CN112742548A - 一种复合超声振动搅拌球磨设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合超声振动搅拌球磨设备，包括外壳体、球磨罐、固定架和传动机构，球磨罐内部设有超声振动搅拌爪和球形超声振荡器。本发明通过添加超声振荡器带动罐体产生高频振荡，能有效减少粉末在球磨过程中在罐体表面的附着，改善纳米颗粒的分布情况；设置超声振动搅拌爪，提高了球磨过程中粉末混合的均匀度，有效改善粉末的分布情况，同时将球磨过程中的自团聚纳米颗粒打散，有效提高粉末的混合效果，从而得到更加优质的粉末，提高粉末的粒度均匀性。

Description

一种复合超声振动搅拌球磨设备及使用方法

技术领域

本发明涉及一种复合超声振动搅拌球磨设备及使用方法，涉及复合粉末混合与制备技术，特别是用于制备激光熔覆粉材技术领域。

背景技术

激光熔覆技术是利用激光照射提供热源同时熔化粉末材料与基体表面，使其快速凝固后形成与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而改善基体材料表面的耐磨、抗冲蚀、耐腐蚀等性能的工艺方法。同时，激光熔覆技术也是一种重要的增材再制造修复技术，已应用到航空航天、矿山装备、海洋装备、汽车制造等行业。粉材制备是激光熔覆技术的关键环节之一，采用机械球磨法可以实现不同粒度、不同种类粉材的混合与制备。机械球磨法就是需使用专用的球磨设备即球磨机进行粉末混合的制备方法。球磨机是利用高速旋转的过程中磨罐内磨球的高速碰撞挤压达到混合研磨粉末的设备，是进行小样制备、细磨混合、纳米材料分散及小批量生产高新技术材料等操作或研究中必不可少的装置。目前市场上的球磨机主要是行星式球磨机，主要用于金属、非金属、有机物等粉末的粉碎、研磨和分散，特别适用于实验室的研究。行星式球磨机的工作原理是利用电机带动安装有磨罐的基座分别做水平方向和竖直方向的旋转运动，以实现球磨罐的全方位运动，以达到充分的研磨和分散粉末的作用。

机械球磨法的具体过程为将需要混合的粉末原料放入球磨设备的球磨罐中，加入球磨介质(一般为无水乙醇等介质)，放入一定粒径配比的磨球，烘干后得到确定粉末配比的混合粉末。球磨罐中的混合粉末在球磨机的高速旋转下，磨球相互碰撞挤压，对物料产生强力剪切、冲击、碾压作用，达到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的。在研磨的过程中，由于磨球的挤压碰撞作用，混合粉末中粒径较小的颗粒被挤压嵌入粒径较大的粉末颗粒表面，球磨结束后将物料取出干燥，得到具有新性能的复合粉末。

目前现有的行星式球磨机在球磨粉末的过程中，在球磨罐中粉末浆料易出现粘壁、粘底等问题，并且球磨后细微粉末颗粒在浆料中易团聚，从而影响了粉末球磨混合的均匀性和混合粉末的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在球磨设备制备热喷涂、激光熔覆用粉末时的不足的缺陷，提供一种激光熔覆粉材制备用新型复合超声振动搅拌球磨设备及其使用方法，能够提高微、纳米粉末颗粒嵌合时的表面附着力，减少或消除纳米颗粒的自团聚现象。

为解决这一技术问题，本发明提供了一种复合超声振动搅拌球磨设备，包括外壳体、球磨罐、固定架和传动机构，所述球磨罐内部设有超声振动搅拌爪和球形超声振荡器，所述传动机构包括回转基座、转轴、中心齿轮、行星齿轮、纵转电机、周转电机和中心电机，所述球磨罐安装在上密封盖上、所述密封盖通过螺栓与所述回转基座相连接；所述回转基座外壁设有可容纳所述转动辊子的凹形区域，同时固定架内壁也设有转动辊子转动的凹形跑道，通过转动辊子将回转基座与固定架相连接，转轴与固定架固定连接；纵转电机通过联轴器带动转轴转动、并通过控制器控制纵转电机转动方向和转速带动固定架、周转电机、球磨罐做纵向回转运动；所述周转电机通过联轴器带动回转基座转动，通过转动辊子的滚动带动回转基座与固定架之间形成低摩擦的相对运动；所述中心电机通过中心联轴器带动中心轴转动，从而带动中心齿轮转动，通过中心齿轮与三个行星齿轮啮合，带动球磨罐内的超声振动搅拌爪和球形超声振荡器转动，从而使得搅拌爪在球磨罐中搅拌和对罐内的粉末浆料产生超声震荡，使之能够在罐中均匀球磨混合和减少细微粉末颗粒的团聚现象。

所述球磨罐外部设有超声振荡器，在罐体外部产生高能超声辅助震荡、并通过球磨罐的罐体将震荡传递至球磨罐内部的浆料，从而实现球磨罐内浆料的均匀球磨混合。

所述外壳体上设有机盖，机盖可上下开合。

本发明还提供了所述的复合超声振动搅拌球磨设备的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：将磨球和待球磨混合物料加入球磨罐中密封，将密封完毕的球磨罐安装至回转基座、并与底部的转轴连接；

步骤2：启动中心电机，带动中心轴转动，从而驱动中心齿轮与行星齿轮转动，从而使球磨罐转动，同步开启球形超声振荡器，实现对球磨罐内物料的震荡；

步骤3：启动周转电机，使回转基座转动，从而带动球磨罐围绕中心齿轮中轴线进行周向转动，并通过控制器调节周转电机转速；

步骤4：启动纵转电机和调节转速，通过联轴器和转轴带动固定架转动，从而实现整个回转基座、球磨罐纵向转动；

步骤5：设定运转时间，待球磨结束后关闭设备，打开机盖，取出球磨罐和浆料，完成球磨过程。

有益效果：本发明通过添加超声振荡器带动罐体产生高频振荡，能有效减少粉末在球磨过程中在罐体表面的附着，同时具有打散产生自团聚的纳米颗粒的作用，改善纳米颗粒的分布情况；本发明通过设置超声振动搅拌爪，提高了球磨过程中粉末混合的均匀度，有效提高粉末及磨球间碰撞挤压的几率，使微、纳米粉末颗粒的黏附效果显著加强，提高粉末的表面附着力；本发明通过设置球形振荡器，与超声振荡器共同作用，有效改善粉末的分布情况，同时将球磨过程中的自团聚纳米颗粒打散，有效提高粉末的混合效果，从而得到更加优质的粉末；本发明通过转轴连接固定架的设置，使磨罐中的物料在旋转过程中能有一个翻覆作用，避免粉末因离心力作用集中于罐底导致研磨效果变差，提高粉末的粒度均匀性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的工作结构示意图；

图3为本发明周转机构的结构示意图；

图4为本发明中心驱动机构结构剖面图；

图5为本发明传动机构的结构示意图；

图6为本发明行星轮机构的结构示意图；

图7为本发明球磨罐及搅拌机构的结构示意图；

图8为本发明的工作过程示意图。

图中：1机盖、2外壳体、3球磨罐、4上密封盖、5转轴、6纵转电机、7固定架、8周转电机、9行星齿轮、10中心齿轮、11转动辊子、12回转基座、13联轴器、15中心电机、16中心轴、17中心联轴器、18超声振荡器、19超声振动搅拌爪、20球形超声振荡器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。

如图1-7所示，本发明提供了一种复合超声振动搅拌球磨设备，包括外壳体2、球磨罐3、固定架7和传动机构，所述球磨罐3内部设有超声振动搅拌爪19和球形超声振荡器20，所述传动机构包括回转基座12、转轴5、中心齿轮10、行星齿轮9、纵转电机6、周转电机8和中心电机15，所述球磨罐3安装在上密封盖4上，上密封盖4通过螺栓与回转基座12相连接；所述回转基座12外壁设有可容纳所述转动辊子11的凹形区域，同时固定架7内壁也设有转动辊子11转动的凹形跑道，通过转动辊子11将回转基座12与固定架7相连接，转轴5与固定架7固定连接；纵转电机6通过联轴器13带动转轴5转动、并通过控制器控制纵转电机6转动方向和转速，带动固定架7、周转电机8、球磨罐3做纵向回转运动；所述周转电机8通过联轴器13带动回转基座12转动，通过转动辊子11的滚动带动回转基座12与固定架7之间形成低摩擦的相对运动；所述中心电机15通过中心联轴器17带动中心轴16转动，从而带动中心齿轮10转动，通过中心齿轮10与三个行星齿轮9啮合，带动球磨罐3内的超声振动搅拌爪19和球形超声振荡器20转动，从而使得搅拌爪在球磨罐3中搅拌和对罐内的粉末浆料产生超声震荡，使之能够在罐中均匀球磨混合和减少细微粉末颗粒的团聚现象。

所述球磨罐3外部设有超声振荡器18，在罐体外部产生高能超声辅助震荡、并通过球磨罐3的罐体将震荡传递至球磨罐3内部的浆料，从而实现球磨罐3内浆料的均匀球磨混合。

所述外壳体2上设有机盖1，外壳体与机盖对内部工作机构形成支撑和保护，机盖1可上下开合，便于球磨罐的拆装和换料。

图8所示为本发明的工作过程示意图。

本发明还提供了所述的复合超声振动搅拌球磨设备的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：将磨球和待球磨混合物料加入球磨罐3中密封，将密封完毕的球磨罐3安装至回转基座12、并与底部的转轴5连接；

步骤2：启动中心电机15，带动中心轴16转动，从而驱动中心齿轮10与行星齿轮9转动，从而使球磨罐3转动，同步开启球形超声振荡器20，实现对球磨罐3内物料的震荡；

步骤3：启动周转电机8，使回转基座12转动，从而带动球磨罐3围绕中心齿轮10中轴线进行周向转动，并通过控制器调节周转电机8转速；

步骤4：启动纵转电机6和调节转速，通过联轴器13和转轴5带动固定架7转动，从而实现整个回转基座12、球磨罐3纵向转动；

步骤5：设定运转时间，待球磨结束后关闭设备，打开机盖1，取出球磨罐3和浆料，完成球磨过程。

本发明通过在所述球磨罐的罐体外部加装所述超声振荡器，利用超声振荡器在罐体外部产生高能超声辅助震荡，并通过球磨罐的罐体将震荡传递至球磨罐内部的浆料，从而实现球磨罐内浆料的均匀球磨混合。

本发明通过添加超声振荡器带动罐体产生高频振荡，能有效减少粉末在球磨过程中在罐体表面的附着，同时具有打散产生自团聚的纳米颗粒的作用，改善纳米颗粒的分布情况；本发明通过设置超声振动搅拌爪，提高了球磨过程中粉末混合的均匀度，有效提高粉末及磨球间碰撞挤压的几率，使微、纳米粉末颗粒的黏附效果显著加强，提高粉末的表面附着力；本发明通过设置球形振荡器，与超声振荡器共同作用，有效改善粉末的分布情况，同时将球磨过程中的自团聚纳米颗粒打散，有效提高粉末的混合效果，从而得到更加优质的粉末；本发明通过转轴连接固定架的设置，使磨罐中的物料在旋转过程中能有一个翻覆作用，避免粉末因离心力作用集中于罐底导致研磨效果变差，提高粉末的粒度均匀性。

本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。

Claims (4)

1.一种复合超声振动搅拌球磨设备，其特征在于：包括外壳体(2)、球磨罐(3)、固定架(7)和传动机构，所述球磨罐(3)内部设有超声振动搅拌爪(19)和球形超声振荡器(20)，所述传动机构包括回转基座(12)、转轴(5)、中心齿轮(10)、行星齿轮(9)、纵转电机(6)、周转电机(8)和中心电机(15)，所述球磨罐(3)安装在上密封盖(4)上面，所述上密封盖(4)通过螺栓与回转基座(12)相连接；所述回转基座(12)外壁设有可容纳所述转动辊子(11)的凹形区域，同时固定架(7)内壁也设有转动辊子(11)转动的凹形跑道，通过转动辊子(11)将回转基座(12)与固定架(7)相连接，转轴(5)与固定架(7)固定连接；纵转电机(6)通过联轴器(13)带动转轴(5)转动，并通过控制器控制纵转电机(6)转动方向和转速，带动固定架(7)、周转电机(8)及球磨罐(3)做纵向回转运动；所述周转电机(8)通过联轴器(13)带动回转基座(12)转动，通过转动辊子(11)的滚动带动回转基座(12)与固定架(7)之间形成低摩擦的相对运动；所述中心电机(15)通过所述中心联轴器(17)带动中心轴(16)转动，从而驱动中心齿轮(10)转动，通过中心齿轮(10)与三个行星齿轮(9)啮合，带动球磨罐(3)内的超声振动搅拌爪(19)和球形超声振荡器(20)转动，从而使得搅拌爪在球磨罐(3)中搅拌和对罐内的粉末浆料产生超声震荡，使之能够在罐中均匀球磨混合和减少细微粉末颗粒的团聚现象。

2.根据权利要求1所述的复合超声振动搅拌球磨设备，其特征在于：所述球磨罐(3)外部设有超声振荡器(18)，在罐体外部产生高能超声辅助震荡、并通过球磨罐(3)的罐体将震荡传递至球磨罐(3)内部的浆料，从而实现球磨罐(3)内浆料的均匀球磨混合。

3.根据权利要求1或2所述的复合超声振动搅拌球磨设备，其特征在于：所述外壳体(2)上设有机盖(1)，机盖(1)可上下开合。

4.一种如权利要求1、2或3所述的复合超声振动搅拌球磨设备的使用方法，其特征于，包括如下步骤：

步骤1：将磨球和待球磨混合物料加入球磨罐(3)中密封，将密封完毕的球磨罐(3)安装至回转基座(12)、并与底部的转轴(5)连接；

步骤2：启动中心电机(15)，带动中心轴(16)转动，从而驱动中心齿轮(10)与行星齿轮(9)转动，从而使球磨罐(3)转动，同步开启球形超声振荡器(20)，实现对球磨罐(3)内物料的震荡；

步骤3：启动周转电机(8)，使回转基座(12)转动，从而带动球磨罐(3)围绕中心齿轮(10)中轴线进行周向转动，并通过控制器调节周转电机(8)转速；

步骤4：启动纵转电机(6)和调节转速，通过联轴器(13)和转轴(5)带动固定架(7)转动，从而实现整个回转基座(12)、球磨罐(3)纵向转动；

步骤5：设定运转时间，待球磨结束后关闭设备，打开机盖(1)，取出球磨罐(3)和浆料，完成球磨过程。

Images