一种耦合超声旋转电极制粉装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种耦合超声旋转电极制粉装置及方法，涉及金属粉末制备领域。用以解决现有技术中金属粉末的粒径集中在20～250μm，存在现在旋转电极制粉技术在3D打印领域应用的问题。该装置包括：旋转主轴，超声二次雾化机构，等离子发生器，金属棒料，工作腔室，配重底板；旋转主轴设置在配重底板的上端，旋转主轴的一端与金属棒料同轴连接，用于驱动金属棒料旋转；超声二次雾化机构与旋转主轴同轴设置，超声二次雾化机构的一端延伸至工作腔室内，用于产生高能束超声波，将金属棒料的前端熔化形成的金属长条液滴破碎为金属短液滴；等离子发生器的出口延伸至工作腔室内，且等离子枪的出口端与金属棒料的前端相对设置。

A Pulverizing Device and Method Coupled with Ultrasound Rotating Electrode

The invention discloses a coupling ultrasonic rotating electrode pulverizing device and method, which relates to the field of metal powder preparation. In order to solve the problem that the particle size of metal powder in the existing technology is concentrated in 20-250 um, there is a problem that the rotating electrode powder making technology is now applied in the field of 3D printing. The device includes: rotating spindle, ultrasonic secondary atomization mechanism, plasma generator, metal bar, working chamber and counterweight bottom plate; rotating spindle is set at the upper end of counterweight bottom plate, one end of rotating spindle is coaxially connected with metal bar for driving metal bar rotation; ultrasonic secondary atomization mechanism is coaxially arranged with rotating spindle, and one end of ultrasonic secondary atomization mechanism extends. To the working chamber, it is used to produce high-energy beam ultrasound, break the metal strip droplets formed by melting the front end of the metal bar into metal short droplets; the outlet of the plasma generator extends to the working chamber, and the outlet of the plasma gun is set relative to the front end of the metal bar.

【技术实现步骤摘要】
一种耦合超声旋转电极制粉装置及方法
本专利技术涉及金属粉末制备
，更具体的涉及一种耦合超声旋转电极制粉装置及方法。
技术介绍
高品质球形金属粉末是粉末冶金近净成形、3D打印等生产领域所必需的重要原料，近几年随着3D打印、注射成型等新型技术的快速发展，对金属粉末原料的需求量越来越大，同时对粉末的粒度、纯净度要求逐步提高。旋转电极制粉设备生产的金属粉末具有球形度高、氧含量小、少无内部缺陷和卫星粉等优点，然而受制于该类设备的金属棒料工作转速(最高20000r/min)和棒料直径(最大)，生产的粉末粒径较粗(以TC4金属粉末为例，该类设备生产的粉末中位粒径D50约为100μm)，无法很好地满足以激光选区熔化成形(SLM)为代表的粉床熔化成形技术粉末需求(粉末粒径集中在10～53μm)。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种耦合超声旋转电极制粉装置，用以解决现有技术中金属粉末的粒径集中在100μm左右，存在无法满足以激光选区熔化成形为代表的粉床熔化成形技术粉末需要的问题。本专利技术实施例提供一种耦合超声旋转电极制粉装置，包括：旋转主轴，超声二次雾化机构，等离子发生器，金属棒料，工作腔室，配重底板；所述旋转主轴设置在所述配重底板的上端，所述旋转主轴的一端与所述金属棒料同轴连接，用于驱动所述金属棒料旋转；所述超声二次雾化机构与所述旋转主轴同轴设置，所述超声二次雾化机构的一端延伸至所述工作腔室内，用于产生高能束超声波，将所述金属棒料的前端熔化形成的金属长条液滴破碎为金属短液滴；所述等离子发生器的出口延伸至所述工作腔室内，且所述等离子枪的出口端与所述金属棒料的前端相对设置。优选地，所述超声二次雾化机构包括超声发生器和高温防护板；所述超声发生器固定在所述工作腔室的内壁上，均匀的分布在所述金属棒料的周围，所述超声发生器的工作工作评论介于40～110kHz之间，功率介于0.2～5kW之间；所述高温防护板设置在所述超声发生器和所述金属棒料之间，所述高温防护板由耐高温金属板结构组成，所述高温防护板上设置多个孔洞，所述孔洞用于实现所述超声发生器发生的高能束超声波传输，且每个所述超声发生器的开口与所述孔洞相对设置。优选地，所述超声发生器的数量至少包括4个，且所述超声发生器倾斜设置，通过所述高温防护板的孔洞向所述金属棒料产生高能束超声波。优选地，还包括伺服送进机构，所述伺服送进机构的一端与所述配重底板相连，用于驱动所述配重底板轴向往复运动；所述旋转主轴通过所述配重底板的往复运动，对所述电机棒料进行替换；其中，所述伺服送进机构的送进速度介于0.1-10mm/s；其中所述旋转主轴通过高速电机直接带动所述金属棒料高速旋转；或者通过摩擦轮传动原理的多辊式传动结构带动所述金属棒料高速旋转。优选地，还包括粉末收集机构；所述粉末收集机构位于所述工作腔室的下方，用于收集在所述工作腔室内形成的金属粉末。本专利技术实施例还提供了一种耦合超声旋转电极制粉方法，包括：旋转主轴驱动金属棒料速旋转并在等离子发生器发生的等离子火炬下熔化形成金属长条液滴；超声二次雾化机构与所述旋转主轴同轴设置，所述超声二级雾化机构产生的高能束超声波，所述高能束超声波将1个所述金属长条液滴破碎为2～3个金属短液滴。优选地，所述超声二级雾化机构产生的高能束超声波，具体包括：均匀分布在所述金属棒料周围的超声发生器倾斜设置，且所述超声发生器的开口与设置在高温防护板上的孔洞相对设置，所述超声发生器发生的高能束超声波通过所述孔洞传输。优选地，所述旋转主轴驱动金属棒料速旋转并在等离子发生器发生的等离子火炬下熔化形成金属长条液滴之前，还包括：对工作腔室进行抽真空，并向所述工作腔室内充入惰性气体；其中，所述工作腔室的真空度达到5×10-3Pa，所述工作腔室内的惰性气体的纯度大于99.999％。优选地，所述金属棒料的直径介于之间，长度介于200～2000mm之间；所述旋转主轴驱动所述金属棒料以介于10000-60000r/min之间的速度进行旋转。优选地，所述等离子发生器产生20～300kW左右的等离子弧将所述金属棒料的前端熔化形成金属长条液滴；所述等离子发生器为非转移弧型等离子发生器；或者所述等离子发生器是所述金属棒料作为自耗阳极的转移弧型等离子发生器。本专利技术实施例提供一种耦合超声旋转电极制粉装置及方法，该装置包括：旋转主轴，超声二次雾化机构，等离子发生器，金属棒料，工作腔室，配重底板；所述旋转主轴设置在所述配重底板的上端，所述旋转主轴的一端与所述金属棒料同轴连接，用于驱动所述金属棒料旋转；所述超声二次雾化机构与所述旋转主轴同轴设置，所述超声二次雾化机构的一端延伸至所述工作腔室内，用于产生高能束超声波，将所述金属棒料的前端熔化形成的金属长条液滴破碎为金属短液滴；所述等离子发生器的出口延伸至所述工作腔室内，且所述等离子枪的出口端与所述金属棒料的前端相对设置。该装置相对于现有技术，在传统的旋转电极制粉设备基础上增加了超声二次雾化机构，装置在工作中，超声二次雾化机构用于产生高能束超声波，将金属棒料的前端熔化形成的金属长条液滴破碎为金属短液滴，对金属长条液滴进行二次破碎得到细粒径的金属粉末。通过该装置生产的球形粉末具有粒径粉末集中在10～53μm，更细的粉末粒径满足以激光选区熔化成形为代表的粉床熔化成形技术粉末需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为专利技术实施例提供的一种耦合超声旋转电极制粉装置主视示意图；图2为专利技术实施例提供的一种耦合超声旋转电极制粉装置俯视示意图。图3为本专利技术实施例提供的图1的局部放大示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示例性的示出了专利技术实施例提供的一种耦合超声旋转电极制粉装置主视示意图，图2示例性的示出了专利技术实施例提供的一种耦合超声旋转电极制粉装置俯视示意图。如图1和图2所示，本专利技术实施例提供的一种耦合超声旋转电极制粉装置主要包括：伺服送进机构1，配重底板2，旋转主轴3，金属棒料4，超声二次雾化机构5，粉末收集机构6，等离子发生器8，工作腔室9，真空装置10和惰性气瓶11。具体地，如图1所示，伺服送进机构1与配重底板2连接，伺服送进机构1驱动配重底板2以0.1-10mm/s的速度轴向往复运动，进一步地，旋转主轴3设置在配重底板2的上端，旋转主轴3的一端与金属棒料4同轴连接，从而可以驱动金属棒料4在轴向往复运动，实现金属棒料4的前端熔融补偿和连续换料。在具体应用中，旋转主轴带动金属棒料4高速旋转，实现金属棒料4的前端在等离子发生器产生的等离子弧下熔化形成金属长条液滴7-1。需要说明的是，旋转主轴通过高速电机直接带动金属棒料4高速旋转；或者通过摩擦轮传动原理的多辊式传动结构带动金属棒料4高速旋转。在本专利技术实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耦合超声旋转电极制粉装置，其特征在于，包括：旋转主轴，超声二次雾化机构，等离子发生器，金属棒料，工作腔室，配重底板；所述旋转主轴设置在所述配重底板的上端，所述旋转主轴的一端与所述金属棒料同轴连接，用于驱动所述金属棒料旋转；所述超声二次雾化机构与所述旋转主轴同轴设置，所述超声二次雾化机构的一端延伸至所述工作腔室内，用于产生高能束超声波，将所述金属棒料的前端熔化形成的金属长条液滴破碎为金属短液滴；所述等离子发生器的出口延伸至所述工作腔室内，且所述等离子枪的出口端与所述金属棒料的前端相对设置。

【技术特征摘要】
1.一种耦合超声旋转电极制粉装置，其特征在于，包括：旋转主轴，超声二次雾化机构，等离子发生器，金属棒料，工作腔室，配重底板；所述旋转主轴设置在所述配重底板的上端，所述旋转主轴的一端与所述金属棒料同轴连接，用于驱动所述金属棒料旋转；所述超声二次雾化机构与所述旋转主轴同轴设置，所述超声二次雾化机构的一端延伸至所述工作腔室内，用于产生高能束超声波，将所述金属棒料的前端熔化形成的金属长条液滴破碎为金属短液滴；所述等离子发生器的出口延伸至所述工作腔室内，且所述等离子枪的出口端与所述金属棒料的前端相对设置。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声二次雾化机构包括超声发生器和高温防护板；所述超声发生器固定在所述工作腔室的内壁上，均匀的分布在所述金属棒料的周围，所述超声发生器的工作工作评论介于40～110kHz之间，功率介于0.2～5kW之间；所述高温防护板设置在所述超声发生器和所述金属棒料之间，所述高温防护板由耐高温金属板结构组成，所述高温防护板上设置多个孔洞，所述孔洞用于实现所述超声发生器发生的高能束超声波传输，且每个所述超声发生器的开口与所述孔洞相对设置。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述超声发生器的数量至少包括4个，且所述超声发生器倾斜设置，通过所述高温防护板的孔洞向所述金属棒料产生高能束超声波。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括伺服送进机构，所述伺服送进机构的一端与所述配重底板相连，用于驱动所述配重底板轴向往复运动；所述旋转主轴通过所述配重底板的往复运动，对所述电机棒料进行替换；其中，所述伺服送进机构的送进速度介于0.1-10mm/s；其中所述旋转主轴通过高速电机直接带动所述金属棒料高速旋转；或者通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈斌科，孙念光，向长淑，汤慧萍，王建，凤治华，张晗亮，
申请(专利权)人：西安赛隆金属材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61