CN109513603A - 一种纯净高温合金粉末的筛分装置 - Google Patents

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袁华
李周
许文勇
刘玉峰
刘杨
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Abstract

本发明属于粉末冶金领域，涉及一种纯净高温合金粉末的筛分装置。所述筛分装置包括筛分系统、真空系统、充气系统、电磁送料系统四个部分，其中真空系统通过管道与筛分系统顶部连接，充气系统安装在筛分系统下部连接，电磁送料系统安装在筛分系统顶部，电磁送料系统包括电磁振动器和一个横向管路，横向管路的一端与筛分系统顶部连接，另一端与一个粉罐连接，三个粉罐分别位于电磁送料系统上部、筛分系统的筛网下方及筛分系统的筛网上方，筛分装置的各连接处均用O型密封圈进行密封。本发明为了解决气雾化高温合金粉末筛分纯净度要求高等问题，旨在通过系统集成的筛分装置来降低高温合金粉末的氧、水含量，提高筛分后高温合金的粉末质量。

Description

一种纯净高温合金粉末的筛分装置
技术领域
本发明提供了一种纯净高温合金粉末的筛分装置，属于粉末冶金领域。
背景技术
粉末高温合金材料及其先进的制造技术，为先进航空发动机涡轮盘的研制提供了重要的基础和保障，是现代先进大飞机制造高可靠性、长寿命涡轮盘的必备材料。粉末高温合金盘件已在国外高性能发动机上得到成熟、可靠的应用。目前已研制成功三代粉末高温合金，第一代650℃高强粉末高温合金René95、IN100等，第二代750℃损伤容限粉末高温合金René88DT、RR1000等，第三代高强损伤容限粉末高温合金René104等。第一代粉末高温合金已用于推重比8发动机，如GE的CFM56系列和CF6-80系列、RR的RB211系列等，第二代粉末高温合金已用于推重比10高涵道比发动机，如GE的GE90和CF6-80系列、P&W的PW4000、RR的Trant系列等，第三代粉末高温合金已用于推重比10以上发动机，如GP7000、Trant900、Trant1000等。基于粉末高温合金在国外的应用与发展分析，在未来相当长的时期，粉末高温合金及其制造技术对高推重比和高功重比发动机涡轮热端部件是不可或缺的。
而高质量的纯净、低氧含量球形高温合金粉末，是先进航空发动机粉末涡轮盘研制和生产的基础和保障，也是我国先进航空发动机高性能涡轮盘发展的重要制约因素。目前高温合金粉末制备主要有两种方法，一种是氩气雾化法(AA)制粉，另一种是等离子旋转电极法(PREP)制粉。AA粉末粒度可以较细，夹杂物尺寸小，制坯后组织均匀性好。PREP粉末的粒度相对较粗，夹杂物尺寸偏大。
欧美等先进工业国家主要采用AA粉末制备航空发动机粉末涡轮盘，而俄罗斯主要采用PREP粉末制备粉末涡轮盘。从国际国内技术发展趋势和国内实践看，为提高盘件的可靠性、耐久性、经济性，先进发动机粉末涡轮盘主要采用AA粉末。
在制备高温合金金属粉末过程中，结构合理、工艺优化的筛分装置是获得高纯净低氧高温合金粉末的关键过程之一。现有筛分工艺不可避免的要与大气进行接触，气雾化金属粉末尺寸比较细小，对空气中的氧及水较为敏感，极易吸附在高温合金表面，在后续成型过程中成为粉末高温合金三大危害之一原始颗粒边界主要影响因素，进而影响到粉末高温合金制件的使用性能和安全可靠性。
发明内容
本发明针对现有筛分技术中存在粉末氧、水含量偏高和筛分带来的二次污染问题，设计了一种纯净筛分装置。
本发明的技术解决方案是：
筛分装置包括筛分系统、真空系统、充气系统、电磁送料系统四个部分，其中真空系统通过管道与筛分系统顶部连接，充气系统安装在筛分系统下部连接，电磁送料系统安装在筛分系统顶部，电磁送料系统包括电磁振动器和一个横向管路，横向管路的一端与筛分系统顶部连接，另一端与一个粉罐连接，三个粉罐分别位于电磁送料系统上部、筛分系统的筛网下方及筛分系统的筛网上方，筛分装置的各连接处均用O型密封圈进行密封。
利用所述纯净高温合金粉末的筛分装置进行合金粉末筛分的方法在于，
(1)开启真空系统，将筛分装置抽真空；
(2)关闭真空系统，开启充气系统，将筛分装置充满惰性保护气体；
(3)打开粉罐，让粉末流入电磁送料系统的横向管路中，粉末在电磁振动作用下逐渐从送料系统上部粉罐进入筛分系统，粒径大于筛网孔径的粉末进入筛网上方粉罐，粒径小于筛网孔径的粉末进入筛网下方粉罐，从而实现粉末的分级筛分和收集。
所述的电磁送料系统横向管路的直径为50～150mm。
步骤(2)所述的抽真空过程，其真空度小于10Pa。
步骤(2)所述的充气过程，其充气速率V满足：0L/min<V≤100L/min。
步骤(3)所述的粉末在电磁振动作用逐渐从送料系统上部粉罐进入筛分系统的送料速度为2～6kg/min。
本发明具有以下优点：
(1)本发明采用O型密封圈实现对筛分装置的良好密封，通过真空系统和充气系统，使高温合金粉末在完全与空气隔绝并在惰性气体的保护状态下进行筛分，避免了空气、水及其它污染物对粉末的二次污染，从而实现高温合金粉末的纯净化筛分，解决气雾化高温合金粉末筛分纯净度要求高的问题。
(2)本发明采用电磁送料系统均匀送料，避免了大量粉末一次性倒入筛网对筛网造成的强烈冲击，从而使筛网变形甚至损坏。该方法不仅有利于提高了筛网使用寿命，更保证了粉末筛分的质量和效率。
(3)该装置结构简单，操作方便，成本低，能有效改善高温合金粉末筛分的质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。所述筛分装置包括筛分系统1、真空系统2、充气系统3、电磁送料系统4四个部分，其中真空系统2通过管道与筛分系统1顶部连接，充气系统3安装在筛分系统1下部，电磁送料系统4安装在筛分系统1顶部，电磁送料系统4包括电磁振动器和一个横向管路，横向管路的一端与筛分系统1顶部连接，另一端与一个粉罐连接，三个粉罐5、6、7分别位于电磁送料系统4上部、筛分系统1的筛网9下方及筛分系统1的筛网9上方，筛分装置的各连接处均用O型密封圈8进行密封。通过真空系统对筛分装置抽真空，通过充气系统将惰性保护气体充入筛分装置，使其与空气隔绝，通过送料系统均匀向筛分系统内输送金属粉末，实现高温合金粉末的纯净化筛分。
所述纯净高温合金粉末的筛分装置进行合金粉末筛分的方法是：
(1)开启真空系统2，将筛分装置抽真空；
(2)关闭真空系统2，开启充气系统3，将筛分装置充满惰性保护气体；
(3)打开粉罐5，让粉末流入电磁送料系统4的横向管路中，粉末在电磁振动作用下逐渐从送料系统4上部粉罐5进入筛分系统1，粒径大于筛网孔径的粉末进入筛网9上方粉罐7，粒径小于筛网孔径的粉末进入筛网9下方粉罐6，从而实现粉末的分级筛分和收集。
所述的电磁送料系统4横向管路的直径为50～150mm。
步骤(2)所述的抽真空过程，其真空度小于10Pa。
步骤(2)所述的充气过程，其充气速率V满足：0L/min<V≤100L/min。
步骤(3)所述的粉末在电磁振动作用逐渐从送料系统4上部粉罐5进入筛分系统1的送料速度为2～6kg/min。
实施例1
以150kgGH4169合金粉末进行筛分试验，将筛分装置进行抽真空，直至真空度为6.0Pa，以30L/min的速率充入氩气，将真空感应制备的高温合金金属粉末收粉罐与电磁送料系统上端连接，选定送料速度2kg/min，开启振动筛分系统，连续筛分完成后，将分级的储粉罐密闭保存待用。
实施例2
以240kgGH3536合金粉末进行筛分试验，将筛分装置进行抽真空，直至真空度为7.5Pa，以50L/min的速率充入氩气，将真空感应制备的高温合金金属粉末收粉罐与电磁送料系统上端连接，选定送料速度4kg/min，开启振动筛分系统，连续筛分完成后，将分级的储粉罐密闭保存待用。
实施例3
以180kgFGH95合金粉末进行筛分试验，将筛分装置进行抽真空，直至真空度为8.0Pa，以90L/min的速率充入氩气，将真空感应制备的高温合金金属粉末收粉罐与电磁送料系统上端连接，选定送料速度6kg/min，开启振动筛分系统，连续筛分完成后，将分级的储粉罐密闭保存待用。

Claims (6)

1.一种纯净高温合金粉末的筛分装置，其特征在于所述筛分装置包括筛分系统(1)、真空系统(2)、充气系统(3)、电磁送料系统(4)四个部分，其中真空系统(2)通过管道与筛分系统(1)顶部连接，充气系统(3)安装在筛分系统(1)下部，电磁送料系统(4)安装在筛分系统(1)顶部，电磁送料系统(4)包括电磁振动器和一个横向管路，横向管路的一端与筛分系统(1)顶部连接，另一端与一个粉罐连接，三个粉罐(5、6、7)分别位于电磁送料系统(4)上部、筛分系统(1)的筛网(9)下方及筛分系统(1)的筛网(9)上方，筛分装置的各连接处均用O型密封圈(8)进行密封。
2.一种利用权利要求1所述纯净高温合金粉末的筛分装置进行合金粉末筛分的方法，其特征在于，
(1)开启真空系统(2)，将筛分装置抽真空；
(2)关闭真空系统(2)，开启充气系统(3)，将筛分装置充满惰性保护气体；
(3)打开粉罐(5)，让粉末流入电磁送料系统(4)的横向管路中，粉末在电磁振动作用下逐渐从送料系统(4)上部粉罐(5)进入筛分系统(1)，粒径大于筛网孔径的粉末进入筛网(9)上方粉罐(7)，粒径小于筛网孔径的粉末进入筛网9下方粉罐(6)，从而实现粉末的分级筛分和收集。
3.根据权利要求1所述的纯净高温合金粉末的筛分装置，其特征在于：所述的电磁送料系统(4)横向管路的直径为50～150mm。
4.根据权利要求1所述的纯净高温合金粉末的筛分装置，其特征在于：步骤(2)所述的抽真空过程，其真空度小于10Pa。
5.根据权利要求2所述的利用纯净高温合金粉末的筛分装置进行合金粉末筛分的方法，其特征在于：步骤(2)所述的充气过程，其充气速率V满足：0L/min<V≤100L/min。
6.根据权利要求2所述的利用纯净高温合金粉末的筛分装置进行合金粉末筛分的方法，其特征在于：步骤(3)所述的粉末在电磁振动作用逐渐从送料系统(4)上部粉罐(5)进入筛分系统(1)的送料速度为2～6kg/min。
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