Untersuchung des Einflusses der Kammerströmung auf die Partikelmorphologie bei der Zerstäubung von Metallschmelzen

Die Erzeugung metallischer Pulver und die sich ergebenen Pulvereigenschaften sind besonders mit Blick auf neue Fertigungsverfahren, wie z.B. die metalladditive Fertigung mittels selektivem Laserschmelzen, hohen qualitativen Ansprüchen unterworfen. Um diese hohen Ansprüche an Zirkularität, Partikelgrößenverteilung und Fließfähigkeit erfüllen zu können, muss bei der Pulverproduktion ein hohes Maß an Prozessverständnis und -kontrolle vorhanden sein. Besonders die Einstellung der Partikelform sowie das Auftreten von Satellitenpartikeln stellen eine Herausforderung dar, da diese Eigenschaften einen deutlichen Einfluss auf die Fließfähigkeit und Verarbeitbarkeit von Metallpulvern haben. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss der Strömungsbedingungen in Metallzerstäubungsanlagen auf die Eigenschaften der erzeugten Metallpulver untersucht. Hierfür wurden an einer Metallzerstäubungsanlage Pulver mit verschiedenen Strömungsbedingungen erzeugt. Parallel zu den experimentellen Untersuchungen wird mittels CFD-Modellierung die Strömung innerhalb von Sprühkammern betrachtet. Durch eine Verweilzeitbetrachtung der Partikel innerhalb der Rezirkulationszone in der Sprühkammer wird hierbei die Rezirkulationsneigung unterschiedlicher Partikel bei verschiedenen Strömungszuständen analysiert und mit Hilfe der Bodenstein-Zahl als Anlagenkenngröße bewertet. Zudem wird gezeigt, dass die Möglichkeit besteht, das Auftreten von Satellitenpartikeln mittels der Partikelgrößenverteilung zu analysieren und so Änderungen am Sprühprozess bzgl. des Einflusses auf die Satellitenbildung zu bewerten. Damit liefert diese Arbeit Hilfsmittel zur Anlagenauslegung bei der Metallpulvererzeugung mit Sprühverfahren, um die Einstellung von Partikeleigenschaften zu ermöglichen.