CN114054336A - 一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，属于增材制造用金属粉末筛分专用设备制备技术领域。本发明解决了现有金属粉末筛分装置在筛分过程中存在“拱桥效应”，细粉很容易堵住筛网，粉末筛分效率偏低，粉末粒度分级效果不明显等问题。本发明的装置包括多层筛网，超声波转换装置和胶制弹力振动球等。通过调整超声波震动和振动器共同作用筛分出目标粉末，超声波震动分离金属粉末中粗细颗粒，减少细粉被粗粉粘连带走的概率，同时振动器的高振幅震动也能减少微细粉末堵塞的情况，弹力振动球的振动弹跳能够整体提高粉末过筛率，实现对增材制造用金属粉末精细化筛分工作。

Description

一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置
技术领域
本发明涉及一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，属于增材制造用金属粉末筛分专用设备制备技术领域。
背景技术
金属粉末体是一种固体存在形式，真空气雾化粉末制备完成需要对粉末进行筛分处理，不同应用领域的金属粉末产品对粉末粒度要求也各不相同，粉末粒度的大小及粒度分布对粉末产品的质量影响很大。为满足增材制造用金属粉末的技术条件，粉末粒度范围尽量狭窄，粉末的平均粒度要控制在目标要求范围内，确保增材制造过程中粉末能够铺粉平稳以达到目标产品的组织与性能，这就需要快速准确获取目标粒度分布粉末。但是在实际筛分过程中，在传统机械筛分分级过程中容易引入杂质，且筛分过程中存在“拱桥效应”，细粉很容易堵住筛网，粉末筛分效率偏低，粉末粒度分级效果不明显，粉末筛分精度难以掌控。因此，提供一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置是十分必要的。
发明内容
本发明针对现有金属粉末筛分装置在筛分过程中存在“拱桥效应”，细粉很容易堵住筛网，粉末筛分效率偏低，粉末粒度分级效果不明显等问题，提供一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置。
本发明的技术方案：
一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，该装置的振动筛本体包括送料机构和筛分机构，所述的送料机构外壁安装在筛分机构外壁的上方，筛分机构包括上下两层筛网12，每层筛网12下方分别设置一层筛分底帘11，且每层筛网12和其下方设置的筛分底帘11之间设置有振动球10，筛分机构的外壁上安装有超声波转换器5，超声波转换器5与位于下方的筛网12处于同一平面，所述的筛网12为上凸的伞状结构，所述的筛分底帘11为中心下凹的冲孔底板。
进一步限定，筛网12为钢结构筛网，所述的钢结构包括钢圈14、筛网外圈15和正弦曲线钢丝16，所述的正弦曲线钢丝16一端与钢圈14连接，正弦曲线钢丝16的另一端与筛网外圈15连通。
进一步限定，每个正弦曲线钢丝16所在平面与钢圈14所在平面间夹角为15°。
进一步限定，筛网12与其下方设置的筛分底帘11之间设置有环状保护圈4，环状保护圈4的高度略小于筛网12与其下方设置的筛分底帘11之间的距离。
进一步限定，振动球10位于环状保护圈4内。
进一步限定，筛分底帘11的冲孔直径为1寸。
进一步限定，位于上层的筛网12的孔径为270目；位于下层的所述的筛网12的孔径为600目。
进一步限定，筛分机构的外壁通过三个送粉管6分别与三个收粉罐7连通，并且三个送粉管6依次设置在位于上层的筛网12的上方、位于上层的筛网12和位于下层的筛网12之间、以及位于下层的筛网12的下方。
进一步限定，位于下层的筛网12下方设有缓冲层9，并且缓冲层9位于送粉管6的下方，缓冲层9的下方安装有振动器8。
进一步限定，送料机构包括由外壁构成的送粉通道3、送粉罐1和进气口2，送粉通道3上设有进气口2，送粉通道3的一端与筛分机构外壁连接，送粉通道3的另一端与送粉罐1连接，送粉通道3上还安装有送粉器13。
本发明具有以下有益效果：本发明的装置包括多层筛网，超声波转换装置，胶制弹力振动球。通过调整超声波震动和振动器共同作用筛分出目标粉末。超声波震动分离金属粉末中粗细颗粒，减少细粉被粗粉粘连带走的概率，同时振动器的高振幅震动也能减少微细粉末堵塞的情况，弹力振动球的振动弹跳能够整体提高粉末过筛率，实现对增材制造用金属粉末精细化筛分工作。此外，本装置还具有以下优点：
(1)本发明针对增材制造粉末粒度范围的不同，主要针对15～53μm目标粉末增加多层筛网，实现一次筛分出目标金属粉末，提高粉末筛分效率。振动器上方设置两层不同直径的筛网。上层筛网孔尺寸为270目，用于挡住粗大的金属粉末颗粒，下层筛网孔径根据激光选区熔化成形用粉末粒度需求选择筛网孔径尺寸为600目，各筛网上的粉末沿各自的管道分别流入装粉桶中。
(2)本发明的装置在细粉筛网层引入超声波转换器，因全粉末筛分存在较多的微细粉末，极易出现微细粉末堵住筛网的情况，因此，细粉筛分层添加超声波转换器能够保证在设备运行时筛网表面上的微细粉末始终保持悬浮于筛网上的状态，从而抑制粉末粘附堵网现象，从而达到高效筛分的目的。
(3)本发明针对细粉末筛分困难、易堵塞筛网问题，在两层筛分底帘上方筛网下方添加φ30mm的胶制弹力球4～6粒，放置在弹力球保护圈内，在粉末振动筛分过程中，保证设备运转过程稳定，添加弹力球敲打筛网，防止细粉滞留、堆积，可以有效减少筛网堵塞的概率，提高粉末流动性。
(4)本发明针对钛合金粉末易氧化的问题，尤其是细分筛分过长中的氧化问题，在筛分过程中引入氩气保护气，保证整个筛分过程中均在保护氛围中进行，有效避免粉末氧化，削弱钛合金粉末筛分过程中的增氧现象。
(5)本发明的筛网呈正伞结构，筛分底帘呈倒伞形，因细粉末流动性较差，筛网呈正伞状，利用粉末向下流动通过筛网，当粉末经筛分落入十分冲孔底板时，底板呈倒伞状，同样利于粉末向下流通通过冲孔，同时倒伞状利于粉末向下层筛网中心位置靠拢，增加位于下层的筛网待筛分粉末在筛网上筛分时间和振动路径长度，提高筛分效率。
附图说明
图1为本发明金属粉末筛分装置的结构示意图；
图2为筛网的结构示意图；
图中1-送粉罐，2-进气口，3-送粉通道，4-环状保护圈，5-超声波转换器，6-送粉管，7-收粉罐，8-振动器，9-缓冲层，10-振动球，11-筛分底帘，12-筛网，13-送粉器，14-钢圈，15-筛网外圈，16-正弦曲线钢丝。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
实施例1：
如图1所示，该装置的振动筛本体包括送料机构和筛分机构，所述的送料机构外壁安装在筛分机构外壁的上方，筛分机构包括上下两层筛网12，每层筛网12下方分别设置一层筛分底帘11，且每层筛网12和其下方设置的筛分底帘11之间设置有振动球10，筛分机构的外壁上安装有超声波转换器5，超声波转换器5与位于下方的筛网12处于同一平面。如此设置，本发明的装置设置有两层不同直径的筛网12，实现一次筛分出目标金属粉末，提高粉末筛分效率。并通过在细粉筛网层引入超声波转换器5，解决由于全粉末筛分存在较多的微细粉末，极易出现微细粉末堵住筛网的情况，通过设置多层筛网12和添加超声波转换器5来保证在设备运行时筛网12表面上的微细粉末始终保持悬浮于筛网上的状态，从而抑制粉末粘附堵网现象，从而达到高效筛分的目的。
筛网12为上凸的伞状结构，筛分底帘11为中心下凹的冲孔底板，筛网12为钢结构筛网，所述的钢结构包括钢圈14、筛网外圈15和正弦曲线钢丝16，所述的正弦曲线钢丝16一端与钢圈14连接，正弦曲线钢丝16的另一端与筛网外圈15连通，每个正弦曲线钢丝16所在平面与钢圈14所在平面间夹角为15°。如此设置，筛网呈12正伞结构，筛分底帘11呈倒伞形。由于细粉末流动性较差，当筛网12呈正伞状，利用粉末向下流动通过筛网12，当粉末经筛分落入筛分底帘11时，由于筛分底帘11呈倒伞状，利于粉末向下流通通过冲孔，同时筛分底帘11的倒伞状有利于粉末向下层筛网12的中心位置靠拢，增加下层筛网12待筛分粉末在筛网上筛分时间和振动路径长度，提高筛分效率。
所述的筛网12与其下方设置的筛分底帘11之间设置有环状保护圈4，环状保护圈4的高度略小于筛网12与其下方设置的筛分底帘11之间的距离。振动球10位于环状保护圈4内。如此设置，在每层筛网12和其下方设置的筛分底帘11之间设置有φ30mm的胶制弹力球4～6粒，振动球10放置在环状保护圈4内，在粉末振动筛分过程中，保证设备运转过程稳定，防止细粉滞留、堆积，可以有效较少筛网堵塞的概率，提高粉末流动性。
位于上层的所述的筛网12的孔径为270目；位于下层的所述的筛网12的孔径为600目，筛分底帘11的冲孔直径为1寸。如此设置，位于上层的筛网12孔尺寸为270目，用于挡住粗大的金属粉末颗粒，位于下层的筛网12孔径根据激光选区熔化成形用粉末粒度需求选择筛网孔径尺寸为600目。
筛分机构的外壁通过三个送粉管6分别与三个收粉罐7连通，并且三个送粉管6依次设置在位于上层的筛网12的上方、位于上层的筛网12和位于下层的筛网12之间、以及位于下层的筛网12的下方。如此设置，各筛网上的粉末沿各自的送粉管6分别流入收粉罐7中。
位于下层的所述筛网12下方设有缓冲层9，并且缓冲层9位于送粉管6的下方，缓冲层9的下方安装有振动器8，缓冲层9可以为通过弹簧安装在筛分机构的外壁底面上。如此设置，振动器8的高振幅震动也能减少微细粉末堵塞的情况。
送料机构包括由外壁构成的送粉通道3、送粉罐1和进气口2，送粉通道3上设有进气口2，送粉通道3的一端与筛分机构外壁连接，送粉通道3的另一端与送粉罐1连接，送粉通道3上还安装有送粉器13。如此设置，在筛分过程中通过进气口2引入氩气保护气，保证整个筛分过程中均在保护氛围中进行，有效避免粉末氧化，削弱钛合金粉末筛分过程中的增氧现象。
上述装置筛分金属粉末的过程如下：
金属粉末从送粉罐1进入送粉通道3，氩气从进气口2开始输送氩气，进气口2的为直径8mm，氩气输入压力为0.5MPa，用来吹散粉末，进入送粉通道3，同时送粉器13启动，通过送粉器13振动，将待筛分粉末均匀疏松至粉末筛分下落送粉通道3，待筛分粉末进入位于上层的筛网12，位于上层的筛网12孔径为270目，大于53μm的粉末经筛分从送粉管6进入收粉罐7，小于53μm粉末筛分后进入位于下层的筛网12，为避免粉末过重导致筛网呈现下凹情况，筛网12位钢结构筛网，钢圈14连接正弦曲线钢丝16至筛网外圈15，钢圈14内是振动球10工作区域，正弦曲线钢丝16所在平面与钢圈14所在平面呈15°夹角，外形整体看似倒置超大口径漏斗。进入位于下层的筛网12则重点筛分超细粉末，筛网12网孔为600目，因细粉含量大，极易堵塞筛网孔，因此在本层筛网12同一平面的筛分机构外壁上增加超声波转换器5，通过添加超声波来规避细粉堵塞问题。

Claims (10)

1.一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，该装置的振动筛本体包括送料机构和筛分机构，所述的送料机构外壁安装在筛分机构外壁的上方，筛分机构包括上下两层筛网(12)，每层筛网(12)下方分别设置一层筛分底帘(11)，且每层筛网(12)和其下方设置的筛分底帘(11)之间设置有振动球(10)，筛分机构的外壁上安装有超声波转换器(5)，超声波转换器(5)与位于下方的筛网(12)处于同一平面，所述的筛网(12)为上凸的伞状结构，所述的筛分底帘(11)为中心下凹的冲孔底板。
2.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，所述的筛网(12)为钢结构筛网，所述的钢结构包括钢圈(14)、筛网外圈(15)和正弦曲线钢丝(16)，所述的正弦曲线钢丝(16)一端与钢圈(14)连接，正弦曲线钢丝(16)的另一端与筛网外圈(15)连接。
3.根据权利要求2所述的一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，所述的每个正弦曲线钢丝(16)所在平面与钢圈(14)所在平面间夹角为15°。
4.根据权利要求2所述的一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，所述的筛网(12)与其下方设置的筛分底帘(11)之间设置有环状保护圈(4)，环状保护圈(4)的高度小于筛网(12)与其下方设置的筛分底帘(11)之间的距离。
5.根据权利要求4所述的一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，所述的振动球(10)位于环状保护圈(4)内。
6.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，所述的筛分底帘(11)的冲孔直径为1寸。
7.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，位于上层的所述的筛网(12)的孔径为270目；位于下层的所述的筛网(12)的孔径为600目。
8.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，所述的筛分机构的外壁通过三个送粉管(6)分别与三个收粉罐(7)连通，并且三个送粉管(6)依次设置在位于上层的筛网(12)的上方、位于上层的筛网(12)和位于下层的筛网(12)之间、以及位于下层的筛网(12)的下方。
9.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，位于下层的所述筛网(12)下方设有缓冲层(9)，并且缓冲层(9)位于送粉管(6)的下方，缓冲层(9)的下方安装有振动器(8)。
10.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形用金属粉末粒度筛分装置，其特征在于，所述的送料机构包括由外壁构成的送粉通道(3)、送粉罐(1)和进气口(2)，送粉通道(3)上设有进气口(2)，送粉通道(3)的一端与筛分机构外壁连接，送粉通道(3)的另一端与送粉罐(1)连接，送粉通道(3)上还安装有送粉器(13)。
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