CN109702212B - 一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，包括基板，基板表面设置有收粉槽，收粉槽的一侧设置有与基板垂直的支架，支架远离基板的端设置有分离板，还包括波浪板，波浪板一端固定在支架上，波浪板另一端固定在收粉槽的槽口，还包括与基板垂直的支撑杆，支撑杆的顶端设置有进料滑槽，进料滑槽的一端位于分离板上方，本发明由于使用倾倒自重作为能源，高效环保，设备构成简单，容错率较高，且分离效率较高。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，本发明还涉及上述一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置的使用方法。
背景技术
球形金属粉末是目前最常用的用于增材制造使用的原材料，其常适配于选择性激光烧结，选区电子束熔化。同时，作为优质的金属粉末，其也适配于传统的粉末冶金与金属注塑成型技术的原材料。目前最优质的金属粉末均是由雾化技术所制备的。使用雾化技术制备的金属粉末通常经历过一个熔化 -液滴分离-液滴球化-凝固的过程，因而雾化所制备的粉末均大约呈现球形。然而，研究表明(The Use of HDH Titanium Alloy Powder forAdditive Manufacturing Application，Osamu Kanou)，如果球形粉末当中含有较多的异形粉，那么这些存在的异形粉，会一定程度影响最终成型零件的性能，这主要是由于预设的打印参数是适配于球形粉，而不完全适配于异形粉，造成异形粉所遗传的组织不一定完全均匀，从而引起性能变异的风险。
为解决上述问题，需要对球形金属粉末的品质进行提升，即最大程度降低球形粉当中的非球形颗粒的含量。对比技术申请号CN 107127157 A公开了一种使用气流，利用stokes原理以气流从球形粉中分离异形粉的方法，但该方法所需要的设备的制造复杂度较高，分离单位质量的金属球形粉的能耗较高(需要额外使用电能)，且执行的效率一般，相对于工业化大批量适用，其更适合于试验检测分离样品；对比技术申请号CN10787(6)397A中提到了一种适用圆孔板筛筛分分离金属球形粉末当中的异形粉的方法，但是该方法依赖于价值昂贵的激光/电成型的圆孔板筛，且由于现有技术局限，圆孔板筛的开孔率通常不如常规编织筛大，这会使得筛分的效率下降，一定程度降低(尤其是较细粉末)粉末分离效率，因而其综合成本也更适合于小批量适用。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，能够通过不同几何形状的粉末流动具有差异性的原理，实现将粉末当中的异形粉进行概率分离。
本发明的另一个目的是提供一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置的使用方法。
本发明所采用的技术方案是，一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，包括基板，基板表面设置有收粉槽，收粉槽的一侧设置有与基板垂直的支架，支架远离基板的端设置有分离板，还包括波浪板，波浪板一端固定在支架上，波浪板另一端固定在收粉槽的槽口，还包括与基板垂直的支撑杆，支撑杆的顶端设置有进料滑槽，进料滑槽的一端位于分离板上方。
本发明的特点还在于：
其中收粉槽由多个矩形槽并排组成；
其中波浪板倾斜设置于支架与收粉槽支架之间，且波浪板低端每个凹槽槽口对应每个矩形槽；
其中分离板倾斜设置于支架上，分离板的低端与波浪板对应且高于波浪板；
其中分离板的两侧还设置有挡板；
其中进料滑槽通过滑槽支架与支撑杆连接；
其中滑槽支架与支撑杆通过轴承固定连接，滑槽支架可通过轴承沿支撑杆旋转；
其中支撑杆为伸缩杆。
本发明的另一个技术方案是，一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置的使用方法，采用上述一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，具体步骤如下：
步骤1，首先将分离板与基板倾斜成30°～45°，将进料滑槽一端倾斜靠近分离板的上方，进料滑槽与基板保持30°～45°，然后将收粉槽放置在基板的表面，将波浪板的一端固定在支架上，波浪板的另一端固定在收粉槽上，波浪板倾斜放置，且波浪板形成的每一个凹槽对应组成收粉槽的每一个矩形槽；
步骤2，将待分离的球形金属粉末从进料滑槽中导入，然后通过步骤1 设置的装置结构，待分离的球形金属粉末会由本征的流动性差异，依次沿着进料滑槽、分离板、波浪板流动，最终流入收粉槽，使得流速较快的待分离的球形金属粉末流入收粉槽的后段，而异形颗粒则更倾向于流入粉槽的前段；
步骤3，收集经步骤2收粉槽内得到的分离后的金属粉末，重复步骤2，直至完全分离。
本发明另一个技术方案的特点还在于：
其中步骤1中进料滑槽与分离板的距离保持50mm～55mm。
本发明的有益效果是
本发明的一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置由于使用倾倒自重作为能源，高效环保，设备构成简单，容错率较高，且分离效率较高，本发明的分离在粉末流动中完成，使用量大，分离单位质量粉末所花费的时间远远低于现有技术，能够实现大批量化，提供的可调参数较多，因而对于不同类型的粉末的潜在适配性较好，且其整体成本远远低于现有技术，具有推广价值。
附图说明
图1是本发明的一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置结构示意图。
图中，1.基板，2.收粉槽，3.支架，4.分离板，5.波浪板，6.支撑杆，7. 进料滑槽，8.滑槽支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，如图1所示包括基板1，基板1表面设置有收粉槽2，收粉槽2由多个矩形槽并排组成，收粉槽2的一侧设置有与基板1垂直的支架3，支架3远离基板1的端设置有分离板4，还包括波浪板5，波浪板5一端固定在支架上，波浪板5另一端固定在收粉槽2的槽口，波浪板5倾斜设置于支架3与收粉槽2支架之间，且波浪板5低端每个凹槽槽口对应每个矩形槽，还包括与基板垂直的支撑杆 6，支撑杆6的顶端设置有进料滑槽7，进料滑槽7的一端位于分离板4上方，分离板4倾斜设置于支架3上，分离板4的低端与波浪板5对应且高于波浪板5，分离板4的两侧还设置有挡板，进料滑槽7通过滑槽支架8与支撑杆 6连接，滑槽支架8与支撑杆6通过轴承固定连接，支撑杆6为伸缩杆。
从工作原理解释本发明的优点：
步骤1，将一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置进行安装，并保证分离板4与基板1倾斜成30°～45°的角度，进料滑槽7的一端倾斜靠近分离板4的上方，并保持50mm～55mm的距离，进料滑槽7也同时和基板1 保持30°～45°的倾斜角度；
步骤2，从进料滑槽7的另一端以恒定的流入速度倒入待分离的球形金属粉末，在上述步骤1所描述的该装置选定的几何状态下，球形金属粉末会由本征的流动性差异，依次沿着进料滑槽7、分离板4、波浪板5流动，最终流入收粉槽2，由于流动性差异，不同密度/形状/尺寸的粉末在离开进料滑7进入分离板4时会获得不同的初速度，并在分离板上受到重力，板支撑力和摩擦力的共同作用，使得流速较快的粉末流入收粉槽2的后段，而异形颗粒则更倾向于流入收粉槽2的前段；
步骤3，检查不同收粉槽2中的颗粒分离情况，对于显著被分离的粉末，收集后不再处理，而将剩余分离不明显的粉末重新收集，重新执行步骤2，再次进行分离，重复该步骤直至达到分离要求。
从实际应用解释本发明的特点：
实施例1
将一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置进行安装，并保证分离板4与基板1倾斜成30°，进料滑槽7的一端倾斜靠近分离板4的上方，并保持50mm距离，进料滑槽7也同时和基板1保持45°，进料滑槽7设置约 300mm长，设置5道收粉槽2；
从进料滑槽7的另一端以5g/s速度倒入待分离的初始异形粉含量为 4.7％的100-200μm的Ti6Al4V球形金属粉末，在上述步骤所描述的该装置选定的几何状态下，球形金属粉末会由本征的流动性差异，依次沿着进料滑槽7、分离板4、波浪板5流动，最终流入收粉槽2；由于流动性差异，不同密度/形状/尺寸的粉末在离开进料滑槽7进入分离板4时会获得不同的初速度，并在分离板4上受到重力，板支撑力和摩擦力的共同作用，使得流速较快的粉末流入更远离进料滑槽7的收粉槽2，而异形颗粒则更倾向于流入靠近进料滑槽7的收粉槽2；总计倒入1kg样品，完全分离时间约为200s。
经过1次上述分离过程，5道收粉槽2的异形粉比例分别为45.4％， 12.4％，0.4％，0.62％，0.21％，可以看到，异形粉有了明显的富集，因而可以将上述第3-5道收粉槽21的粉收集认为其合格。
实施例2
将一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置进行安装，并保证分离板4与基板1倾斜成45°，进料滑槽7的一端倾斜靠近分离板4的上方，并保持80mm距离，进料滑槽7也同时和基板1保持30°，进料滑槽设置约 200mm，设置5道收粉槽2；
从进料滑槽7的另一端以20g/s速度倒入待分离的初始异形粉含量为 2.1％的100-150μm的TA15球形金属粉末，在上述步骤所描述的该装置选定的几何状态下，球形金属粉末会由本征的流动性差异，依次沿着进料滑槽7、分离板4、波浪板5流动，最终流入收粉槽2；由于流动性差异，不同密度/ 形状/尺寸的粉末在离开进料滑槽7进入分离板4时会获得不同的初速度，并在分离板4上受到重力，板支撑力和摩擦力的共同作用，使得流速较快的粉末流入更远离进料滑槽7的收粉槽2，而异形颗粒则更倾向于流入靠近进料滑槽7的收粉槽2；总计倒入1kg样品，完全分离时间约为50s。
经过1次上述分离过程，5道收粉槽的异形粉比例分别为1.4％，2.4％，1.1％，3.6％，15.4％，可以看到，异形粉有了明显的富集，因而可以将上述第5道收粉槽21的粉排除，其他则可以算作合格。
Claims (8)
1.一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，其特征在于，包括基板(1)，所述基板(1)表面设置有收粉槽(2)，收粉槽(2)的一侧设置有与基板(1)垂直的支架(3)，所述支架(3)远离基板(1)的端设置有分离板(4)，还包括波浪板(5)，所述波浪板(5)一端固定在支架上，波浪板(5)另一端固定在收粉槽(2)的槽口，还包括与基板垂直的支撑杆(6)，所述支撑杆(6)的顶端设置有进料滑槽(7)，所述进料滑槽(7)的一端位于分离板(4)上方，所述进料滑槽(7)通过滑槽支架(8)与支撑杆(6)连接，滑槽支架(8)与支撑杆(6)通过轴承固定连接，滑槽支架(8)可通过轴承沿支撑杆(6)旋转。
2.根据权利要求1所述的一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，其特征在于，所述收粉槽(2)由多个矩形槽并排组成。
3.根据权利要求1或2所述的一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，其特征在于，所述波浪板(5)倾斜设置于支架(3)与收粉槽(2)支架之间，且波浪板(5)低端每个凹槽槽口对应每个矩形槽。
4.根据权利要求1所述的一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，其特征在于，所述分离板(4)倾斜设置于支架(3)上，分离板(4)的低端与波浪板(5)对应且高于波浪板(5)。
5.根据权利要求1所述的一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，其特征在于，所述分离板(4)的两侧还设置有挡板。
6.根据权利要求1所述的一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，其特征在于，所述支撑杆(6)为伸缩杆。
7.一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置的使用方法，其特征在于，采用一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置，其结构为：
包括基板(1)，所述基板(1)表面设置有收粉槽(2)，收粉槽(2)的一侧设置有与基板(1)垂直的支架(3)，所述支架(3)远离基板(1)的端设置有分离板(4)，还包括波浪板(5)，所述波浪板(5)一端固定在支架上，波浪板(5)另一端固定在收粉槽(2)的槽口，还包括与基板垂直的支撑杆(6)，所述支撑杆(6)的顶端设置有进料滑槽(7)，所述进料滑槽(7)的一端位于分离板(4)上方；
具体使用方法按照以下步骤实施：
步骤1，首先将分离板(4)与基板(1)倾斜成30°～45°，将进料滑槽(7)一端倾斜靠近分离板(4)的上方，进料滑槽(7)与基板(1)保持30°～45°，然后将收粉槽(2)放置在基板(1)的表面，将波浪板(5)的一端固定在支架(3)上，波浪板(5)的另一端固定在收粉槽(2)上，波浪板(5)倾斜放置，且波浪板(5)形成的每一个凹槽对应组成收粉槽(2)的每一个矩形槽；
步骤2，将待分离的球形金属粉末从进料滑槽(7)中导入，然后通过步骤1设置的装置结构，待分离的球形金属粉末会由本征的流动性差异，依次沿着进料滑槽(7)、分离板(4)、波浪板(5)流动，最终流入收粉槽(2)，使得流速较快的待分离的球形金属粉末流入收粉槽(2)的后段，而异形颗粒则更倾向于流入粉槽(2)的前段；
步骤3，收集经步骤2收粉槽(2)内得到的分离后的金属粉末，重复步骤2，直至完全分离。
8.根据权利要求7所述的一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置的使用方法，其特征在于，所述步骤1中进料滑槽(7)与分离板(4)的距离保持50mm～100mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 710018 No. 45, Fengcheng Second Road, Xi'an Economic and Technological Development Zone, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Ouzhong Materials Technology Co.,Ltd. Address before: 710018 No. 45, Fengcheng Second Road, Weiyang District, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee before: XI'AN SINO-EURO MATERIALS TECHNOLOGIES Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |