트랜스퍼 아크와 비 트랜스퍼 아크 PREP 장비의 비교
I서론
플라즈마 회전 전극 공정(PREP)은 현재 고품질 구형 금속 분말을 생산하는 데 있어 중요한 기술 중 하나입니다. 이 공정은 산소 함량이 극히 낮은 구형 금속 분말을 제조하는 데 있어 다른 분말 생산 기술에 비해 타의 추종을 불허하는 장점을 가지고 있습니다. 이 기술로 생산된 금속 분말은 높은 구형도를 보이며, 위성 분말이 적고 중공 분말이 거의 발생하지 않는 특징을 지닙니다. 이러한 분말은 적층 제조 및 고온 등방성 압축(HIP)과 같은 현재의 첨단 제조 분야에서 인정받는 고품질 분말로 자리매김했습니다.
전송 아크 방식과 비전송 아크 방식의 차이점
PREP는 전이 아크형과 비전이 아크형으로 나뉩니다. 구체적인 원리는 다음과 같습니다. 전이 아크형 플라즈마 아크는 전극봉과 음극 사이에 직접적인 전도 경로를 형성하여 플라즈마를 발생시킴으로써 생성됩니다. 이 방식의 핵심 특징은 그림 1a에서 볼 수 있듯이, 플라즈마가 음극(텅스텐 전극)과 양극(금속) 사이에서 안정적으로 방전되며 아크를 형성한다는 점입니다. 비전달 아크형 플라즈마(플라즈마 토치라고도 함)는 플라즈마 건 자체의 음극과 양극 사이에 형성되는 방전 형태로, 그림 1b에서 볼 수 있듯이 금속 공작물은 전류를 전달하기 위해 회로에 연결되지 않습니다.
(a) 전이 아크 (b) 비전이 아크
플라즈마 총
전이 아크: 전극 끝단의 플라즈마 아크는 고온(10,000~52,000℃)을 띠기 때문에 내화성 금속 분말을 제조할 수 있다. 그러나 비전도성 물질의 분말은 제조할 수 없다.
비전이 아크: 고온 합금 및 티타늄 합금과 같은 합금 분말을 제조하는 데 적합하지만, 비금속 및 비전도성 물질의 분말을 제조하는 데에도 사용할 수 있습니다.
구동 시스템
- 전송 아크: 그림 2a에 표시된 바와 같이, 전동기를 사용하는 직접 구동 방식이 채택되었다. 모터가 봉재에 직접 연결되어 있으므로, 일반적인 작동 속도 범위는 15,000~22,000 r/min이며, 최대 속도는 30,000 r/min에 달할 수 있다.
- 비이송 아크: 그림 2b에 표시된 바와 같이 3롤러 구동 방식을 채택하고 있습니다. 롤러의 직경이 봉재의 직경보다 크기 때문에, 봉재의 회전 속도는 모터의 회전 속도보다 높습니다. 일반적인 회전 속도 범위는 25,000~40,000 r/min이며, 최대 회전 속도는 50,000 r/min에 달할 수 있습니다.
진공 시스템
전송 아크: 동적 밀봉 방식을 적용함으로써, 분말 생산 공정 중 구동 시스템에서 분무실로 산소가 누출될 가능성이 있어, 분말의 산소 함량 증가량이 100 ppm 미만으로 유지됩니다.
비이송 아크: 장비 구조 덕분에 모든 시스템이 연결되고 밀폐된 상태를 유지할 수 있어, 분말 내 산소 함량 증가를 50 ppm 미만으로 억제할 수 있습니다.
사료 공급 시스템
- 이송 아크: 그림 2a에서 볼 수 있듯이, 이송 시스템은 대부분 단일 케이블로 연결되어 있습니다. 이 시스템은 자동 이송이 불가능하며, 중소 규모의 배치 생산(일일 150kg)에 적합합니다.
- 비이송 아크: 적절한 재료 상자에서 자동 급재 방식을 채택함으로써 높은 생산 능력(1,500kg/일)을 달성할 수 있습니다. 또한, 비이송 아크 장비는 부품을 교체할 필요 없이 다양한 직경의 봉용 분말을 준비할 수 있습니다.
결론
전송 아크 및 비전송 아크 PREP 기술은 서로 다른 플라즈마 아크 발생 메커니즘을 기반으로 하여 상호 보완적인 기술적 특성을 지닙니다. 전송 아크 방식은 고부가가치 맞춤형 생산 및 고에너지 밀도의 내화 금속 제조에 적합한 반면, 비전송 아크 방식은 높은 자동화 수준과 대규모 생산 능력을 특징으로 하여 대규모 산업 생산의 요구 사항을 충족시킵니다. 두 기술의 발전은 “회전 속도와 출력 증대, 분말 입자 크기 정밀화, 제조 비용 및 품질 개선”이라는 세 가지 핵심 목표를 중심으로 이루어지고 있으며, 향후 항공우주 및 생의학 분야에서 더욱 정밀한 시나리오 적용을 실현할 것입니다.
