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T1 - Charakterisierung und Optimierung einer Zweistoffdüse zur Herstellung von Metallpulver

AU - Matl, Birgit

N1 - nicht gesperrt

PY - 2008

Y1 - 2008

N2 - Die Zerstäubungstechnik stellt ein wesentliches und sehr umfangreiches Gebiet der mechanischen Verfahrenstechnik dar. Bezogen auf die Nichteisenmetallurgie findet die Verdüsung Anwendung bei der Produktion verschiedenster Metall- und Metalllegierungspulver. Mit den erzielten Ergebnissen der vorliegenden Arbeit konnte die Basis zur Charakterisierung und Optimierung des Schlitzdüsenprinzips und dessen weiteren Einsatz bei der Verdüsung von Metallschmelzen geschaffen werden. Nach einem Überblick zu verschiedensten Herstellungsverfahren von Metallpulvern wird jener Stand der Zerstäubungstechnik herausgegriffen, bei welchem die Pulverproduktion durch Verdüsung erfolgt. Wesentlicher Bestandteil bei der Charakterisierung von Zerstäubungsprozessen ist die Dimensionsanalyse. Inhalt des theoretischen Teils der Arbeit ist die Anwendung von Kennzahlensystemen als systematischer Ansatz bei der Beschreibung von Zerfallsmechanismen, ist Nach einer kurzen Einleitung in die gegenwärtig eingesetzte methodische Vorgehensweise, der Anwendung der statistischen Modellierung, beschreibt der Hauptteil die experimentellen Arbeiten am Wassermodell sowie die Vermessung des resultierenden Sprühnebels mittels Beugungsspektrometer. Als wichtige Einflussgrößen auf den mittleren Korndurchmesser gelten die horizontale Einstellung der Gasdüsen (x-Abstand) und der Druck des Primärgases. Weitere wichtige Zielgrößen sind der spezifische Gasbedarf bzw. die Zerstäubungscharakteristik der Schlitzdüse. Der zweite Teil zur experimentellen Beschreibung des vorliegenden Verdüsungsprinzips beinhaltet die Untersuchung der Auswirkung einer zusätzlichen Gasströmung auf den Zerstäubungsprozess, bezeichnet als Sekundärgasströmung. Die CFD-Simulation stellte einen weiteren Ansatz dar, sich Zugang zur Optimierung der Schlitzdüse zu schaffen. Um die Plausibilität der erhaltenen Ergebnisse überprüfen zu können, wurden die Messergebnisse der Wassermodellversuche jenen der CFD-Simulation gegenübergestellt, immer in Hinblick auf die Einschränkung, dass bei der Simulation nur die Gasströmung Berücksichtigung fand. Nach den eingehenden Analysen der Zerstäubereinheit am Wassermodell und den theoretischen Berechnungen mittels Strömungssimulation war es möglich, erste Stichversuche auf der Pilotanlage für die Herstellung niedrigschmelzender Metallpulver durchzuführen. Die Experimente auf der Pilotanlage zeigten, dass die Schlitzdüse unter den im Wassermodell gewählten geometrischen Einstellungen stabil läuft.

AB - Die Zerstäubungstechnik stellt ein wesentliches und sehr umfangreiches Gebiet der mechanischen Verfahrenstechnik dar. Bezogen auf die Nichteisenmetallurgie findet die Verdüsung Anwendung bei der Produktion verschiedenster Metall- und Metalllegierungspulver. Mit den erzielten Ergebnissen der vorliegenden Arbeit konnte die Basis zur Charakterisierung und Optimierung des Schlitzdüsenprinzips und dessen weiteren Einsatz bei der Verdüsung von Metallschmelzen geschaffen werden. Nach einem Überblick zu verschiedensten Herstellungsverfahren von Metallpulvern wird jener Stand der Zerstäubungstechnik herausgegriffen, bei welchem die Pulverproduktion durch Verdüsung erfolgt. Wesentlicher Bestandteil bei der Charakterisierung von Zerstäubungsprozessen ist die Dimensionsanalyse. Inhalt des theoretischen Teils der Arbeit ist die Anwendung von Kennzahlensystemen als systematischer Ansatz bei der Beschreibung von Zerfallsmechanismen, ist Nach einer kurzen Einleitung in die gegenwärtig eingesetzte methodische Vorgehensweise, der Anwendung der statistischen Modellierung, beschreibt der Hauptteil die experimentellen Arbeiten am Wassermodell sowie die Vermessung des resultierenden Sprühnebels mittels Beugungsspektrometer. Als wichtige Einflussgrößen auf den mittleren Korndurchmesser gelten die horizontale Einstellung der Gasdüsen (x-Abstand) und der Druck des Primärgases. Weitere wichtige Zielgrößen sind der spezifische Gasbedarf bzw. die Zerstäubungscharakteristik der Schlitzdüse. Der zweite Teil zur experimentellen Beschreibung des vorliegenden Verdüsungsprinzips beinhaltet die Untersuchung der Auswirkung einer zusätzlichen Gasströmung auf den Zerstäubungsprozess, bezeichnet als Sekundärgasströmung. Die CFD-Simulation stellte einen weiteren Ansatz dar, sich Zugang zur Optimierung der Schlitzdüse zu schaffen. Um die Plausibilität der erhaltenen Ergebnisse überprüfen zu können, wurden die Messergebnisse der Wassermodellversuche jenen der CFD-Simulation gegenübergestellt, immer in Hinblick auf die Einschränkung, dass bei der Simulation nur die Gasströmung Berücksichtigung fand. Nach den eingehenden Analysen der Zerstäubereinheit am Wassermodell und den theoretischen Berechnungen mittels Strömungssimulation war es möglich, erste Stichversuche auf der Pilotanlage für die Herstellung niedrigschmelzender Metallpulver durchzuführen. Die Experimente auf der Pilotanlage zeigten, dass die Schlitzdüse unter den im Wassermodell gewählten geometrischen Einstellungen stabil läuft.

KW - atomization melt spraying

KW - Verdüsung

KW - Metallschmelze

KW - Zerstäubung

M3 - Dissertation

ER -