[發明專利]一種不同溫度下對粉體流動性進行測量的裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201410843433.3
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104483236A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 姜勝強;譚磁安;譚援強;高偉;陽恩勇
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01N11/06
• 分類號: G01N11/06
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及粉體測量領域，具體涉及一種不同溫度下對粉體流動性進行測量的裝置及其方法。

背景技術

3D打印又稱增材制造，是快速成型技術的一種，被譽為“第三次工業革命”的核心技術。近年來，該行業得到飛速發展。常見的3D打印技術方法主要包括光固化(SLA)、分層實體制造(LOM)、選擇性激光燒結(SLS)、熔融沉積成型(FDM)、熔絲制造(FFF)以及電子書熔化成型(EBM)等，所打印材料包括樹脂、金屬、陶瓷以及鈦合金等。以選擇性激光燒結為例，在零件成型過程中，粉末材料需要經過送粉機構和鋪粉機構的協調運動來完成。工作時，成形缸逐層下降，兩邊的送粉缸上升進給供粉，然后鋪粉輥鋪平粉末；鋪粉輥在支架帶動平移的同時且自轉，使得鋪粉分層更加精密；鋪好的粉末通過選擇性燒結而形成平面圖形，通過層與層之間的燒結形成一個三維實體。此過程中粉體是否被鋪平以及鋪平質量與粉體的流動性有很大關系，也間接影響了3D打印產品的質量。

影響粉體流動性的因素很多，這些因素使得粉體的流動性變得難以預測。Prescott表明粉體的流動性是物料的物性與處理或存儲物料的設備共同影響的結果。而表征粉體流動性的方法有休止角法、流出速度法、Hausner指數法、Carr流動性指數法、剪切法等。其中，對于休止角法和流出速度法，最早用于表示粉體的流動性，由于其測試過程簡單，快速，常作為表征流動性的參數。休止角越小，顆粒間摩擦力越小，表示粉體的流動性越好。流出時間法是一種較為直觀的方法，它是通過測量一定條件下粉體的流動速率或流出時間來表征粉體的流動性。流出速度越大，粉體流動性越好。

現有的測量粉體流動性的裝置都是在室溫或者一個穩定的溫度下進行測量，并未對不同溫度粉體的流動性進行測定。比如，在選擇性激光燒結過程中，對于不同粉體材料，比如工程塑料粉末、金屬材料粉末、陶瓷粉末等，由于各種粉末材料熔點不相同，使得相應的激光燒結溫度就會不同，從而造成裝置內的環境溫度就會不同。然而，現有公開技術資料或文獻并未考慮溫度對粉體流動性的影響，也無相應裝置來測量不同溫度下粉體的流動性情況。

發明內容

針對現有技術存在的上述技術問題，本發明是提供一種結構簡單、操作簡便、能對不同溫度下粉體的流動性進行測量的裝置，及使用該裝置進行測量的方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案是：包括漏斗、擋板，以及電加熱器、溫度傳感器、微控器、粉體攪拌器、電機I、電機II、帶刻度的圓盤、透明箱體、玻璃盒，側壁安裝有一個粉體攪拌器和兩個溫度傳感器的漏斗固定在透明箱體的頂部，所述透明箱體的頂部有一個可向漏斗中注入粉體的孔，所述透明箱體頂部靠近溫度傳感器的位置處各安裝有一個電加熱器，所述粉體攪拌器與電機I相連，所述漏斗下方設置有一塊擋板，所述擋板與電機II相連，所述透明箱體底部與漏斗相對的位置設置有一個帶刻度的圓盤，所述電加熱器、溫度傳感器、電機I、電機II分別與微控器相連，所述透明箱體底部放置有玻璃盒所述可向漏斗中注入粉體的孔有一個配套的孔塞，使所述漏斗及透明箱體呈相對密閉狀態，測量數據更可靠。

一種使用上述裝置對不同溫度下粉體流動性進行測量的方法，具體步驟如下：

(1)從透明箱體頂部的孔向漏斗注入一定體積V的粉體，注入完畢后，通過微控器設置要達到的溫度C，啟動電加熱器，同時通過電機I帶動粉體攪拌器開始攪拌；

(2)當溫度傳感器檢測到粉體的溫度與微控器設置的溫度C相同或者兩溫度之差不超過3℃時，電機I和電加熱器停止工作，并通過電機II移開擋板，同時電子計時器開始計時；當粉體全部流出時，電子計時器計時停止、擋板復位；

(3)讀取電子計時器上的時間T和帶刻度的圓盤上粉體的直徑D，并測量粉體的高度H，利用公式tanθ＝2H/D和ν＝V/T算出當前溫度C下休止角θ和流出速度ν。

本發明結構簡單、成本低、操作簡便，可以在不同溫度下測出粉體流動性的表征參數，為研究選擇性激光燒結過程中溫度對鋪粉效果的研究奠定實驗基礎。

附圖說明

圖1為本發明裝置的剖視圖；

圖2為本發明裝置操作面板的結構示意圖。