[發明專利]一種用于增材制造金屬粉末的自動化生產系統及方法

有效

• 申請號: 201911371030.2
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN110976892B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 陳洋;吳文恒;顧孫望;盧林;張亮;繆旭日;郭韶山;車鵬;朱德祥
• 申請（專利權）人: 中天上材增材制造有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B02C19/06;B02C23/30;B04C9/00;B07B9/00;B33Y70/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 湯在彥

本發明涉及一種用于增材制造金屬粉末的自動化生產系統，包括熔煉室、霧化室、第一旋風分離器、第二旋風分離器、第一集粉罐、第一過濾布袋、第二集粉罐、第一風機、中轉罐、旋振篩、氣流分級機、第三集粉罐、第三旋風分離器、第四集粉罐、第二過濾布袋、第五集粉罐和第二風機，本發明的一種用于增材制造金屬粉末的自動化生產系統及方法將金屬原料依次通過主設備霧化、旋振篩振動篩分、氣流分級機分級工藝，去除了中轉桶吊裝及翻轉的繁瑣過程，省時省力，且氣流分級機增加成品粉末的收得率及流動性，符合當代高效、快速的工業化生產要求。

技術領域

本發明涉及金屬粉末生產技術領域，具體涉及一種用于增材制造金屬粉末的自動化生產系統及方法。

背景技術

3D打印技術以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等材料，通過逐層累計的方法制造產品，特別適合制造網狀及內空心的定制化產品。與傳統技術相比，該技術不需制造專門模具，且不會產生切削廢料，在全球發展迅猛。目前，3D打印技術已廣泛運用于航空航天、醫療、模具制造等領域，其中金屬3D打印技術則屬于3D打印行業中的佼佼者，該技術制造的產品強度和剛度均能滿足實際要求。然而，與國際上金屬3D打印行業相比，我國在這方面的投入研發還是有一定差距的，特別是在材料的研發和打印設備兩方面，我們要走的路還很長。

對于3D打印用的金屬粉末，其粉末參數有很高的要求：化學成分純凈度高、粒度分布、粉末球形度高、流動性好、松裝密度滿足一定要求。與機械球磨法、電化學法相比，目前生產高性能球形金屬粉末的方法是真空氣霧化方法。該技術的生產原理是在惰性氣體保護下，運用高壓氣體將熔融金屬液流擊碎為小液滴，將氣體的動能轉化為金屬液流的表面能，小液滴飛行冷卻后即為一定粒度范圍內的金屬粉末。該方法制備金屬粉末工藝過程簡單，污染小，符合工業化生產的要求。

傳統的金屬粉末生產方式為真空氣霧化主設備獲得各粒徑段粉末，通過中轉罐逐步完成篩分和分級流程，此流程涉及中轉罐的吊裝、翻轉及對接等繁瑣過程，嚴重地耗費時間、人力及惰性氣體，與當代綠色環保的發展理念不符。并且真空氣霧化技術所制備的粉末存在球形度差，衛星粉及空心粉多的固有缺點，尤其是衛星粉的存在大大降低了金屬粉末的流動性，進而影響金屬3D打印過程的順利進行及最終打印件的性能提升。因此，高效、快速地實現工業化生產及減少成品粉末中衛星球所占的比例成為目前急需解決的重難點問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于增材制造金屬粉末的自動化生產系統及方法來解決現有技術中的金屬粉末生產流程繁瑣，耗時耗力，且生產的粉末質量不高的問題。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案為：提供一種用于增材制造金屬粉末的自動化生產系統，其特征在于：包括熔煉室、霧化室、第一旋風分離器、第二旋風分離器、第一集粉罐、第一過濾布袋、第二集粉罐、第一風機、中轉罐、旋振篩、氣流分級機、第三集粉罐、第三旋風分離器、第四集粉罐、第二過濾布袋、第五集粉罐和第二風機，所述熔煉室的下端和霧化室連通，所述霧化室的下端和第一旋風分離器連通，所述第一旋風分離器的上端連通第二旋風分離器，所述第二旋風分離器連通第一過濾布袋，所述第一過濾布袋的上端和第一風機連接，所述第二旋風分離器和第一過濾布袋的下端分別連接第一集粉罐和第二集粉罐；所述第一旋風分離器的下端連通中轉罐，所述中轉罐下端連通旋振篩上端和第三旋風分離器上端，所述旋振篩下端連通氣流分級機，所述氣流分級機連通第三旋風分離器，所述第三旋風分離器上端連通第二過濾布袋，所述第二過濾布袋連接第二風機，所述氣流分級機、第三旋風分離器和第二過濾布袋下方分別連通第三集粉罐、第四集粉罐和第五集粉罐；

進一步的，所述中轉罐下端和第三旋風分離器連通的管道為回流管道，所述回流管道上還依次設有流量計、壓力表和引風機；

所述氣流分級機上設有進氣管道、數個拉瓦爾噴嘴和分級區，所述進氣管道設于氣流分級機外圍，且和外部惰性氣體環境連通，數個所述拉瓦爾噴嘴均勻設于進氣管道上，且所述拉瓦爾噴嘴連通進氣管道和氣流分級機內部，所述分級區設于氣流分級機內部上方。