CN101117711A - 制造功能梯度零件或材料的送粉器 - Google Patents

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Abstract

制造功能梯度零件或材料的送粉器，属于粉末材料的送粉装置，目的在于连续且易控制送粉量，送粉距离远，实现微量精确送粉。本发明壳体送粉腔内安装有主动轮、从动轮、张紧轮和同步送粉带，送粉腔一侧送粉缺口与壳体的送气出粉通道相连通；固定有振动装置的底板通过安装螺钉和弹性环安装在壳体上，落粉调节装置固定于底板；储粉桶装于落粉调节装置上段，落粉调节装置下段装有落粉管，落粉管和储粉桶通过套有弹簧的圆管连通，落粉管下部导粉槽端部与同步送粉带保持接触，导粉槽开口方向与同步送粉带运转方向一致。本发明结构紧凑、送粉均匀连续，送粉距离远，可实现微量精确送粉，满足多种粉末制造功能梯度零件或材料的要求。

Description

制造功能梯度零件或材料的送粉器
技术领域
本发明属于粉末材料的送粉装置，具体涉及一种制造功能梯度零件或材料的送粉器。
背景技术
功能梯度零件或材料是为了适应新材料在高技术领域的需要，满足在极限环境(超高温、大温度落差等)下不断反复正常工作而开发的一种新型复合零件或材料。复合零件或材料的两侧由不同性能的材料组成，而中间部分是通过连续地改变两种材料的组成和结构，使复合零件或材料的内部异种材料界面消失，从而得到功能相应于组成和结构的变化而缓变的非均质材料零件或复合材料，从而消除了不同材料结合的性能不匹配因素，具有均质材料零件或多相有界面复合材料无法比拟的优点。功能梯度零件或材料制造中不同组成材料粉末的送粉方式主要有预置法和同步送粉法。预置法即预先在(工作台)工件表面铺置一定成分混合粉末，采用激光等高能束对零件或材料需成形部分进行烧结，预置法只能成形不连续成分变化的梯度材料零件和层状功能梯度复合材料。同步送粉法是采用送粉装置直接把粉末输送到激光(等离子弧)在工作平面上形成的移动熔池中，熔池凝固后形成零件的一个层面，采用同步送粉法可以制成材料成分连续变化的功能梯度零件或材料。现有送粉装置主要有直接重力式、刮板式、螺杆式和鼓轮式。直接重力式送粉装置通过控制储粉容器(粉斗)下端开口大小控制下粉量，利用粉末自身重力使其定量输送至成形熔池，这种方式送粉量不易控制，无法精确计量，精确度差，排粉不畅。刮板式送粉装置利用刮板逐量排粉，体积大，结构较复杂，输送过程中要经过很大的粉仓，容易积粉，且由于刮板式送粉时其送粉计量是计量落粉装置下粉末在送粉圆盘上形成的自然圆锥，改变送粉圆盘的转速实现对送粉量的控制，由于难以保证送粉圆盘安装和运转过程中的平面度，使送出的粉末量不能很好得到控制。
2002年申请的中国专利CN2584340Y公告一种激光熔覆用送粉器，其采用螺旋送粉方式，使用中螺杆与粉槽内壁滑动配合，由于磨损作用，其问间隙会发生变化，导致送粉量变化且容易在送粉过程中产生螺杆卡死现象，从而造成送粉中断迫使加工停止；中国专利CN2555103Y公告了一种激光涂覆送粉器，采用转鼓作送粉计量元件，转鼓外表面刻有均匀凹槽，转鼓在电机带动下转动，凹槽从左侧储粉仓定量提取粉末，通过调节转鼓转速和储粉仓的料面高度，实现可调定量送粉。其送粉过程中送粉量是通过凹槽带动粉末来实现的，由于凹槽数量的有限，使送粉时粉末的送粉量呈现周期性脉动变化过程，在微量送粉时这种现象尤为明显。
发明内容
本发明提供一种制造功能梯度零件或材料的送粉器，采用步进电机数字控制送粉量，目的在于连续且易控制送粉量，送粉距离远，实现微量精确送粉。
本发明的一种制造功能梯度零件或材料的送粉器，壳体上面设有储粉桶，壳体下面开有出粉口，其特征在于：
所述壳体的送粉腔内安装有主动轮、从动轮、张紧轮和同步送粉带，同步送粉带由主动轮和从动轮驱动、由张紧轮张紧，送粉腔的一侧开有送粉缺口，与壳体一侧的送气出粉通道相连通；
固定有振动装置的底板通过安装螺钉和弹性环安装在壳体上，中空圆筒状的落粉调节装置固定于底板中心孔中；
所述储粉桶装于落粉调节装置上段内，落粉调节装置下段内装有滑动配合的落粉管，落粉管和储粉桶通过圆管连通，圆管外套有弹簧，导向螺钉在落粉调节装置下段旋入落粉管侧壁的导向槽，起到滑动导向作用；
所述落粉管下部开有导粉槽，导粉槽端部与同步送粉带保持接触，导粉槽开口方向与同步送粉带运转方向一致。
所述的制造功能梯度零件或材料的送粉器，其特征在于：所述落粉调节装置外壁具有螺纹，通过锁紧螺母固定于底板中心孔中；送气出粉通道上段一部分的内径小于其它部分的内径，形成送粉气加速孔。
本发明采用同步送粉带结构送粉。在送粉过程中材料粉末在振动装置和重力的作用下由储粉桶中落到同步送粉带上，振动装置避免了对粉末流动时的挤压和摩擦以及微细粉末落粉过程中的搭桥和堵塞。落粉调节装置消除了落粉管的导粉槽与同步送粉带间隙，使落粉量的计量只由落粉管管孔径和导粉槽尺寸决定，保证了落粉计量的准确。同步送粉带结构将落入其上的粉末材料送入出粉通道。经过加速的送粉气体作为粉末输送载体将进入出粉通道的材料粉末由出粉口送出。送粉气体的加入能够增长粉末的输送距离，且减少送粉管道布置的影响。
与传统的重力式、刮板式、螺杆式及轮毂式送粉器相比，本发明的送粉器的送粉量连续且易控制，送粉距离远，可实现数字控制微量精确送粉，实现多种粉末制造功能梯度零件或材料的送粉要求。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例落粉调节装置示意图。
图中标记：储粉桶1、振动装置2、底板3、落粉调节装置4、壳体5、落粉管6、送粉腔7、同步送粉带8、从动轮9、张紧轮10、出粉口11、主动轮12、送粉缺口13、导粉槽14、送粉气加速孔15、减速装置16、送粉气入口17、导向螺钉18、锁紧螺母19、弹性环20、安装螺钉21、导向槽22、弹簧23。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明壳体5的送粉腔7内安装有主动轮12、从动轮9、张紧轮10和同步送粉带8，同步送粉带8由主动轮12和从动轮9驱动、由张紧轮10张紧，送粉腔7的一侧开有送粉缺口13，与壳体一侧的送气出粉通道相连通；送气出粉通道上开口为送粉气入口17、下开口为出粉口11，送气出粉通道上段一部分的内径小于其它部分的内径，形成送粉气加速孔15。
如图2所示，固定有振动装置2的底板3通过安装螺钉21和弹性环20安装在壳体5上，中空圆筒状的落粉调节装置4外壁具有螺纹，通过锁紧螺母19固定于底板3中心孔中；储粉桶1装于落粉调节装置4上段内，落粉调节装置4下段内装有滑动配合的落粉管6，落粉管6和储粉桶1通过圆管连通，圆管外套有弹簧23，导向螺钉18在落粉调节装置下段旋入落粉管6侧壁的导向槽22，起到滑动导向作用；
落粉管6下部开有导粉槽14，导粉槽14端部与同步送粉带8保持接触，导粉槽14开口方向与同步送粉带8运转方向一致。
该实施例中，振动装置2采用k10型气动转轮式振动器，振动器2在工作气体作用下，带动底板3和固定在底板3上的储粉桶1和落粉调节装置4共同作高频率(约24500-35000vpm)左右振动，避免了微细金属粉末落粉过程中的搭桥和堵塞，使粉末易于流动。
落粉调节装置4采用弹簧调节方式。落粉管6在弹簧23的作用下，保持其导粉槽14端部始终与同步送粉带8接触，当下方的同步送粉带8在运转过程中有小范围的上下波动时，落粉管6可沿其外壁上的导向槽22在垂直方向滑动，消除由同步送粉带8运转带来的波动，保持导粉槽14端部与同步送粉带8的接触，从而使粉末通过导粉槽14落于同步送粉带8上时，粉末的落下量完全由落粉管6的孔径和导粉槽14的口径决定。调节两个锁紧螺母19的位置，可以改变落粉调节装置4在底板3上的上下安装位置，改变弹簧23的预压紧力。
本发明使用时，储粉桶1中的粉末在振动装置2和重力作用下，经过落粉调节装置4调节，由落粉管6落到带有张紧轮10的同步送粉带8上。同步送粉带在步进电机及减速装置16和主动轮12、从动轮9的带动下运转，把由导粉槽14导出的金属粉末向送粉缺口13方向带动，粉末由同步送粉带8带动下至送粉缺口13位置时，在粉末自身重力和来自送粉气入口17的送粉气体(经过送粉气加速孔15作用)的输送作用下，粉末从送粉口11下方送出。
通过步进电机控制主动轮12转速，即可控制送粉量，另外落粉管6孔径和导粉槽14口径可根据送粉粉料种类、及颗粒大小，送粉量的调节范围随时更换，这种双参数调节送粉量的设计可以适应各种应用场合下常见的制造功能梯度零件或材料的送粉要求。
实施例中步进电机控制下主动轮12转速为0-100转/分钟，落粉管6孔径为2.5mm，导粉槽14口径为2.5mm，金属粉末Ni60(粉末密度7.5克/cm3)送粉量为0-200克/分钟，AL2O3粉末(粉末密度2.8克/cm3)送粉量为0-75克/分钟。

Claims (2)

1.一种制造功能梯度零件或材料的送粉器，壳体上面设有储粉桶，壳体下面开有出粉口，其特征在于：
所述壳体的送粉腔内安装有主动轮、从动轮、张紧轮和同步送粉带，同步送粉带由主动轮和从动轮驱动、由张紧轮张紧，送粉腔的一侧开有送粉缺口，与壳体一侧的送气出粉通道相连通；
固定有振动装置的底板通过安装螺钉和弹性环安装在壳体上，中空圆筒状的落粉调节装置固定于底板中心孔中；
所述储粉桶装于落粉调节装置上段内，落粉调节装置下段内装有滑动配合的落粉管，落粉管和储粉桶通过圆管连通，圆管外套有弹簧，导向螺钉在落粉调节装置下段旋入落粉管侧壁的导向槽，起到滑动导向作用；
所述落粉管下部开有导粉槽，导粉槽端部与同步送粉带保持接触，导粉槽开口方向与同步送粉带运转方向一致。
2.如权利要求1所述的制造功能梯度零件或材料的送粉器，其特征在于：所述落粉调节装置外壁具有螺纹，通过锁紧螺母固定于底板中心孔中；送气出粉通道上段一部分的内径小于其它部分的内径，形成送粉气加速孔。
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