CN111437993B - Slm成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置及方法，属于SLM成形辅助设备技术领域，包括进料料桶、筛分模块、控制模块、粉末分离模块、回收料桶以及气氛模块；筛分模块的上部通过第一管路与进料料桶连接，筛分模块的下部通过第二管路与粉末分离模块上部连接，气氛模块通过第三管路与筛分模块连接；粉末分离模块的下部通过第四管路连接有回收料桶，筛分作业开始前，控制模块控制气氛模块对筛分模块充气置换，待氧含量合格后，控制模块控制筛分模块和粉末分离模块启动筛分作业，本发明结构简单且分离效率高，实现了含钢粉和异种粉末的两种混合粉末自动化安全分离，实用性强，具有推广的价值和意义。

Description

SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置及方法
技术领域
本发明涉及SLM成形辅助设备技术领域，具体地，涉及一种SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置及方法。
背景技术
筛粉机作为SLM成形设备的辅助设备，其作用是对金属粉末进行筛滤、搅拌和均质化。其操作的金属粉末是可以从SLM成形设备回收来的粉末，以便除去其中的大颗粒物质；也可以是全新的粉末，用来除去其中粒径较大的成分。经过筛滤的金属粉末才能进行下一道工序，提供给SLM成形设备使用。
功能梯度材料越来越被重视，将材料分层，不同材料打印在不同层，就可以得到例如表面是耐磨、耐腐蚀的，内部是高强度、韧性好的结构。可以通过这种方式增强结构刚性同时减轻重量，在航空航天领域有很好的应用前景。
功能梯度材料SLM成形所需解决的一个关键问题就是粉末如何筛分，现有的筛粉机都是针对一种粉末进行筛分，未考虑两种粉末混合后筛分的问题。现有SLM成形设备配套的筛粉机主要是针对特定的一种粉末进行筛分，无法将含钢粉和异种粉末的两种混合金属粉末进行筛分。为了满足上述要求，业界需要实现满足功能梯度材料SLM成形粉末混合后的筛分装置，确保粉末能够不被相互污染。
专利文献CN109732080A公开了一种金属粉末筛粉装置，包括呈圆环状的筛粉装置主体，筛粉装置主体为塑料材质，筛粉装置主体上设有若干筛孔，筛孔均匀分布在所述筛粉装置主体上并贯穿所述筛粉装置主体的环壁，所述筛粉装置主体底部还设有均匀分布的若干筛槽，但该设计结构不合理。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置及方法。
根据本发明提供的一种SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置，包括进料料桶1、筛分模块2、控制模块5、粉末分离模块7、回收料桶9以及气氛模块11；
所述筛分模块2的上部通过第一管路21与进料料桶1连接，所述筛分模块2的下部通过第二管路22与粉末分离模块7上部连接，所述气氛模块11通过第三管路23与筛分模块2连接；
所述粉末分离模块7的下部通过第四管路24连接有回收料桶9；
所述控制模块5能够控制筛分模块2、粉末分离模块7、气氛模块11分别进入工作状态或停止状态。
优选地，所述筛分模块2包括电机3、超声波换能器4、筛网6以及筛粉机主体；
所述电机3、超声波换能器4都安装在筛粉机主体上，所述筛网6安装在筛粉机主体的底部，所述筛粉机主体的顶部通过第一管路21与进料料桶1连接；
所述控制模块5能够控制电机3、超声波换能器4的启动和停止。
优选地，所述粉末分离模块7包括分离桶以及磁场制造单元8；
所述磁场制造单元8沿分离桶的周向布置；
所述控制模块5能够控制磁场制造单元8进入工作状态或停止状态。
优选地，所述第一管路21、第二管路22、第四管路24分别采用波纹管并采用卡箍紧固；
所述第三管路23采用柔性管路连接。
优选地，所述气氛模块11中设置有测氧仪装置，能够实时监测筛分模块2中的氧含量并将检测信息传输给控制模块5。
优选地，所述第一管路21上设置有第一阀门31；
所述第二管路22上设置有第二阀门32；
所述第三管路23上设置有第三阀门33；
所述第四管路24上设置有第四阀门34；
所述控制模块5能够分别控制第一阀门31、第二阀门32、第三阀门33、第四阀门34打开或关闭。
优选地，所述筛粉机主体上设置有排气管路，所述排气管路上设置有第五阀门；
所述控制模块5能够控制第五阀门的打开与关闭。
根据本发明提供的一种SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分方法，包括如下步骤：
步骤1：筛分前，将待筛分的钢粉和异种粉末混合粉末装入进料料桶1中，控制模块5控制气氛模块11启动并进入工作状态，并通过第三管路23对筛分模块2充气置换，待筛分模块2内氧含量值到达规定数值以下后，打开第一阀门31；
步骤2：控制模块5控制筛分模块2和粉末分离模块7启动并进入工作状态，将待筛分的粉末筛分，过滤掉其中的大颗粒成分以及杂质，同时控制模块5控制第二阀门32、第四阀门34打开，符合粒度要求的颗粒进入到粉末分离模块7中；
步骤3：通过粉末分离模块7时钢粉被吸附到分离桶侧面，所述异种粉末通过第四管路24进入回收料桶9中；
步骤4：筛分完毕后，控制模块5控制第四阀门34关闭，更换回收料桶9，再打开第四阀门34，控制模块5控制粉末分离模块7进入停止状态，吸附的钢粉落入回收料桶9中。
优选地，其中，所述粉末分离模块7通过形成强大的磁场，将混合粉末中的钢粉吸附在分离桶的侧面而异种粉末落入到回收料桶9中实现筛分。
优选地，为了确保混合粉末彻底分离，将回收到回收料桶9中的异种粉末再次进行筛分，重复上述步骤1至步骤4。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明实现了将含钢粉和异种粉末的两种混合金属粉末进行筛分，满足了功能梯度材料SLM成形粉末混合后的筛分要求，确保粉末能够不被相互污染，结构简单，设计合理，解决了现有技术的不足，实用性强，具有推广的价值和意义。
2、本发明通过系统设定，控制模块5能够实现自动化控制，安全且分离效率高，分离质量高。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
图中示出：
Figure GDA0003324455800000031
Figure GDA0003324455800000041
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置，如图1所示，包括进料料桶1、筛分模块2、控制模块5、粉末分离模块7、回收料桶9以及气氛模块11；所述筛分模块2的上部通过第一管路21与进料料桶1连接，所述筛分模块2的下部通过第二管路22与粉末分离模块7上部连接，所述气氛模块11通过第三管路23与筛分模块2连接；所述粉末分离模块7的下部通过第四管路24连接有回收料桶9；所述控制模块5能够控制筛分模块2、粉末分离模块7、气氛模块11分别进入工作状态或停止状态。
进一步地，在一个优选例中，所述第一管路21、第二管路22、第四管路24分别采用波纹管并采用卡箍紧固；所述第三管路23采用柔性管路连接，例如软管。
应该指出的是，本发明中所述的异种粉末指的是不具有磁性的金属粉末。
具体地，如图1所示，所述筛分模块2包括电机3、超声波换能器4、筛网6以及筛粉机主体；所述电机3、超声波换能器4都安装在筛粉机主体上，所述筛网6安装在筛粉机主体的底部，所述筛粉机主体的顶部通过第一管路21与进料料桶1连接；所述筛分模块2在工作状态时控制模块5控制电机3、超声波换能器4启动，所述筛分模块2在停止状态时所述控制模块5控制电机3、超声波换能器4停止运转。
具体地，如图1所示，所述粉末分离模块7包括分离桶以及磁场制造单元8；所述磁场制造单元8沿分离桶的周向布置，所述控制模块5能够控制磁场制造单元8进入工作状态或停止状态；当粉末分离模块7通过控制模块5控制磁场制造单元8启动时进入工作状态并形成强大的磁场，将混合粉末中的钢粉吸附在分离桶的侧面而异种粉末由于重力的作用通过第四管路24落入到回收料桶9中实现筛分；在一个优选例中，所述分离桶采用金属材料。
具体地，如图1所示，所述筛粉机主体上设置有排气管路，所述排气管路上设置有第五阀门，所述控制模块5能够控制第五阀门的打开与关闭，为防止在工作过程中由于氧含量高发生粉尘爆炸事故，在筛分模块2工作前首先对筛分模块2中的氧气进行置换，在一个优选例中，气氛模块11能够输出氮气，氮气通过第三管路23进入筛分模块2对筛分模块2中的气体置换并通过排气管路将置换吹扫的气体排入大气，所述气氛模块11中设置有测氧仪装置，能够实时监测筛分模块2中的氧含量并将检测信息传输给控制模块5，当控制模块5接收到氧含量合格的信息时，控制气氛模块11停止工作，同时控制模块5控制第一阀门31、第三阀门33同时关闭，进行下一步的筛分作业，本发明通过系统设定，控制模块5能够实现自动化控制，安全且分离效率高，分离质量高。
具体地，如图1所示，所述第一管路21上设置有第一阀门31，所述第二管路22上设置有第二阀门32；所述第三管路23上设置有第三阀门33；所述第四管路24上设置有第四阀门34；所述控制模块5能够分别控制第一阀门31、第二阀门32、第三阀门33、第四阀门34的打开或关闭。
进一步地，在一个优选例中，所述第一阀门31、第二阀门32、第四阀门34都采用蝶阀；所述第三阀门33、第五阀门采用闸阀，第一阀门31、第二阀门32、第三阀门33、第四阀门34、第五阀门的执行机构采用气动或电动。
本发明中钢粉和异种粉末混合粉末分离的原理如下
筛分作业开始前，先将待筛分的钢粉和异种粉末混合粉末装入进料料桶1中，控制模块5控制气氛模块11启动并进入工作状态，同时控制模块5控制第五阀门、第三阀门33同时打开并通过第三管路23对筛分模块2充气置换，待筛分模块2内氧含量值到达规定数值以下后，控制模块5控制第五阀门、第三阀门33同时关闭并打开第一阀门31，控制模块5控制筛分模块2和粉末分离模块7启动并进入工作状态，将待筛分的粉末筛分，过滤掉其中的大颗粒成分以及杂质，同时控制模块5控制第二阀门32、第四阀门34打开，符合粒度要求的颗粒由于重力作用进入到粉末分离模块7中，通过粉末分离模块7时钢粉被吸附到分离桶侧面，所述异种粉末通过第四管路24进入回收料桶9中；
筛分完毕后，控制模块5控制第四阀门34关闭，更换回收料桶9，再打开第四阀门34，控制模块5控制粉末分离模块7进入停止状态，吸附的钢粉落入回收料桶9中，实现钢粉和异种粉末的分离，需要强调的是，为了确保混合粉末彻底分离，可以将回收到回收料桶9中的异种粉末再次放入进料料桶1中进行筛分，以达到分离的要求。
本发明实现了将含钢粉和异种粉末的两种混合金属粉末进行筛分，满足了功能梯度材料SLM成形粉末混合后的筛分要求，确保粉末能够不被相互污染，结构简单，设计合理，解决了现有技术的不足，实用性强，具有推广的价值和意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置，其特征在于，包括进料料桶(1)、筛分模块(2)、控制模块(5)、粉末分离模块(7)、回收料桶(9)以及气氛模块(11)；
所述筛分模块(2)的上部通过第一管路(21)与进料料桶(1)连接，所述筛分模块(2)的下部通过第二管路(22)与粉末分离模块(7)上部连接，所述气氛模块(11)通过第三管路(23)与筛分模块(2)连接；
所述粉末分离模块(7)的下部通过第四管路(24)连接有回收料桶(9)；
所述控制模块(5)能够控制筛分模块(2)、粉末分离模块(7)、气氛模块(11)分别进入工作状态或停止状态。
2.根据权利要求1所述的SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置，其特征在于，所述筛分模块(2)包括电机(3)、超声波换能器(4)、筛网(6)以及筛粉机主体；
所述电机(3)、超声波换能器(4)都安装在筛粉机主体上，所述筛网(6)安装在筛粉机主体的底部，所述筛粉机主体的顶部通过第一管路(21)与进料料桶(1)连接；
所述控制模块(5)能够控制电机(3)、超声波换能器(4)的启动和停止。
3.根据权利要求1所述的SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置，其特征在于，所述粉末分离模块(7)包括分离桶以及磁场制造单元(8)；
所述磁场制造单元(8)沿分离桶的周向布置；
所述控制模块(5)能够控制磁场制造单元(8)进入工作状态或停止状态。
4.根据权利要求1所述的SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置，其特征在于，所述第一管路(21)、第二管路(22)、第四管路(24)分别采用波纹管并采用卡箍紧固；
所述第三管路(23)采用柔性管路连接。
5.根据权利要求1所述的SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置，其特征在于，所述气氛模块(11)中设置有测氧仪装置，能够实时监测筛分模块(2)中的氧含量并将检测信息传输给控制模块(5)。
6.根据权利要求1所述的SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置，其特征在于，所述第一管路(21)上设置有第一阀门(31)；
所述第二管路(22)上设置有第二阀门(32)；
所述第三管路(23)上设置有第三阀门(33)；
所述第四管路(24)上设置有第四阀门(34)；
所述控制模块(5)能够分别控制第一阀门(31)、第二阀门(32)、第三阀门(33)、第四阀门(34)打开或关闭。
7.根据权利要求2所述的SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分装置，其特征在于，所述筛粉机主体上设置有排气管路，所述排气管路上设置有第五阀门；
所述控制模块(5)能够控制第五阀门的打开与关闭。
8.一种SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：筛分前，将待筛分的钢粉和异种粉末混合粉末装入进料料桶(1)中，控制模块(5)控制气氛模块(11)启动并进入工作状态，并通过第三管路(23)对筛分模块(2)充气置换，待筛分模块(2)内氧含量值到达规定数值以下后，打开第一阀门(31)；
步骤2：控制模块(5)控制筛分模块(2)和粉末分离模块(7)启动并进入工作状态，将待筛分的粉末筛分，过滤掉其中的大颗粒成分以及杂质，同时控制模块(5)控制第二阀门(32)、第四阀门(34)打开，符合粒度要求的颗粒进入到粉末分离模块(7)中；
步骤3：通过粉末分离模块(7)时钢粉被吸附到分离桶侧面，所述异种粉末通过第四管路(24)进入回收料桶(9)中；
步骤4：筛分完毕后，控制模块(5)控制第四阀门(34)关闭，更换回收料桶(9)，再打开第四阀门(34)，控制模块(5)控制粉末分离模块(7)进入停止状态，吸附的钢粉落入回收料桶(9)中。
9.根据权利要求8所述的SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分方法，其特征在于，其中，所述粉末分离模块(7)通过形成强大的磁场，将混合粉末中的钢粉吸附在分离桶的侧面而异种粉末落入到回收料桶(9)中实现筛分。
10.根据权利要求8所述的SLM成形用的钢粉和异种粉末混合后的筛分方法，其特征在于，为了确保混合粉末彻底分离，将回收到回收料桶(9)中的异种粉末再次进行筛分，重复步骤1至步骤4。
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