[發明專利]一種金屬粉末球化整形裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202011426413.8
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112643020B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 張繼哲;嚴鵬飛;嚴彪
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B22F1/14
• 分類號: B22F1/14;B22F1/065;B33Y70/00;B33Y40/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及一種金屬粉末球化整形裝置及其使用方法，金屬粉末球化整形裝置包括粉料缸、加熱線圈、通氣管道、電風機、儲氣罐、加熱裝置及降溫裝置，所述粉料缸的下端為進氣端，所述粉料缸的上端為出氣端，所述儲氣罐通過通氣管道連接所述粉料缸的進氣端，在所述儲氣罐與所述粉料缸的進氣端之間設置有電風機與加熱裝置，所述粉料缸的出氣端通過通氣管道連接至所述儲氣罐，所述粉料缸的出氣端與所述儲氣罐之間設置有降溫裝置，所述加熱線圈設置在粉料缸外側，用于對粉料缸內部進行加熱。與現有技術相比，本發明通過高溫保護氣體流化粉末進而整形成球形。本發明工藝簡單，球形化率高，成本低廉。

技術領域

本發明屬于3D打印技術領域，尤其是涉及一種金屬粉末球化整形裝置及其使用方法。

背景技術

3D打印（增材制造Additive Manufacturing，AM）為金屬粉末材料成型提供了一個理想的途徑，已成為金屬粉末成型的一項十分重要的技術，現如今，可用于金屬3D打印的材料主要包括鋁合金、不銹鋼、鈦合金等合金粉末，所制成的成型件在航空航天、醫療、汽車等行業有著廣泛的應用。選擇性激光熔化技術（Selective Laser Melting，SLM）作為金屬3D打印的一種，在3D打印市場上有著舉足輕重的地位。而金屬粉末材料的流動性、粒徑分布和化學成分等特性對打印過程中的工藝參數的設置和成型件的最終性能（如機械性能）起著關鍵的作用。在這當中，粉末的流動性顯得至關重要，與不規則形狀粉末相比，在3D打印中使用球形粉末可以提供更高的顆粒流動性，更好的粉末鋪展性，從而獲得更加優異的性能。

目前，生產球形粉末的方法主要有氣體霧化法(GA)、等離子體旋轉電極法(PREP)等。

氣體霧化法是在外力作用下將液體金屬或合金直接破碎成為細小液滴，并快速冷凝制得粉末，是一種較簡便且經濟的粉末生產方法。但是，這種方法制得的粉末通常粒徑分布較寬，并且具有較差的球形度，在使用的過程中，需要根據實際情況進行二次篩分。

等離子體旋轉電極法以金屬或合金制成自耗電極，其端面受電弧加熱而熔融為液體，通過電極高速旋轉的離心力將液體拋出并粉碎為細小液滴，繼而冷凝為粉末的制粉方法。旋轉電極法制取的粉末，其粒度分布范圍比較窄，約為50～500μm，顆粒形狀非常接近球形，表面光潔，流動性好，但這種方法制得的商業金屬粉末過于昂貴，很難在工業上廣泛應用。

因此，制備出球形度高，流動性好并且價格低廉的金屬粉末就成為了亟待解決的問題。

發明內容

為了解決金屬粉末球形度不高而導致的較差流動性的技術問題，本發明提供一種金屬粉末球化整形裝置及其使用方法。

本發明提供的裝置通過高溫保護氣體流化粉末進而整形成球形。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明首先提供一種金屬粉末球化整形裝置，包括粉料缸、加熱線圈、通氣管道、電風機、儲氣罐、加熱裝置及降溫裝置，所述粉料缸的下端為進氣端，所述粉料缸的上端為出氣端，所述儲氣罐通過通氣管道連接所述粉料缸的進氣端，在所述儲氣罐與所述粉料缸的進氣端之間設置有電風機與加熱裝置，所述粉料缸的出氣端通過通氣管道連接至所述儲氣罐，所述粉料缸的出氣端與所述儲氣罐之間設置有降溫裝置，所述加熱線圈設置在粉料缸外側，用于對粉料缸內部進行加熱。

本發明中，所述電風機用于將保護氣體吹入加熱裝置，經過加熱后從粉料缸的進氣端進入粉料缸的內部。所述加熱裝置用于對待進入粉料缸的保護氣體進行加熱。所述加熱線圈用于對粉料缸內部的金屬粉末進行加熱。所述降溫裝置用于對從粉料缸出氣端流出的氣體進行降溫，進而可以使得降溫后的氣體回流至儲氣罐內進行循環利用。

在本發明的一個實施方式中，所述粉料缸設置進料口和取料口，所述進料口設置在粉料缸的上部，所述取料口設置在粉料缸的下部。在進行金屬粉末球化整形的過程中，要關閉進料口和取料口，并且確保進料口和取料口嚴格密封。金屬粉末通過進料口進入粉料缸中，完成流化后，通過下方的取料口將金屬粉末取出。