CN104148638A - 一种粉末注射成型喂料的制备设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉末注射成型喂料的制备设备，包括捏合装置、挤出装置和切粒装置，所述捏合装置的出料口与所述挤出装置的料筒入口端连通，所述切粒装置连接至所述挤出装置的料筒出口端，使得粉末物料经所述捏合装置捏合后直接进入所述挤出装置，并经所述挤出装置后直接进入所述切粒装置的进行热切风冷造粒。本发明提供的设备用于制备粉末注射成型喂料，具有以下优点：为大批量生产效率高的连续作业；热态物料直接进入后续加工环节、减少了制粒过程所需要的再次加热升温、极大的较低了能耗。节省人工、提高了设备的功效、扩大了产能、降低了生产成本。减少了中间冷却固化后的粉碎工序、避免了物料粉碎过程中的粉尘产生、改善了作业环境。

Description

一种粉末注射成型喂料的制备设备

技术领域

本发明涉及粉末注射成型技术领域，尤其涉及一种用于制备粉末注射成型喂料的设备。

背景技术

粉末注射成型主要包括金属粉末注射成型(Metal Powder InjectionMolding，简称MIM)和陶瓷粉末注射成型(Ceramic Powder Injection Molding，简称CIM)，传统的粉末注射成型喂料的制备工艺流程是：配料→混料→破碎→挤出制粒，而采用的设备包括捏合机(或密炼机、高速混合机)、破碎机、螺杆挤出机、切粒机组中的至少两台以上，而且各设备都是独立工作的，在各工序的多台设备之间转移物料，不但降低生产效率，而且转移的过程中容易发生物料的污染从而导致材料的物理、化学性能变化等不利因素，导致整个喂料制备过程受到影响，甚至无法制得符合要求的喂料。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种粉末注射成型喂料的制备设备，以解决上述现有技术中存在的技术问题。

本发明提供以下技术方案来解决技术问题：

一种粉末注射成型喂料的制备设备，包括捏合装置、挤出装置和切粒装置，所述捏合装置的出料口与所述挤出装置的料筒入口端连通，所述切粒装置连接至所述挤出装置的料筒出口端，使得物料经所述捏合装置捏合后直接进入所述挤出装置，并经所述挤出装置后直接进入所述切粒装置进行热切风冷造粒；所述捏合装置包括捏合缸和位于所述捏合缸内底部的捏合桨，所述捏合桨至少部分为螺杆状。本方案中通过将捏合装置和切粒装置分别集成到挤出装置的进料端和出料端，物料经捏合装置内混料捏合直接进入挤出装置的料筒内，无须进行额外的周转，避免了周转过程中物料可能发生的物料污染等物理化学变化，同时也避免了周转过程中物料的冷却，节约了因冷却再升温产生的能耗及工时；在经过挤出装置挤出后，物料直接进入切粒装置进行热切风冷，由于物料没有冷却，且因为采用热切，也不需进行冷却，因此在进行热切之前无需再升温，节约了能耗；另外，对粉末注射成型喂料采用热切，切粒均匀性好，采用风冷，相比采用水冷的方式，避免了脱水的工序。另外，具有螺杆状部分的捏合桨，使得物料与捏合桨和捏合缸之间能充分接触并达到更大的接触速率；特别是通过螺杆状的滚动挤压，对物料具有高度的捏合性和捏合效率。

优选地，所述切粒装置包括切刀和风机，所述切刀用于对物料进行热切，所述风机用于对切粒后的物料进行风冷。采用风机进行风冷，相比采用水冷的方式，避免了切粒后进行脱水的工序。

优选地，所述切刀为碳化钨基硬质合金切刀、碳化钨钛基硬质合金切刀、碳化钛基金属陶瓷切刀、碳氮化钛基金属陶瓷切刀或氧化锆基无机非金属陶瓷切刀。采用上述硬质材料的切刀，能很好地对抗金属或陶瓷粉末对切刀的磨损，无需频繁更换切刀。

优选地，所述挤出装置包括用于控制物料温度的动态温控模块、用于调整挤出螺杆转速的调速模块和设备工作定时模块。

优选地，所述捏合缸具有圆弧形缸底，所述捏合桨中部为Σ形搅拌部分，两端为所述螺杆状部分，且螺杆状部分与所述圆弧形缸底之间的距离≤0.5mm。捏合桨两端为螺杆状部分，配合Σ形部分，不仅能搅拌均匀，而且螺杆状部分与圆弧形缸底相配合，增大了物料与捏合桨和捏合缸之间的接触面积，而且能够充分滚动挤压粉末物料，从而提高捏合效率，又因为两者之间具有极小的间隙使物料与部件间极大接触面并达到更大的接触速率，使得物料受到的捏合挤压效力大大增加。

优选地，所述捏合装置的出料口处设有活动抽拉块，所述活动抽拉块往复运动将物料送至所述挤出装置的料筒内。活动抽拉块避免了物料混合的死角问题，也使得混料不均的问题得以进一步解决，提到捏合混料的效率和效果。

优选地，所述捏合缸具有两个对称设置的所述圆弧形缸底，所述捏合装置具有两个所述捏合桨，分设于两个所述圆弧形缸底内。

优选地，所述活动抽拉块架设于两所述圆弧形缸底之间并位于所述挤出装置的料筒入口上方，且具有凸起的尖峰棱，所述尖峰棱横截面由下而上渐变小并延伸至两所述捏合桨之间并与两侧的所述捏合桨具有同心的结构。具有尖峰棱的活动抽拉块在往复运动的过程中解决了物料混料不均的死角问题、让物料最大限度地与捏合装置的部件间紧密接触，达到更高的混炼效率。

优选地，所述捏合桨的螺杆状部分的截面圆与所述圆弧形缸底的圆弧具有同一圆心。因为捏合桨的螺杆状部分与圆弧形缸底同轴，以同心圆的方式相配合，使得捏合桨的螺杆面与捏合缸的圆弧形面之间的间隙均匀一致，在一定程度上也提高了搅拌捏合的均匀性。

优选地，所述螺杆状部分的长度占所述捏合桨总长度的60～70％。由于捏合桨的Σ形搅拌部分，只有在“Σ”的外缘处转动到离捏合缸最近的位置，物料才能被挤压在捏合桨与捏合缸之间，因此Σ形搅拌部分对物料的挤压捏合力极小，然而，捏合桨的螺杆状部分，始终与捏合缸之间保持极小的且均匀的间隙，始终能提供较大的挤压捏合力。相比传统的Σ形搅拌桨(整个桨都是Σ形)，本方案中的螺杆状部分长度占据总长度的60～70％，能够提供6倍左右的捏合力，捏合效率极高，捏合效果更好。

综上，本发明提供的粉末注射成型喂料的制备设备，与现有技术相比，至少具有以下有益效果：一次性投料进去、出来即是成品，为生产效率高的连续作业，避免了物料的中间冷却固化、再升温的加工过程；热态物料直接进入后续加工环节、减少了制粒过程所需要的再次加热升温、极大的较低了能耗。节省人工、提高了设备的产能、降低了生产成本。减少了中间冷却固化后的粉碎工序、避免了物料粉碎过程中的粉尘产生、改善了作业环境。

附图说明

图1是本发明具体实施例提供的粉末注射成型喂料的制备设备示意图；

图2是图1的设备中捏合装置为说明活动抽拉块的横断面视图；

图3是图2中活动抽拉块工作在另一状态的横断面视图；

图4是捏合桨的结构示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

本发明提供一种如图1所示的设备，用于制备粉末注射成型(PIM)喂料，包括金属粉末注射成型(MIM)和陶瓷粉末注射成型(CIM)的喂料。如图1所示，所述设备包括捏合装置10、挤出装置20和切粒装置30，捏合装置10的出料口与挤出装置20的料筒21的入口端21a连通，切粒装置30连接至挤出装置20的料筒21的出口端21b，使得粉末物料经捏合装置10捏合后直接进入挤出装置20，并经挤出装置20后直接进入切粒装置30进行热切风冷造粒；捏合装置10包括捏合缸11和位于捏合缸11内底部的捏合桨12，捏合桨12至少部分为螺杆状。

在具体的实施例中，如图1所示，捏合装置10包括捏合缸11、调速机14和第一电机15，如图2所示，捏合缸11内的底部设有捏合桨12，调速机14用于调整捏合桨12的转速。捏合缸11具有圆弧形缸底，如图4所示：捏合桨12包括位于中部的Σ形搅拌部分121和位于两端的螺杆状部分122a、122b，其中Σ形搅拌部分是通过在与螺杆状部分一体成型的圆柱面上铣削而得，螺杆状部分与圆弧形缸底之间具有很小的间隙，该间隙小于或等于0.5mm。本文的Σ形仅表示其曲折形状特征，但其整体并不限于只有一个Σ形，在一些具体的实施方式中，Σ形搅拌部分121与两端的螺杆状部分122a、122b是一体成型的，Σ形搅拌部分是通过对两螺杆状部分122a、122b中间的直径较小的螺杆面进行铣削得到的，如图4所示，附图不构成尺寸和Σ形的数量限制。在另一些实施方式中，捏合装置10的出料口处设有一个活动抽拉块13，如图2所示，在捏合装置10的出料口，通过活动抽拉块13往复运动将物料带至挤出装置20的料筒21入口处，从而使物料从捏合装置10进入挤出装置20。作为一种示例，捏合缸11具有两个对称的所述圆弧形缸底11a、11b，对应地，两个所述捏合桨12a、12b分设于两个圆弧形缸底11a、11b内，活动抽拉块13夹设于两个圆弧形缸底11a、11b之间，并位于挤出装置的料筒入口上方，且具有凸起的尖峰棱130，所述尖峰棱130的横截面由下而上逐渐变小并延伸至两捏合桨12a和12b之间并与两侧的捏合桨12a、12b具有同心的结构。如图3所示，活动抽拉块13运动到与图2中不同的位置上，因此不在横断面视图上。该活动抽拉块13可以通过液压元件驱动进行往复运动，但不限于此，只要能实现往复运动的方式，均在本发明的保护范围内。另，捏合桨12的螺杆状部分的截面圆与圆弧形缸底的圆弧具有同一圆心，即同轴，使得捏合桨的螺杆面与圆弧形缸底之间形成的间隙是均匀的。在一些实施例中，捏合桨的螺杆状部分的长度占总捏合桨总长度的60～70％，比传统的Σ形搅拌桨(整个桨是Σ形)能够提供6～7倍的捏合力，能够进行更加充分、高效的捏合。

如图1所示，挤出装置20还包括调速模块22、动态温控模块23、设备工作定时模块(图中未示)、第二电机24和位于料筒21内的螺杆25，调速模块22用于调整螺杆25的转速，温控模块23可冷却、加热，用于控制料筒21内的粉末物料的温度，由于本发明的设备用于制作粉末注射成型喂料，一般来说，动态温控模块23控制的温度范围在0～250℃之间。

如图1所示，切粒装置30包括造粒机头31、切刀轴32、切刀33和用于对完成切粒的粉末物料进行风冷的风机34，挤出装置20的料筒21出口端21b直接与切粒装置30的造粒间35连通，使得挤出的粉末物料直接进入造粒间35进行热切风冷。由于本设备用于制备粉末注射成型喂料，在另一些具体实施例中，切刀33的材质为超硬质材料，包括碳化钨基硬质合金、碳化钨钛基硬质合金、碳化钛基金属陶瓷、碳氮化钛基金属陶瓷或氧化锆基高强韧性的无机非金属陶瓷等，以减少陶瓷粉末或金属粉末对切刀的磨损，避免频繁更换切刀。

本发明具体实施例提供的设备，用于制备粉末注射成型喂料，将捏合、挤出和造粒集成为一体化的连续作业，不仅省去诸多中间环节、节约生产用时，更重要的是，能够避免粉末物料在原先独立的各设备之间中转发生物料的污染从而导致材料的物理或化学性能变化，也避免了物料从上一设备出来后冷却固化、到下一设备时又要升温的麻烦，从而节约了能耗、达到了环境友好的目的。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粉末注射成型喂料的制备设备，其特征在于：包括捏合装置、挤出装置和切粒装置，所述捏合装置的出料口与所述挤出装置的料筒入口端连通，所述切粒装置连接至所述挤出装置的料筒出口端，使得物料经所述捏合装置捏合后直接进入所述挤出装置，并经所述挤出装置后直接进入所述切粒装置进行热切风冷造粒；所述捏合装置包括捏合缸和位于所述捏合缸内底部的捏合桨，所述捏合桨至少部分为螺杆状。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述切粒装置包括切刀和风机，所述切刀用于对物料进行热切，所述风机用于对切粒后的物料进行风冷。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述切刀为碳化钨基硬质合金切刀、碳化钨钛基硬质合金切刀、碳化钛基金属陶瓷切刀、碳氮化钛基金属陶瓷切刀或氧化锆基无机非金属陶瓷切刀。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述挤出装置包括用于控制物料温度的动态温控模块、用于控制挤出螺杆转速的调速模块和设备工作定时模块。

5.如权利要求1至4任一项所述的设备，其特征在于：所述捏合缸具有圆弧形缸底，所述捏合桨中部为Σ形搅拌部分，两端为所述螺杆状部分，且螺杆状部分与所述圆弧形缸底之间的距离≤0.5mm。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于：所述捏合装置的出料口处设有活动抽拉块，所述活动抽拉块往复运动将物料送至所述挤出装置的料筒内。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：所述捏合缸具有左右对称设置的所述圆弧形缸底，所述捏合装置具有两个所述捏合桨，分设于两个所述圆弧形缸底内。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述活动抽拉块设于两所述圆弧形缸底之间并位于所述挤出装置的料筒入口上方，且具有凸起的尖峰棱，所述尖峰棱横截面由下而上渐变小并延伸至两所述捏合桨之间，并与两侧的所述捏合桨具有同心的结构。

9.如权利要求5所述的设备，其特征在于：所述捏合桨的螺杆状部分的截面圆与所述圆弧形缸底的圆弧具有同一圆心。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述螺杆状部分的长度占所述捏合桨总长度的60～70％。