and distribution was measured by using laser scattering instrument. Powder shape and microstructure were examined by using light microscope and SEM (scanning electron microscope). Powder size distribution was log-normal and monomodal. The increase in gas pressure shows an increasing trend in gas flow rate and gas/metal ratio and decreases the powder size. Increasing the protrusion length didn't affect the powder size. In the 15 mm protrusion length condition, the gas flow rate is measured 1.55, 2.25, 2.88, 3.74 and 5.95 kg/min at 1, 1.5, 2, 3 and 4 MPa atomization pressures. The median powder (d5o) sizes of the tin powders at 1, 1.5, 2, 2.9 and 3.5 MPa atomization pressure are 134.41, 71.6, 47.3, 33.7 and 32.3 um. The gas/liquid metal mass ratios for the tin metal, at these conditions are 2.309, 1.511, 1.139, 0.779 and 0.633. The produced coarse powders have cellular and dendritic structures. No structure was observed on the fine powder surfaces. The produced powders had spherical shapes and clean surfaces. Keywords: Gas Atomization, Gas Pressure, Metal Powder, Supersonic Nozzle.