CN110711858A - 一种铁基中间合金粉末球化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁基中间合金粉末球化装置，包括送粉机构、锥形碳棒、球化反应仓、等离子弧喷枪和弧长调节机构，所述送粉机构置于球化反应仓顶部的中央并延伸至球化反应仓的内部，且弧长调节机构置于送粉机构正下方的球化反应仓内部的中央；所述弧长调节机构包括固定座、定位座、旋转升降座、螺杆和双向电机。所述送粉机构包括料斗、调速电机、送粉腔、分散腔和多孔分散盘。本发明通过采用送粉机构、锥形碳棒、球化反应仓、等离子弧喷枪和弧长调节机构，能有效在送粉过程中进行有序输入，增加了粉末的分散性，避免了粉末在输入过程中产生团结的现象，以便下落的粉末均匀受热，提高了合金粉末的球化效率。

Description

一种铁基中间合金粉末球化装置

技术领域

本发明涉及金属材料处理领域，具体的涉及一种铁基中间合金粉末球化装置。

背景技术

中间合金粉是指含有一种或多种浓度较高的元素的合金粉末，与基体粉末混合烧结后达到所要求的最终成分，可以用作表面熔覆强化的成分，来调整合金化，在表面熔化技术中应用广泛；但由于多数中间合金易氧化，类似钛铁合金粉末和锰铁合金粉末，因此会造成中间合金熔炼困难的问题，而常规的气雾化制粉技术，在制备此类中间合金粉末时存在熔炼难度大、气氛保护成本高的问题。

射频等离子球化技术是一种新的粉末球化技术，通过射频等离子的高温焰流介质的可控性，将形状不规则粉末在等离子焰流内加热成为半固态颗粒，随后在惰性气氛或水中快速冷却凝固成为球形颗粒；经等离子球化处理后的粉末形貌主要以球状为主，这种球状粉末具有较好的流动性和表面性能，有利于消除粉末压制坯件的孔隙，从而显著提高粉末冶金产品的密度和力学性能；等离子球化除改善粉末表面形貌外，还可有效提高粉末的纯度，因此该方法常用于纯金属、合金及各种陶瓷粉末的球化处理。

但是由于射频等离子球化设备的价格昂贵，因此该设备的生产成本较高，难以普及推广；同时该装置在送粉时的分散性能差，易使得粉末集中，造成送粉过程中粉末产生无序输入，易导致粉末团聚、受热不均、球化效率低等问题，而且现有的球化装置在对粉末进行球化后，得到的球化粉末无法完全保证其自身的完整度，仍存在形状不均的现象。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种铁基中间合金粉末球化装置，能有效在送粉过程中进行有序输入，增加粉末的分散性，避免粉末团结的现象，能有效提高粉末的均匀受热，增加合金粉末的球化效率，同时能有效提高球化粉末自身的完整度，保证粉末颗粒形状的均匀性。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种铁基中间合金粉末球化装置，包括送粉机构、锥形碳棒、球化反应仓、等离子弧喷枪和弧长调节机构，所述送粉机构置于球化反应仓顶部的中央并延伸至球化反应仓的内部，且球化反应仓两端的上部均连接有冷却气进气口，所述冷却气进气口下方的球化反应仓上均连接有冷却气出气口，且弧长调节机构置于送粉机构正下方的球化反应仓内部的中央，所述弧长调节机构下方球化反应仓的内部固定有锥形座，锥形座外侧的上部均匀安装有滚轮，且滚轮均延伸至反应仓内壁上设有的环形槽内部，滚轮与环形槽滑动连接，所述锥形座下方球化反应仓内部的底端固定有废料箱，废料箱内部的中央安装有驱动电机，且驱动电机的输出端与锥形座的底部固定连接，所述锥形座的侧壁中介均匀设有弧形窝状通道，弧形窝状通道绕锥形座侧壁呈顺时针向下设置，弧形窝状通道之间均通过碎料通道相连通，且碎料通道的底端均与废料箱相连通；

所述弧长调节机构包括固定座、定位座、旋转升降座、螺杆和双向电机，且固定座的顶部连接有定位座，所述固定座内部中央的上下两端均转动连接有第二梯形齿轮，且第二梯形齿轮之间螺旋贯穿有螺杆，所述螺杆的底端延伸至固定座的底端，螺杆的顶端延伸至固定座的顶部并固定有旋转升降座，且旋转升降座的中央固定有锥形碳棒，锥形碳棒的顶端贯穿定位座的中央并延伸至定位座顶部，所述固定座内部螺杆的一侧安装有双向电机，双向电机的输出端安装有第一梯形齿轮，且第一梯形齿轮的上下两端均与2个第二梯形齿轮相互啮合。

具体地，所述送粉机构包括料斗、调速电机、送粉腔、分散腔和多孔分散盘，且分散腔固定于球化反应仓顶部的中央，所述分散腔的上方连接有送粉腔，送粉腔的顶部连接有料斗，且送粉腔的两端分别与料斗和分散腔相连通，所述送粉腔的一侧安装有调速电机，调速电机的输出端贯穿送粉腔的内部，且送粉腔内部调速电机的输出轴上安装有送粉轮，送粉轮的外侧沿其圆周方向均匀设有窝口，所述分散腔的底端安装有多孔分散盘，多孔分散盘的中央设有通孔，且通孔的外侧均匀间隔设置有4个第一分散孔和4个第二分散孔，所述分散腔内部的中央安装有等离子弧喷枪，等离子弧喷枪的燃弧端贯穿通孔并延伸至多孔分散盘的下方，且多孔分散盘下方等离子弧喷枪的燃弧端外侧安装有测距传感器。

具体地，所述锥形碳棒的直径为10～15mm。

具体地，所述锥形座侧壁与反应仓侧壁之间的夹角为4～8°。

具体地，所述弧形窝状通道靠近锥形座内壁的孔径为弧形窝状通道靠近锥形座外壁孔径的1.5～2倍，且弧形窝状通道的最小孔径为合金粉末的目标粒径。

具体地，所述碎料通道的直径为弧形窝状通道最小直径的0.5～0.8倍。

具体地，所述第一分散孔和第二分散孔的孔径分别为待处理合金粉末粒径的2倍和4倍。3.有益效果

(1)本发明通过采用调速电机、送粉腔和送粉轮，有效便于装置根据加工需求限定调速电机的工作速度，从而有效控制送粉轮的送分量和送粉速度，便于装置有序定量的输入待加工的合金粉末，有效增加装置的适用性。

(2)本发明通过采用多孔分散盘，有效通过多孔分散盘上均匀间隔设置的第一分散孔和第二分散孔打散粉末，有效使得不规则形状的代加工粉末均可以有效分散，避免合金粉末在输入的过程中出现团结的现象，有效增加合金粉末的分散性，便于下落的每一粒待加工合金粉末都可以均匀受热，从而有效提升合金粉末的球化效果。

(3)本发明通过采用锥形碳棒和等离子弧喷枪，有效使得锥形碳棒做为负极，等离子弧喷枪做为正极，使得电弧启动过程中，通过定速旋转的碳棒将粉末进行打散，进一步增加合金粉末的分散性，有效使得分散粉末通过等离子燃弧，促进了合金粉末的高效受热，从而达到提升合金粉末球化效率的目的。

(4)本发明通过采用测距传感器和弧长调节机构，有效通过测距传感器感应等离子弧喷枪弧长与锥形碳棒之间间距，从而使得双向电机带动锥形碳棒旋转上升或下降，有效使得装置根据弧长变化量给进适量的锥形碳棒，以保证等离子弧的弧长形成定值，避免了锥形碳棒自身产生消耗后对合金粉末分散性的影响，从而有效保证合金粉末的分散性。

(5)本发明通过采用锥形座、保护气氛、绕锥形座侧壁呈顺时针向下设置的弧形窝状通道、驱动电机和冷却气体冲击，配以合适的加工温度，使得装置内部每一颗合金粉末在自由落体过程中都可以均匀受热，下落的合金粉末通过冷却气体冲击到锥形座的内壁上，使得合金粉末在冷却气体的冲击下，进入弧形窝状通道中，同时驱动电机带动锥形座逆时针旋转，增加弧形窝状通道侧壁与合金粉末接触力，进而推动合金粉末在弧形窝状通道内部进行充分滚动，使得未完全呈球状的形状不完全规则的粉末滚圆成完整的球体后，落入锥形座外侧的反应仓中，有效提高了加工后合金粉末的球度，从而保证了球化后合金粉末的完整度和圆润度，进一步提高了合金粉末的球化效率。

综上，本发明所涉及的一种铁基中间合金粉末球化装置，能有效在送粉过程中进行有序输入，增加了粉末的分散性，避免了粉末出现团结的现象，通过采用直径为10mm的锥形碳棒和等离子弧喷枪进行等离子燃弧，有效促进了合金粉末高效受热，并通过弧长调节机构自动调节弧长与碳棒燃弧间距，避免了碳棒损耗带来的等离子不稳定现象，从而使得粉末均匀受热，增加了合金粉末的球化效率，提高了球化粉末自身的球度和完整度，保证了粉末颗粒形状的均匀性。

附图说明

图1为本发明的球化装置内部结构示意图；

图2为本发明的多孔分散盘结构示意图；

图3为本发明的送粉轮侧视结构示意图；

图4为本发明的送粉轮俯视结构示意图；

图5为本发明的弧长调节机构侧剖结构示意图；

图6为本发明的锥形座侧壁局部放大结构示意图；

图7为本发明的锥形座与废料箱连接结构示意图。

附图标记：1、料斗；2、调速电机；3、送粉腔；4、分散腔；5、多孔分散盘；6、锥形碳棒；7、固定座；8、锥形座；9、球化反应仓；10、送粉轮；11、测距传感器；12、等离子弧喷枪；13、定位座；14、冷却气进气口；15、旋转升降座；16、螺杆；17、冷却气出气口；18、废料箱；19、通孔；20、第一分散孔；21、第二分散孔；22、窝口；23、双向电机；24、第一梯形齿轮；25、第二梯形齿轮；26、弧形窝状通道；27、碎料通道；28、滚轮；29、驱动电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种铁基中间合金粉末球化装置，包括送粉机构、锥形碳棒6、球化反应仓9、等离子弧喷枪12和弧长调节机构，送粉机构置于球化反应仓9顶部的中央并延伸至球化反应仓9的内部，且球化反应仓9两端的上部均连接有冷却气进气口14，冷却气进气口14下方的球化反应仓9上均连接有冷却气出气口17，且弧长调节机构置于送粉机构正下方的球化反应仓9内部的中央，弧长调节机构下方球化反应仓9的内部固定有锥形座8，锥形座8外侧的上部均匀安装有滚轮28，且滚轮28均延伸至反应仓9内壁上设有的环形槽内部，滚轮28与环形槽滑动连接，锥形座8侧壁与反应仓9侧壁之间的夹角为5°锥形座8下方球化反应仓9内部的底端固定有废料箱18，废料箱18内部的中央安装有驱动电机29，且驱动电机29的输出端与锥形座8的底部固定连接，锥形座8的侧壁中介均匀设有弧形窝状通道26，弧形窝状通道26绕锥形座8侧壁呈顺时针向下设置，弧形窝状通道26之间均通过碎料通道27相连通，碎料通道27的直径为弧形窝状通道26最小直径的0.5倍，便于打磨后的粉末碎料通过碎料通道27导出，避免弧形窝状通道26内部碎料堆积，且碎料通道27的底端均与废料箱18相连通，弧形窝状通道26靠近锥形座8内壁的孔径为弧形窝状通道26靠近锥形座8外壁孔径的1.5倍，且弧形窝状通道26的最小孔径为合金粉末的目标粒径，便于通过弧形窝状通道26有效对球化后的合金粉末进行打磨，增加粉末的球化效率，从而提高球化后合金粉末的完整度和圆润度；

弧长调节机构包括固定座7、定位座13、旋转升降座15、螺杆16和双向电机23，且固定座7的顶部连接有定位座13，固定座7内部中央的上下两端均转动连接有第二梯形齿轮25，且第二梯形齿轮25之间螺旋贯穿有螺杆16，螺杆16的底端延伸至固定座7的底端，螺杆16的顶端延伸至固定座7的顶部并固定有旋转升降座15，固定座7的上下端的中央以及第二梯形齿轮25的中央均设有与螺杆16相互配合的螺纹孔，便于螺杆16在固定座7内部升降，便于调节旋转升降座15的加工高度，便于装置进行加工，通过且旋转升降座15的中央固定有锥形碳棒6，锥形碳棒6的顶端贯穿定位座13的中央并延伸至定位座13顶部，锥形碳棒6的直径为10mm，固定座7内部螺杆16的一侧安装有双向电机23，双向电机23的输出端安装有第一梯形齿轮24，且第一梯形齿轮24的上下两端均与2个第二梯形齿轮25相互啮合；

送粉机构包括料斗1、调速电机2、送粉腔3、分散腔4和多孔分散盘5，且分散腔4固定于球化反应仓9顶部的中央，分散腔4的上方连接有送粉腔3，送粉腔3的顶部连接有料斗1，且送粉腔3的两端分别与料斗1和分散腔4相连通，送粉腔3的一侧安装有调速电机2，调速电机2的输出端贯穿送粉腔3的内部，且送粉腔3内部调速电机2的输出轴上安装有送粉轮10，送粉轮10的外侧沿其圆周方向均匀设有窝口22，分散腔4的底端安装有多孔分散盘5，多孔分散盘5的中央设有通孔19，且通孔19的外侧均匀间隔设置有4个第一分散孔20和4个第二分散孔21，第一分散孔20和第二分散孔21的孔径分别为待处理合金粉末粒径的2倍和4倍，便于待处理粉末在重力作用下下落时，有效通过不同孔径的第一分散孔20和第二分散孔21进行分散，提高粉末的分散率，避免粉末团结的现象，有效保证每一粒粉末都可以均匀受热，从而提高球化效率，分散腔4内部的中央安装有等离子弧喷枪12，等离子弧喷枪12的燃弧端贯穿通孔19并延伸至多孔分散盘5的下方，且多孔分散盘5下方等离子弧喷枪12的燃弧端外侧安装有测距传感器11。

工作原理：使用时，首先接通外接电源，控制双向电机23工作并带动第一梯形齿轮24转动，使得第一梯形齿轮24咬合第二梯形齿轮25转动，带动螺杆16旋转并驱动升降座15以及锥形碳棒6上升，再通过测距传感器11感应锥形碳棒6与等离子弧喷枪12之间间距，直至锥形碳棒6顶部与等离子弧喷枪12底端间距达到加工需求后停止，然后将保护气氛通入球化反应仓9中，保持保护气氛的流量为12L/min，压力为0.5MPa，再将等离子弧喷枪12引燃，使得等离子弧喷枪12产生电弧弧焰和等离子气体，控制等离子气的流量为1.5L/min，压力为0.3MPa，保持电弧弧焰的温度为4000℃，接着将硼铁粉末加入到料斗1中，控制调速电机2工作并带动球化反应仓9转动，使得合金粉末通过窝口22定量输送到分散腔4的内部，保持合金粉末的送粉速度恒定在150g/min，此时注入的合金粉末通过分散腔4底端多孔分散盘5上的第一分散孔20和第二分散孔21均匀分散后，输入到球化反应仓9的内部，同时控制测距传感器11和双向电机23通电工作，通过测距传感器11感应等离子弧喷枪12弧长与锥形碳棒6之间间距，使得测距传感器11感应到锥形碳棒6开始烧结变短后，控制双向电机23带动锥形碳棒6定速旋转上升，对合金粉末进行等离子弧粉末球化，球化过程中，保持球化反应仓9中的空气为0Mpa，并将温度为5℃，流量为80L/min的惰性气体作为冷却气体由冷却气进气口14通入球化反应仓9中，并使得驱动电机29带动锥形座8逆时针转动，以便球化后的合金粉末被冷却后冲向旋转的锥形座8的侧壁上时，能有效通过锥形座8侧壁的弧形窝状通道26对合金粉末进行充分打磨，最终使得成型后的颗粒完整、粒径均匀的圆润合金粉末落到锥形座8外侧的球化反应仓9中，待加工完全结束后，通过最下方的出料管将球化完成的合金粉末取出，进行力度筛选后检测，得到球化完成的铁基中间合金粉末。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种铁基中间合金粉末球化装置，包括送粉机构、锥形碳棒(6)、球化反应仓(9)、等离子弧喷枪(12)和弧长调节机构，其特征在于：所述送粉机构置于球化反应仓(9)顶部的中央并延伸至球化反应仓(9)的内部，且球化反应仓(9)两端的上部均连接有冷却气进气口(14)，所述冷却气进气口(14)下方的球化反应仓(9)上均连接有冷却气出气口(17)，且弧长调节机构置于送粉机构正下方的球化反应仓(9)内部的中央，所述弧长调节机构下方球化反应仓(9)的内部固定有锥形座(8)，锥形座(8)外侧的上部均匀安装有滚轮(28)，且滚轮(28)均延伸至反应仓(9)内壁上设有的环形槽内部，滚轮(28)与环形槽滑动连接，所述锥形座(8)下方球化反应仓(9)内部的底端固定有废料箱(18)，废料箱(18)内部的中央安装有驱动电机(29)，且驱动电机(29)的输出端与锥形座(8)的底部固定连接，所述锥形座(8)的侧壁中介均匀设有弧形窝状通道(26)，弧形窝状通道(26)绕锥形座(8)侧壁呈顺时针向下设置，弧形窝状通道(26)之间均通过碎料通道(27)相连通，且碎料通道(27)的底端均与废料箱(18)相连通；

所述弧长调节机构包括固定座(7)、定位座(13)、旋转升降座(15)、螺杆(16)和双向电机(23)，且固定座(7)的顶部连接有定位座(13)，所述固定座(7)内部中央的上下两端均转动连接有第二梯形齿轮(25)，且第二梯形齿轮(25)之间螺旋贯穿有螺杆(16)，所述螺杆(16)的底端延伸至固定座(7)的底端，螺杆(16)的顶端延伸至固定座(7)的顶部并固定有旋转升降座(15)，且旋转升降座(15)的中央固定有锥形碳棒(6)，锥形碳棒(6)的顶端贯穿定位座(13)的中央并延伸至定位座(13)顶部，所述固定座(7)内部螺杆(16)的一侧安装有双向电机(23)，双向电机(23)的输出端安装有第一梯形齿轮(24)，且第一梯形齿轮(24)的上下两端均与2个第二梯形齿轮(25)相互啮合。

2.根据权利要求1所述的一种铁基中间合金粉末球化装置，其特征在于，所述送粉机构包括料斗(1)、调速电机(2)、送粉腔(3)、分散腔(4)和多孔分散盘(5)，且分散腔(4)固定于球化反应仓(9)顶部的中央，所述分散腔(4)的上方连接有送粉腔(3)，送粉腔(3)的顶部连接有料斗(1)，且送粉腔(3)的两端分别与料斗(1)和分散腔(4)相连通，所述送粉腔(3)的一侧安装有调速电机(2)，调速电机(2)的输出端贯穿送粉腔(3)的内部，且送粉腔(3)内部调速电机(2)的输出轴上安装有送粉轮(10)，送粉轮(10)的外侧沿其圆周方向均匀设有窝口(22)，所述分散腔(4)的底端安装有多孔分散盘(5)，多孔分散盘(5)的中央设有通孔(19)，且通孔(19)的外侧均匀间隔设置有4个第一分散孔(20)和4个第二分散孔(21)，所述分散腔(4)内部的中央安装有等离子弧喷枪(12)，等离子弧喷枪(12)的燃弧端贯穿通孔(19)并延伸至多孔分散盘(5)的下方，且多孔分散盘(5)下方等离子弧喷枪(12)的燃弧端外侧安装有测距传感器(11)。

3.根据权利要求1所述的一种铁基中间合金粉末球化装置，其特征在于，所述锥形碳棒(6)的直径为10～15mm。

4.根据权利要求1所述的一种铁基中间合金粉末球化装置，其特征在于，所述锥形座(8)侧壁与反应仓(9)侧壁之间的夹角为4～8°。

5.根据权利要求4所述的一种铁基中间合金粉末球化装置，其特征在于，所述弧形窝状通道(26)靠近锥形座(8)内壁的孔径为弧形窝状通道(26)靠近锥形座(8)外壁孔径的1.5～2倍，且弧形窝状通道(26)的最小孔径为合金粉末的目标粒径。

6.根据权利要求5所述的一种铁基中间合金粉末球化装置，其特征在于，所述碎料通道(27)的直径为弧形窝状通道(26)最小直径的0.5～0.8倍。

7.根据权利要求2所述的一种铁基中间合金粉末球化装置，其特征在于，所述第一分散孔(20)和第二分散孔(21)的孔径分别为待处理合金粉末粒径的2倍和4倍。

Images