CN110389084A - 一种用于测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不同温度下对粉体流动性进行测量的装置，主要包括：底座单元、微波加热单元、滚筒单元、传动单元、控制单元、观测单元、充气单元；所述的底座单元承托整个装置；所述的微波加热单元连接滚筒单元加热粉体；所述的滚筒单元用于放置粉体；所述的传动单元连接滚筒单元提供动力；所述的控制单元包括PLC调温系统、调速器，PLC调温系统连接所述微波加热单元中的磁控管，调速器接入电机；所述观测单元包括高速摄像机、无线红外测温探头；所述充气单元接入滚筒末端。本发明结构简单、操作方便，能实现滚筒内部粉体均匀加热，且能模拟惰性气体环境，可以更好实验模拟SLS成形环境下对粉体流动性开展测试研究。
Description
技术领域
本发明属于粉体测量领域，具体涉及一种不同温度下粉体流动性测试的滚筒装置。
背景技术
增材制造俗称3D打印，它集成了数字化技术、激光技术、材料加工与成型技术等现代高科技成果。相比于传统制造业制造方式而言，增材制造实现了零件结构的复杂化、整体化和轻量化制造，被称为当今制造业的一场革命。
选择性激光烧结（SLS）是一种基于增材制造技术的典型工艺。SLS通过铺粉机构和送粉机构以及辊筒完成分体的输送与铺平，然后用红外激光作为热源，对粉末层进行分层选择性扫描处理，从而使粉末材料烧结成形。在成形过程中，铺粉工艺是一个十分重要的环节。铺覆出均匀、无缺陷且具有较高密度的粉末层是能顺利进行烧结的前提条件之一，粉体流动性越好，铺粉质量越高，最终成型件的尺寸精度、力学性能、结构稳定性等性能就越好。
粉体流动性是影响铺粉质量的一个重要指标。目前，表征粉体流动性的方法主要有休止角法、粒度分布、剪切法、Carr流动性指数法等。现有传统的测量粉体流动性的装置大多是在常温下测量粉体某种单一参数，再综合数据分析粉体的流动性。部分已有的可测量多温度下粉体流动性的装置也有着一些不足之处：如“一种不同温度下测量粉体流动性的环形滚筒装置”（CN 205103123U），使用安装在筒壁上的电阻加热棒对粉体进行加热，这种加热方式易使滚筒内部粉末加热不均匀，无法对温度进行准确地控制；以及“不同温度下对粉体流动性进行测量的装置和方法”（CN 104483236A），该装置通过漏斗注入粉末，并安装有电加热器和粉体搅拌器，但这种测量方法粉体加热时间较长、加热不均匀，且缺乏SLS成形中的惰性气体模拟环境。
发明内容
为解决上述技术问题，即现有粉体流动性测试装置的加热环节需通过粉体间的热量来逐层传递，存在粉体间具有一定的温度梯度且温度控制精度不高等问题，本发明提供了一种结构简单、操作方便、能实现粉体均匀加热的滚筒装置。
本发明专利采用的技术方案是：一种用于测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：包括底座单元、微波加热单元、滚筒单元、传动单元、控制单元、观测单元和充气单元；所述底座单元用于承托整个装置；所述微波加热单元包括磁控管、波导、微波腔；所述滚筒单元包括滚筒、端盖、高温玻璃、垫圈、轴承支撑座、旋转轴；所述滚筒用于放置粉体，其一端通过螺纹与端盖紧固，且夹有垫圈增加摩擦力；所述滚筒的另一端通过螺钉与旋转轴相连；所述高温玻璃通过玻璃胶粘连在端盖内孔处；所述轴承支撑座固定在底座单元上，并与旋转轴配合安装后对滚筒起支撑作用；所述传动单元包括电机、大带轮、小带轮、同步带；所述电机安装在底座单元上；所述小带轮安装于电机输出轴端；大带轮安装于旋转轴上；两带轮之间使用同步带进行传动；所述控制单元包括PLC调温系统、调速器；所述PLC调温系统连接所述微波加热单元中的磁控管；所述调速器接入电机；所述观测单元包括高速摄像机、无线红外测温探头；所述高速摄像机放置在高温玻璃正前方；所述无线红外测温探头粘贴在高温玻璃内壁中心处；所述充气单元接入滚筒末端。
上述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：通过调速器对电机的转速进行实时调控，使滚筒内粉末呈滚落式运动；所述滚筒转速范围为0~450r/min，转速控制精度不低于0.5r/min。
上述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述高温玻璃内壁粘贴有无线红外测温探头，并向PLC调温系统的无线接收端输出信号。
上述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述底座单元上安装有智能PID温控仪，并向PLC调温系统输出继电器通断信号。
上述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述微波加热滚筒装置的温度控制范围为0~300℃，温度控制精度为0.5℃。
上述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：通过放置在高温玻璃正前方的高速摄像机拍摄粉体在滚筒内的流动情况，并且通过流动形成的崩落角表达粉体流动性。
上述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述传动单元依靠同步带进行传动，传动比为1:2。
上述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述旋转轴为空心轴，且旋转轴的末端连接充气单元，并使用O型圈进行密封固定，用于向滚筒内部充入惰性气体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明结构简单、操作方便、能实现滚筒内部粉体均匀加热，使粉体温度平稳上升，且能模拟惰性气体环境，可以更好的对SLS成形环境下粉体的流动性进行测试。
附图说明
图1为本发明的结构轴侧图。
图2为本发明的主视图。
图3是加热装置的PLC控制程序图。
图中，1—底座单元，2—微波加热单元，31—滚筒，32—端盖，33—高温玻璃，34—垫圈，35—轴承支撑座，36—旋转轴，41—电机，42—大带轮，43—小带轮，44—同步带，51—PLC调温系统，52—调速器，61—高速摄像机，62—无线红外测温探头,7—充气单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示，本发明包括底座单元1，微波加热单元2，滚筒31，端盖32，高温玻璃33，垫圈34，轴承支撑座35，旋转轴36，电机41，大带轮42，小带轮43，同步带44，PLC调温系统51，调速器52，高速摄像机61，无线红外测温探头62，充气单元7。所述的底座单元1对整体装置起支撑作用；所述的微波加热单元包括磁控管、波导、微波腔；所述滚筒31一端通过螺纹与端盖32紧固，且夹有垫圈34增加摩擦力；所述滚筒31另一端通过螺钉与旋转轴36相连；所述高温玻璃33通过玻璃胶粘连在端盖32中心孔内，方便实验观察；所述轴承支撑座35通过半圆头螺栓固定在底座单元1上，并与旋转轴36配合安装后对滚筒31起支撑作用；所述电机41通过半圆头螺栓安装在底座单元1上，电机输出轴端安装小带轮43，旋转轴36轴端安装大带轮42，同步带44与两带轮啮合传动；所述PLC调温系统51连接所述微波加热单元2中的磁控管；所述调速器安装在底座单元1上，连接电机41调控电机转速；所述高速摄像机61放置在高温玻璃33正前方，所述无线红外测温探头62粘贴在高温玻璃33内壁中心处；所述充气单元7接入滚筒31中心通孔处，并以O型圈进行密封固定；
（1）将端盖32拧下，将待测粉体以小勺送入滚筒内部，当注入量达到测量标准量后，将端盖32重新拧紧；
（2）当实验进行时，在PLC调温系统51中输入目标温度值，装置会在温度达到该值后保持在目标温度附近；
（3）卸料时，先将端盖32拧下，用小勺将粉体取出，对于部分粘连在筒壁上的粉体，可用毛刷进行清理；卸料完毕后，装回端盖32。
Claims (8)
1.一种用于测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：包括底座单元、微波加热单元、滚筒单元、传动单元、控制单元、观测单元和充气单元；所述底座单元用于承托整个装置；所述微波加热单元包括磁控管、波导、微波腔；所述滚筒单元包括滚筒、端盖、高温玻璃、垫圈、轴承支撑座、旋转轴；所述滚筒用于放置粉体，其一端通过螺纹与端盖紧固，且夹有垫圈增加摩擦力；所述滚筒的另一端通过螺钉与旋转轴相连；所述高温玻璃通过玻璃胶粘连在端盖内孔处；所述轴承支撑座固定在底座单元上，并与旋转轴配合安装后对滚筒起支撑作用；所述传动单元包括电机、大带轮、小带轮、同步带；所述电机安装在底座单元上；所述小带轮安装于电机输出轴端；大带轮安装于旋转轴上；两带轮之间使用同步带进行传动；所述控制单元包括PLC调温系统、调速器；所述PLC调温系统连接所述微波加热单元中的磁控管；所述调速器接入电机；所述观测单元包括高速摄像机、无线红外测温探头；所述高速摄像机放置在高温玻璃正前方；所述无线红外测温探头粘贴在高温玻璃内壁中心处；所述充气单元接入滚筒末端。
2.根据权利要求1所述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：通过调速器对电机的转速进行实时调控，使滚筒内粉末呈滚落式运动；所述滚筒转速范围为0~450r/min，转速控制精度不低于0.5r/min。
3.根据权利要求1所述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述高温玻璃内壁粘贴有无线红外测温探头，并向PLC调温系统的无线接收端输出信号。
4.根据权利要求1所述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述底座单元上安装有智能PID温控仪，并向PLC调温系统输出继电器通断信号。
5.根据权利要求1所述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述微波加热滚筒装置的温度控制范围为0~300℃，温度控制精度为0.5℃。
6.根据权利要求1所述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：通过放置在高温玻璃正前方的高速摄像机拍摄粉体在滚筒内的流动情况，并且通过流动形成的崩落角表达粉体流动性。
7.根据权利要求1所述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述传动单元依靠同步带进行传动，传动比为1:2。
8.根据权利要求1所述的测量不同温度下粉体流动性的微波加热滚筒装置，其特征是：所述旋转轴为空心轴，且旋转轴的末端连接充气单元，并使用O型圈进行密封固定，用于向滚筒内部充入惰性气体。
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