Prediction of Particle Sizes of Gas-Atomized Metal Powders

Titel in Übersetzung: Vorhersage der Partikeleigenschaften bei der gasgestützten Schmelzezerstäubung

Martin Dopler

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines mathematischen Modells zur Vorhersage der Pulvereigenschaften bei der gasgestützten Zerstäubung von Metallschmelze. Der Flüssigkeitszerfall kann in folgende Schritte unterteilt werden: Der Primärzerfall (Film- oder Strahlzerfall) wird anhand der linearen Stabilitätsanalyse beschrieben mit dem Ziel, die den Zerfall dominierenden Parameter herauszuarbeiten. Insbesondere sind dies – abgesehen von Gasgeschwindigkeit und Schmelzedurchsatz – Prozessparameter wie Gasdruck und -temperatur bzw. Schmelzetemperatur sowie die physikalischen Eigenschaften von Gas und Flüssigkeit. Die aus dem Primärzerfall resultierenden Ligamente zerfallen zu sogenannten Primärtropfen. Die Wahrscheinlichkeit eines weiteren Zerfalls zu Sekundärtropfen kann im vorliegenden Modell anhand von Gleichungen abgeschätzt werden, mit denen die für die verschiedenen Vorgänge charakteristischen Zeiten berechnet werden: Zerfallszeit, Sphäroidisierungszeit, „Beschleunigungszeit“ (die Abnahme der Relativgeschwindigkeit zwischen Gas und Tropfen), Abkühl- bzw. Erstarrungszeit bzw. Oxidationszeit. Rasche Erstarrung und Oxidation verringern die Wahrscheinlichkeit, ein feines und sphärisches Pulver zu erhalten. Zur Evaluierung wurde das Modell auf die drei üblichen Gaszerstäubungssysteme – Freifalldüse, Prefilming-Düse und Direkt-Confined Düse – angewendet. Im ersten Berechnungsfall wurde Eisenschmelze mit heißer Luft zerstäubt, in den beiden anderen Fällen wurde Aluminiumschmelze mit kalter Luft bzw. Helium zerstäubt. Die Berechnungen wurden mit den Zerstäubungsergebnissen bekannter Literaturstellen verglichen. Trotz der Einschränkungen des Modells (der Einfluss der Oxidation wurde nicht berücksichtigt, außerdem wurde lediglich der Abfall der axialen Gasgeschwindigkeitskomponente in die Berechnungen miteinbezogen) stimmen die Berechnungen gut mit der Praxis überein bzw. konnten verbleibende Abweichungen plausibel erläutert werden.
Titel in ÜbersetzungVorhersage der Partikeleigenschaften bei der gasgestützten Schmelzezerstäubung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Weiß, Christian, Beurteiler A (intern)
  • Buchmayr, Bruno, Beurteiler B (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2017

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Metallpulver
  • Zerstäubung
  • Spray
  • Aluminium

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