[發(fā)明專利]一種激光輔助磨削制備球形金屬粉末的裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210072966.0
• 申請(qǐng)日: 2022-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114247880A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙興科;趙增磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)順德研究生院
• 主分類號(hào): B22F1/142
• 分類號(hào): B22F1/142;B33Y40/00
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11818
• 代理人: 黃青青

本發(fā)明公開(kāi)了一種激光輔助磨削制備球形金屬粉末的裝置，屬于材料加工領(lǐng)域，此裝置包括氣氛室、收集器、工作臺(tái)、磨削電機(jī)和激光頭，激光頭、磨削電機(jī)、工作臺(tái)和收集器均設(shè)置在氣氛室內(nèi)部，工作臺(tái)上連接有工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)器；磨削電機(jī)上連接有磨削刀頭，磨削刀頭設(shè)置在工作臺(tái)的上方，工作臺(tái)上放置有金屬塊；收集器上靠近工作臺(tái)的一側(cè)設(shè)置有收集口，收集口的中心與金屬塊和磨削刀頭的接觸處設(shè)置在同一直線上；激光頭的上方連接有光纖。本發(fā)明利用低能高效的磨削加工方法將金屬塊體破碎成細(xì)小粉末顆粒，再用激光束將高溫粉末加熱熔化成液滴，使磨削形成的不規(guī)則顆粒轉(zhuǎn)化成球形，此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)答，便于操作，實(shí)現(xiàn)了球形金屬粉末的高效、低耗加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種激光輔助磨削制備球形金屬粉末的裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著金屬增材制造技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)金屬粉末的需求日益增加，亟需開(kāi)發(fā)一種方便、經(jīng)濟(jì)的球形金屬粉末制備技術(shù)。目前，球形金屬粉末的主要制備方法有氣霧化法、水霧化法、超聲霧化法、旋轉(zhuǎn)電極霧化法，及其組合制粉方法。球形金屬粉末制備的基本原理是通過(guò)一定形式的熱源將金屬熔化，然后再使用一定形式的能量將液體分散成細(xì)小液滴。激光作為一種新型熱源，具有能量和時(shí)間分辨高的優(yōu)勢(shì)，在金屬加工領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。高能密度激光可以迅速熔化、汽化甚至熱電離金屬材料，產(chǎn)生沸騰爆炸和庫(kù)倫爆炸現(xiàn)象，對(duì)材料表面產(chǎn)生刻蝕效果，因此，激光集加熱熔化和分散液滴于一體，可以用于制備金屬粉末。高能激光霧化已經(jīng)在制備金屬粉末材料方面得到了應(yīng)用。然而激光制粉存在三個(gè)方面不足：一是耗能大，成本高；二是生產(chǎn)效率低；三是粉末加熱溫度高，合金元素?zé)龘p嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種激光輔助磨削制備球形金屬粉末的裝置及方法，利用低能高效的磨削加工方法將金屬塊體破碎成細(xì)小粉末顆粒，再用激光束將高溫粉末加熱熔化成液滴，使磨削形成的不規(guī)則顆粒轉(zhuǎn)化成球形，此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)答，便于操作，實(shí)現(xiàn)了球形金屬粉末的高效、低耗加工。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種激光輔助磨削制備球形金屬粉末的裝置，包括氣氛室、收集器、工作臺(tái)、磨削電機(jī)和激光頭，所述激光頭、所述磨削電機(jī)、所述工作臺(tái)和所述收集器均設(shè)置在所述氣氛室內(nèi)部，所述工作臺(tái)上連接有工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)器；

所述磨削電機(jī)上連接有磨削刀頭，所述磨削刀頭設(shè)置在所述工作臺(tái)的上方，所述工作臺(tái)上放置有金屬塊；

所述收集器上靠近所述工作臺(tái)的一側(cè)設(shè)置有收集口，所述收集口的中心與所述金屬塊和所述磨削刀頭的接觸處設(shè)置在同一直線上；

所述激光頭的上方連接有光纖。

優(yōu)選的，所述激光頭設(shè)置在所述收集器和所述工作臺(tái)之間，所述激光頭的光束焦點(diǎn)與所述磨削刀頭的下沿在同一水平面上。

優(yōu)選的，所述收集器內(nèi)底部設(shè)置有粉末盒，所述粉末盒的上方設(shè)置有兩塊導(dǎo)向板，兩塊所述導(dǎo)向板分別傾斜固定在所述收集器的兩側(cè)內(nèi)壁上。

優(yōu)選的，兩塊所述導(dǎo)向板的固定端高于自由端，且兩塊所述導(dǎo)向板的自由端之間設(shè)置有縫隙。

優(yōu)選的，所述磨削刀頭的材質(zhì)為工具鋼、硬質(zhì)合金、金剛石砂輪中的一種。

一種激光輔助磨削制備球形金屬粉末的方法，包括以下步驟：

(1)將待加工金屬塊放置在氣氛室內(nèi)的工作臺(tái)上；

(2)將氣氛室充氬氣；

(3)調(diào)整工作臺(tái)，使待加工金屬塊與磨削刀頭接觸；

(4)調(diào)整激光束焦點(diǎn)，使之與磨削刀頭的下沿在一個(gè)水平面上；

(5)設(shè)置工作臺(tái)X-Y行走程序；

(6)設(shè)置激光工藝參數(shù)；

(7)加工開(kāi)始：順序開(kāi)啟激光、啟動(dòng)磨削電機(jī)、啟動(dòng)工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)器；