[發明專利]一種耦合超聲旋轉電極制粉裝置及方法

在審

• 申請號: 201811598288.1
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109434126A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 陳斌科;孫念光;向長淑;湯慧萍;王建;鳳治華;張晗亮
• 申請（專利權）人: 西安賽隆金屬材料有限責任公司
• 主分類號: B22F9/10
• 分類號: B22F9/10
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 黨娟娟;郭永麗

本發明公開了一種耦合超聲旋轉電極制粉裝置及方法，涉及金屬粉末制備領域。用以解決現有技術中金屬粉末的粒徑集中在20～250μm，存在現在旋轉電極制粉技術在3D打印領域應用的問題。該裝置包括：旋轉主軸，超聲二次霧化機構，等離子發生器，金屬棒料，工作腔室，配重底板；旋轉主軸設置在配重底板的上端，旋轉主軸的一端與金屬棒料同軸連接，用于驅動金屬棒料旋轉；超聲二次霧化機構與旋轉主軸同軸設置，超聲二次霧化機構的一端延伸至工作腔室內，用于產生高能束超聲波，將金屬棒料的前端熔化形成的金屬長條液滴破碎為金屬短液滴；等離子發生器的出口延伸至工作腔室內，且等離子槍的出口端與金屬棒料的前端相對設置。

技術領域

本發明涉及金屬粉末制備技術領域，更具體的涉及一種耦合超聲旋轉電極制粉裝置及方法。

背景技術

高品質球形金屬粉末是粉末冶金近凈成形、3D打印等生產領域所必需的重要原料，近幾年隨著3D打印、注射成型等新型技術的快速發展，對金屬粉末原料的需求量越來越大，同時對粉末的粒度、純凈度要求逐步提高。

旋轉電極制粉設備生產的金屬粉末具有球形度高、氧含量小、少無內部缺陷和衛星粉等優點，然而受制于該類設備的金屬棒料工作轉速(最高20000r/min)和棒料直徑(最大)，生產的粉末粒徑較粗(以TC4金屬粉末為例，該類設備生產的粉末中位粒徑D50約為100μm)，無法很好地滿足以激光選區熔化成形(SLM)為代表的粉床熔化成形技術粉末需求(粉末粒徑集中在10～53μm)。

發明內容

本發明實施例提供一種耦合超聲旋轉電極制粉裝置，用以解決現有技術中金屬粉末的粒徑集中在100μm左右，存在無法滿足以激光選區熔化成形為代表的粉床熔化成形技術粉末需要的問題。

本發明實施例提供一種耦合超聲旋轉電極制粉裝置，包括：旋轉主軸，超聲二次霧化機構，等離子發生器，金屬棒料，工作腔室，配重底板；

所述旋轉主軸設置在所述配重底板的上端，所述旋轉主軸的一端與所述金屬棒料同軸連接，用于驅動所述金屬棒料旋轉；

所述超聲二次霧化機構與所述旋轉主軸同軸設置，所述超聲二次霧化機構的一端延伸至所述工作腔室內，用于產生高能束超聲波，將所述金屬棒料的前端熔化形成的金屬長條液滴破碎為金屬短液滴；

所述等離子發生器的出口延伸至所述工作腔室內，且所述等離子槍的出口端與所述金屬棒料的前端相對設置。

優選地，所述超聲二次霧化機構包括超聲發生器和高溫防護板；

所述超聲發生器固定在所述工作腔室的內壁上，均勻的分布在所述金屬棒料的周圍，所述超聲發生器的工作工作評論介于40～110kHz之間，功率介于0.2～5kW之間；

所述高溫防護板設置在所述超聲發生器和所述金屬棒料之間，所述高溫防護板由耐高溫金屬板結構組成，所述高溫防護板上設置多個孔洞，所述孔洞用于實現所述超聲發生器發生的高能束超聲波傳輸，且每個所述超聲發生器的開口與所述孔洞相對設置。

優選地，所述超聲發生器的數量至少包括4個，且所述超聲發生器傾斜設置，通過所述高溫防護板的孔洞向所述金屬棒料產生高能束超聲波。

優選地，還包括伺服送進機構，所述伺服送進機構的一端與所述配重底板相連，用于驅動所述配重底板軸向往復運動；

所述旋轉主軸通過所述配重底板的往復運動，對所述電機棒料進行替換；其中，所述伺服送進機構的送進速度介于0.1-10mm/s；其中所述旋轉主軸通過高速電機直接帶動所述金屬棒料高速旋轉；或者通過摩擦輪傳動原理的多輥式傳動結構帶動所述金屬棒料高速旋轉。

優選地，還包括粉末收集機構；

所述粉末收集機構位于所述工作腔室的下方，用于收集在所述工作腔室內形成的金屬粉末。