CN104014801A - 用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化方法及设备，利用单个大功率激光器(6)或多个呈不同角度聚焦的大功率激光器(6)替代传统的等离子枪，且通过高速电机(5)实现棒料的高速旋转，推料电机(9)实现棒料的自动进给。通过以上结构，避免了传统碳电刷与铜电极复杂的连接机构；解决了等离子旋转雾化设备中碳电刷使用的局限性，实现“无碳刷”形式制备金属及合金粉体材料，消除了碳电刷摩擦发热及磨损的现象，从而有效提高了棒料的极限转速，极大的降低了粉尘及噪音污染，明显增强了设备稳定性、提高了生产效率。可应用于雾化方法制备金属或合金粉末领域。

Description

用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化方法及设备

技术领域

本发明涉及激光加热旋转雾化制粉领域，尤其涉及一种适用于制备多种金属或合金粉末的激光加热旋转雾化方法及设备。

背景技术

随着国民经济的高速发展，航空航天、军事工业、核电工程、深海勘探等诸多领域对高性能金属、合金结构件的需求量与日俱增，性能要求也日趋严格。根据未来工业发展的使用要求，要实现其性能上的大幅度跨越，70～80％要靠高性能粉体材料的制备，因此下世纪高端领域结构件对材料的要求将不再满足于传统材料的渐进式提高，而是要求开辟新的材料系统及工艺领域。

等离子体旋转电极雾化法制备的粉体材料具有氧含量低、夹杂少、粘接粉少、粉末球形度高、表面光亮，洁净、物理工艺性能良好等特点，满足高端领域结构件的制造要求，是目前制备高性能金属或合金粉末最主要的方法之一，其设备结构如图1所示。采用这种方法的基本原理为：启动高速电机，通过碳电刷(固定部分)传递能量给予阳极棒(转动部分)高速旋转、进给式运动，在真空炉内利用等离子体产生的瞬时高温制造金属或合金粉末。

等离子体旋转电极雾化法最大的缺点是：传统的等离子体旋转电极雾化制粉设备采用的是铜电极与碳电刷的旋转机构，其不足之处在于碳电刷与铜电极的连接机构十分复杂；并且在高速旋转下，碳电刷与铜电极会出现摩擦发热以及磨损的现象，导致电极棒极限转速难以提升、更换频繁、粉尘多、噪音大、设备稳定性差、生产效率低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是如何解决现有等离子体旋转电极雾化制粉设备连接机构复杂，并且碳电刷与铜电极会出现摩擦发热以及磨损的现象，导致电极棒极限转速难以提升、更换频繁、粉尘多、噪音大、设备稳定性差、生产效率低等技术难题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化设备，其特征在于，包括雾化室，雾化室一端设有一个大功率激光器，所述大功率激光器呈直线对准金属或合金棒料的端部；

或包括多个呈不同角度的大功率激光器，所述多个呈不同角度的大功率激光器聚焦对准金属或合金棒料端部；

金属或合金棒料一端位于雾化室内，另一端与高速电机相连，实现棒料的高速旋转；

所述高速电机位于导轨上，高速电机与推料电机连接，在推料电机的推动下实现棒料的自动进给。

优选地，所述雾化室内设有棒料探测器。

本发明还提供一种用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在雾化室与高速电机之间装上金属或合金棒料，此时单个大功率激光器呈直线对准金属或合金棒料的端部；或多个呈不同角度的大功率激光器，聚焦对准金属或合金棒料的端部；

步骤二：大功率激光器快速熔化雾化室内的金属或合金棒料，金属或合金棒料由高速电机驱动完成高速旋转运动，并在离心力作用下形成金属或合金粉末颗粒；

步骤三：推料电机推动高速电机完成进给运动，在推料电机的推动下实现金属或合金棒料的自动进给。

优选地，当棒料探测器检测到有棒料时，大功率激光器发射激光束快速熔化金属或合金棒料；

当棒料探测器检测到没有棒料时，大功率激光器自动停止发射激光束。

(三)有益效果

本发明的用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化方法及设备，利用单个大功率激光器或多个呈不同角度聚焦的大功率激光器替代传统的等离子枪，且通过高速电机实现棒料的高速旋转，推料电机实现棒料的自动进给。采用以上结构，避免了传统碳电刷与铜电极复杂的连接机构设计；解决了传统等离子旋转雾化设备中碳电刷使用的局限性，实现“无碳刷”形式制备金属及合金粉体材料，消除了碳电刷摩擦发热及磨损的现象，从而有效提高了棒料的极限转速，极大的降低了粉尘及噪音污染，明显增强了设备稳定性，提高了制粉速度与效率，降低了能源消耗及设备的运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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：等离子体旋转电极雾化设备的结构示意图；

图2：本发明提供的一种用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化设备的结构示意图；

图中：1、碳电刷、铜电极旋转机构；2、等离子枪装置；3、雾化室；4、进给装置；5、高速电机；6、大功率激光器；7、棒料探测器；8、金属棒料；9、推料电机；10、导轨。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如图2所示，本实施例提供一种用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化设备，包括雾化室3，雾化室3一端设有多个呈不同角度的大功率激光器6，所述多个呈不同角度的大功率激光器6聚焦对准金属棒料8端部；

金属棒料8一端位于雾化室内3，另一端与高速电机5相连；

所述高速电机5位于导轨10上，高速电机5与推料电机9连接，在推料电机9的推动下实现金属棒料8的自动进给。

本实施例中，雾化室3内设有棒料探测器7。

运用本实施例的用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化设备，进行金属粉末的制备，包括以下步骤：

步骤一：在雾化室3与高速电机5之间装上金属棒料8，此时多个呈不同角度的大功率激光器6对准金属棒料8；

步骤二：棒料探测器7检测到有棒料时，此时启动大功率激光器6，大功率激光器6发射激光束快速熔化金属棒料8；金属棒料8由高速电机5驱动完成高速旋转运动，并在离心力作用下形成金属或合金粉末颗粒；

步骤三：推料电机9推动高速电机5完成进给运动，在推料电机9的推动下实现金属棒料8的自动进给，使得金属棒料8向雾化室3内运动；

步骤四：当棒料探测器7检测到没有棒料时，大功率激光器6自动停止发射激光束。

本实施例设计简单、制造容易、性能安全可靠，是一种无碳刷的金属旋转雾化制粉工艺及设备，利用一只或者多只大功率激光器替代传统的等离子枪系统，棒料直接由高速电机驱动旋转，推料电机进给，取代了传统碳电刷与铜电极的旋转机构，避免了传统碳电刷与铜电极复杂的连接机构设计；由于没有电极棒与碳刷之间的摩擦，所以棒料的极限转速大幅提升，且避免了碳电刷磨损导致的更换频繁、粉尘多、噪音大、设备稳定性差、生产效率低等技术难题。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化设备，其特征在于，包括雾化室(3)，雾化室(3)一端设有一个大功率激光器(6)，所述大功率激光器(6)呈直线对准金属或合金棒料的端部；

或包括多个呈不同角度的大功率激光器(6)，所述多个呈不同角度的大功率激光器(6)聚焦对准金属或合金棒料端部；

金属或合金棒料一端位于雾化室内(3)，另一端与高速电机(5)相连，实现棒料的高速旋转；

所述高速电机(5)位于导轨(10)上，高速电机(5)与推料电机(9)连接，在推料电机(9)的推动下实现棒料的自动进给。

2.根据权利要求1所述的用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化设备，其特征在于，所述雾化室(3)内设有棒料探测器(7)。

3.一种根据权利要求1所述的用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化设备，制备金属或合金粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在雾化室(3)与高速电机(5)之间装上金属或合金棒料，此时单个大功率激光器(6)呈直线对准金属或合金棒料的端部；或多个呈不同角度的大功率激光器(6)，聚焦对准金属或合金棒料端部；

步骤二：大功率激光器快速熔化雾化室(3)内的金属或合金棒料，金属或合金棒料由高速电机(5)驱动完成高速旋转运动，并在离心力作用下形成金属或合金粉末颗粒；

步骤三：推料电机(9)推动高速电机(5)完成进给运动，在推料电机(9)的推动下实现金属或合金棒料的自动进给。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当棒料探测器(7)检测到有棒料时，大功率激光器(6)发射激光束快速熔化金属或合金棒料；

当棒料探测器(7)检测到没有棒料时，大功率激光器(6)自动停止发射激光束。