CN117339457B - 一种铝合金粉末与稀土混合装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金粉末与稀土混合装置及方法，惰性气体保护机构包括通过第一输气管与混粉腔体的进气口相连的惰性气体气瓶，以及通过第二输气管与混粉腔体的进料口相连的气泵，惰性气体气瓶的出气口处设置有气瓶电磁阀，混粉腔体的进气口处安装有气体进气单向阀、进料口处安装有气体出气单向阀；气泵能够将混粉腔体内的空气经气体出气单向阀抽出至通风管道中，惰性气体气瓶内的惰性气体能够经由气瓶电磁阀、第一输气管以及气体进气单向阀输入混粉腔体中。在惰性气体的保护下，本发明在混粉时稀土不易与空气中的物质发生反应，粉末混合更为均匀、不易出现结块，能够提高稀土利用率，最大程度发挥稀土对激光选区熔化构件性能改善的积极作用。
Description
技术领域
本发明涉及金属粉末加工技术领域，尤其涉及一种铝合金粉末与稀土混合装置及方法。
背景技术
激光选区熔化技术是目前制备高精度、高性能复杂构件的重要方法之一，具有成形组织细小、性能优良、加工材料选择范围广、制造结构件复杂且材料利用率高等特点。对于焊接性差的Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金，激光选区熔化过程中容易出现孔洞、热裂纹等严重的冶金缺陷。现有技术通常通过在铝合金粉末中添加一定量的稀土，例如添加稀土铒，不仅能够消除冶金缺陷，而且可以进一步提高激光选区熔化构件的性能。
对铝合金粉末进行加工，使其与稀土进行混合是激光选区熔化的重要环节。然而对于稀土铒而言，如果不采取有效措施，混粉时部分稀土铒会与空气中的水蒸气以及二氧化碳发生反应，生成尺寸较大的颗粒状碱式碳酸盐，导致稀土铒与铝合金粉末混合不均匀、出现结块，且生成的杂质会影响最终的粉末质量。由于激光选区熔化工艺要求粉末尺寸不超过50微米，铺粉前需要用细筛筛粉，导致尺寸较大的块状碱式碳酸盐被滤除。这样，不仅只有少量的稀土铒与铝合金粉末混合，降低稀土铒的有效利用率，而且增加每一次混粉时混合粉末中稀土铒含量的不确定性，导致激光选区熔化试样性能波动较大，无法最大程度发挥稀土对激光选区熔化构件性能改善的积极作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金粉末与稀土混合装置，以解决目前铝合金粉末与稀土混合时稀土易与空气中的物质发生反应，导致粉末混合不均匀、出现结块的技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采取以下方案来实现：
本发明一方面提供一种铝合金粉末与稀土混合装置，包括混粉腔体，其特征在于：还包括惰性气体保护机构；
所述惰性气体保护机构包括通过第一输气管与混粉腔体的进气口相连的惰性气体气瓶，以及通过第二输气管与混粉腔体的进料口相连的气泵，惰性气体气瓶的出气口处设置有气瓶电磁阀，混粉腔体的进气口处安装有气体进气单向阀、进料口处安装有气体出气单向阀，气泵与通风管道相连通；
气泵能够将混粉腔体内的空气经气体出气单向阀抽出至通风管道中，惰性气体气瓶内的惰性气体能够经由气瓶电磁阀、第一输气管以及气体进气单向阀输入混粉腔体中。
进一步的：所述装置还包括混粉腔体翻转机构，混粉腔体翻转机构包括第一电机以及与第一电机的输出端相连的减速器，所述减速器的输出端通过联轴器与转动轴的一端相连，转动轴的另一端与混粉腔体的外表面固定连接。
进一步的：混粉腔体前后内壁上倾斜设置有第一导流挡板、左右内壁上倾斜设置有第二导流挡板。
进一步的：所述装置还包括颗粒筛选粉碎机构，所述颗粒筛选粉碎机构包括安装在混粉腔体内的第一滤网以及与第一滤网的一端固定连接的滑杆，混粉腔体内壁上固定安装有能够与第一滤网上表面接触连接的刮板，混粉腔体外设置有驱动所述滑杆沿第一滑轨左右滑动的驱动组件；
所述驱动组件包括第二电机，第二电机的输出端与曲柄的一端固定连接，曲柄的另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与摇杆铰接，摇杆的一端与连接部铰接，另一端铰接有滑块，所述滑杆的下侧固定连接有第二滑轨，所述滑块能够沿第二滑轨上下滑动；
所述混粉腔体内第一滤网的下方固定安装有粉仓，粉仓下底面固定有第二滤网，粉仓内安装有粉碎扇叶，粉碎扇叶与第三电机的输出端固定连接。
进一步的：所述装置还包括控制器，所述控制器与气泵、气瓶电磁阀、气体进气单向阀、气体出气单向阀电性连接，所述混粉腔体内固定安装有与控制器电性连接的用于测定氧气浓度的氧气传感器。
进一步的：所述控制器与第一电机、第二电机、第三电机电性连接，所述混粉腔体外固定连接有与控制器电性连接的倾角传感器。
进一步的：所述混粉腔体内固定安装有与控制器电性连接的湿度传感器。
进一步的：所述混粉腔体内放置有用于吸收水分的干燥剂。
本发明的另一方面提供一种利用上述铝合金粉末与稀土混合装置的铝合金粉末与稀土混合方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将混粉腔体中的空气抽出后，向混粉腔体内输入惰性气体；
S2：控制混粉腔体翻转，每翻转0度到360度为一个翻转周期，翻转多个周期，使混粉腔体（1）内的铝合金粉末与稀土初步混合；
S3：在上一步骤的最后一个翻转周期，当混粉腔体从270度位置翻转到360度位置过程中，控制混粉腔体内的第一滤网移动至其左端极限位置；
S4：在步骤S3中当混粉腔体翻转至360度位置时，控制混粉腔体停止翻转；
S5：控制第一滤网向右移动，在第一滤网向右移动的过程中混粉腔体内的刮板将第一滤网上的颗粒物质刮落至第一滤网下方的粉仓中进行粉碎；
S6：控制混粉腔体继续翻转，并重复步骤S3至S5若干次；
S7: 控制混粉腔体继续翻转若干周期，使混粉腔体内的铝合金粉末与稀土混合。
进一步的：当混粉腔体内的湿度传感器检测到混粉腔体内的湿度低于设定阈值后，控制混粉腔体翻转；当混粉腔体内的湿度传感器检测到混粉腔体内的湿度高于设定阈值时，控制混粉腔体停止翻转，直至湿度传感器检测到混粉腔体内的湿度低于设定阈值后，控制混粉腔体继续翻转。
进一步的：在步骤S1中当混粉腔体（1）内的氧气传感器（52）检测到混粉腔体（1）内的氧气浓度低于设定阈值后，停止向混粉腔体（1）内输入惰性气体。
使用本发明的装置及方法混合铝合金粉末与稀土时，先由气泵将混粉腔体内的空气抽出至通风管道中，之后惰性气体气瓶内的惰性气体经由输气管输入混粉腔体中，在惰性气体的保护下，铝合金粉末与稀土在混粉腔体中均匀混合。与暴露在空气中进行混粉相比，本发明在混粉时稀土不易与空气中的物质发生反应生成杂质，粉末混合更为均匀、不易出现结块。因此能够保证大部分稀土铒与铝合金粉末混合，提高稀土铒的有效利用率，减少了每一次混粉时混合粉末中稀土铒含量的不确定性，减小激光选区熔化试样性能波动，最大程度发挥稀土对激光选区熔化构件性能改善的积极作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一铝合金粉末与稀土混合装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一铝合金粉末与稀土混合装置混粉腔体第一导流挡板结构示意图；
图3是本发明实施例一铝合金粉末与稀土混合装置混粉腔体第二导流挡板结构示意图；
图4是本发明实施例一铝合金粉末与稀土混合装置颗粒筛选粉碎机构结构示意图；
图5是本发明实施例一铝合金粉末与稀土混合装置的控制框图；
图6是本发明实施例二铝合金粉末与稀土混合方法的流程图；
图7是本发明实施例三第一电机主电路原理图；
图8是本发明实施例四控制器时序控制电路原理框图；
图中：
1、混粉腔体；11、进气口；12、进料口；13、第一导流挡板；14、第二导流挡板；15、出料口；
21、惰性气体气瓶；22、气泵；23、气瓶电磁阀；24、气体进气单向阀；25、气体出气单向阀；26、通风管道；271、第一输气管；272、第二输气管；28、气体流量计；
31、第一电机；311、380V交流接触器KM1；312、热过载继电器FR；313、5V直流继电器KM2；314、急停开关SB；32、减速器；33、联轴器；34、转动轴；35、轴承；
41、第一滤网；42、滑杆；421、第二滑轨；43、刮板；44、第一滑轨；451、第二电机；452、曲柄；453、连杆；454、摇杆；455、滑块；46、粉仓；461、第二滤网；462、粉碎扇叶；47、第三电机；
51、控制器；52、氧气传感器；53、倾角传感器；54、湿度传感器；55、干燥剂；56、显示屏；57、按钮；581、直流电源；582、步进电机驱动模块；583、直流电机驱动模块；584、电平转换芯片；585、第一12V直流继电器KM3；586、第二12V直流继电器KM4；587、第三12V直流继电器KM5；588、第四12V直流继电器KM6；59、保护柜。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚地展示，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
图1是本实施方式铝合金粉末与稀土混合装置的结构图，如图1所示，装置包括混粉腔体1以及惰性气体保护机构；
惰性气体保护机构包括惰性气体气瓶21以及气泵22，惰性气体气瓶21通过第一输气管271与混粉腔体1的进气口11相连，气泵22通过第二输气管272与混粉腔体1的进料口12相连，惰性气体气瓶21的出气口处设置有用于开闭惰性气体气瓶21的气瓶电磁阀23，混粉腔体1的进气口11处安装有气体进气单向阀24，混粉腔体1的进料口12处安装有气体出气单向阀25，气泵22通过输气管与通风管道26相连通；
为了实时显示输出惰性气体的流量，进一步的，第一输气管271上靠近惰性气体气瓶21处设置有气体流量计28。
气泵22能够将混粉腔体1内的空气经气体出气单向阀25抽出至位于混粉腔体1外的通风管道26中，惰性气体气瓶21内的惰性气体能够经由气瓶电磁阀23、第一输气管271以及气体进气单向阀24输入混粉腔体1中。
利用该装置混粉时，将待混合铝合金粉末和稀土通过进料口12倒入混粉腔体1中，打开气体出气单向阀25，通过气泵22将混粉腔体1内的空气抽出，排到通风管道26中；之后打开气瓶电磁阀23和气体进气单向阀24，通过第一输气管271将惰性气体经进气口11输送至混粉腔体1内。
为了实现混粉腔体1内粉末的混合，进一步的所述装置还包括混粉腔体1翻转机构，混粉腔体1翻转机构包括第一电机31以及与第一电机31的输出端相连的减速器32，所述减速器32的输出端通过联轴器33与转动轴34的一端相连，转动轴34的另一端与混粉腔体1的外表面固定连接。第一电机31经减速器32将动力输送至联轴器33，带动转动轴34所连接的混粉腔体1做翻转运动，实现混粉腔体1内稀土以及铝合金粉末的混合。
对于混粉腔体1的翻转角度，规定当混粉腔体1中心轴线垂直于地面，进料口12在上，出料口15在下时为0度以及360度位置。
进一步的，为了实现铝合金粉末与稀土之间的高效混合，混粉腔体1前后内壁上倾斜设置有如图2所示的第一导流挡板13，混粉腔体1左右内壁上倾斜设置有如图3所示的第二导流挡板14。
进一步的，设置若干第一导流挡板13且与混粉腔体1的转动轴呈45度夹角。进一步的，第一导流挡板13呈月牙状。进一步的，第一导流挡板13最大宽度为10毫米，各第一导流挡板13之间的间距为20毫米。
混粉腔体1从0度位置翻转到90度位置的过程中，汇聚在出料口15一端的粉末会在重力的作用下随机落入到混粉腔体1第一导流挡板13之间的区域，并且随机落入第一导流挡板13之间不同区域的粉末数量不同，此过程为粉末分散阶段。混粉腔体1从90度位置翻转到180度位置的过程中，分散在第一导流挡板13之间的粉末汇聚在进料口12一端，此过程为粉末汇聚阶段。混粉腔体1从180度位置翻转到270度位置再到360度位置，依次经历上述粉末分散阶段以及粉末汇聚阶段。混粉腔体1不断翻转，通过粉末不断进行随机分散以及汇聚过程，不断提升混合粉末均匀化程度。
进一步的，在混粉腔体1的左右内壁上分别设置一块与混粉腔体1转动轴呈30度夹角的第二导流挡板14，所述第二导流挡板14也呈月牙状。进一步的，第二导流挡板14最大宽度为30毫米。混粉腔体1从90度位置翻转到180度位置的过程中，由于混粉腔体1翻转具有一定的速度，部分粉末会汇聚在第二导流挡板14与混粉腔体1呈锐角的区域内。混粉腔体1从180度位置翻转到270度位置的过程中，汇聚在第二导流挡板14与混粉腔体1呈锐角区域内的粉末再次随机落入到混粉腔体1第一导流挡板13之间的区域。通过混粉腔体1左右内壁上的第二导流挡板14，能够改变粉末分散汇聚运动轨迹，进一步增加粉末混合随机性，实现稀土以及铝合金粉末的高效混合。
采用惰性气体保护进行混粉之后，由于惰性气体中含有的少量水蒸气以及铝合金粉末吸附的水分，仍然会有少量较大的颗粒状碱式碳酸盐生成，因此，为了在混粉过程中对生成的碱式碳酸盐颗粒进行筛选与粉碎，进一步的，所述装置还包括如图4所示的颗粒筛选粉碎机构。所述颗粒筛选粉碎机构包括安装在混粉腔体1内的第一滤网41以及与第一滤网41的一端固定连接的滑杆42，混粉腔体1内壁上固定安装有能够与第一滤网41上表面接触连接的刮板43，混粉腔体1外设置有驱动所述滑杆42沿第一滑轨44左右滑动的驱动组件；
所述驱动组件包括第二电机451，第二电机451的输出端与曲柄452的一端固定连接，曲柄452的另一端与连杆453的一端铰接，连杆453的另一端与摇杆454铰接，摇杆454的一端与连接部铰接，摇杆454能够绕该连接部摆动，摇杆454另一端铰接有滑块455，所述滑杆42的下侧固定连接有第二滑轨421，所述滑块455能够沿第二滑轨421上下滑动；进一步的，连杆453铰接在摇杆454的中上部。
进一步的，如图1、2所示，所述驱动组件安装在柜体中，混粉腔体1通过轴承35与驱动组件的安装柜体转动连接，滑杆42从柜体内伸入混粉腔体1中与第一滤网41相连接。
所述混粉腔体1内第一滤网41的下方固定安装有粉仓46，粉仓46下底面固定有第二滤网461，粉仓46内安装有粉碎扇叶462，粉碎扇叶462通过旋转轴与第三电机47的输出端固定连接。进一步的，第三电机47安装在粉仓46下方。
第二电机451逆时针转动时，带动曲柄452、连杆453、摇杆454向左转动，摇杆454转动带动滑块455在第二滑轨421内滑动，滑块455在第二滑轨421内的滑动带动滑杆42及连接在其上的第一滤网41向左滑动直至使第一滤网41运动至其在混粉腔体1内的左端极限位置。第二电机451顺时针转动则带动滑杆42及第一滤网41向右运动，第一滤网41向右运动的同时，刮板43将第一滤网41上的颗粒物质刮至粉仓46内由粉碎扇叶462进行粉碎。
由于在混粉过程中颗粒状碱式碳酸盐形成需要一定的时间，因此颗粒筛选及粉碎仅在混粉腔体1经若干周期翻转，每翻转0度到360度为一个翻转周期，达到设定的颗粒筛选粉碎翻转周次时才开始进行。
在混粉腔体1的最后一个翻转周期中，从270度位置翻转到360度位置的过程中，第二电机451逆时针旋转180度，使得整个驱动组件驱动滑杆42及其上的第一滤网41滑动到最左端，与此同时，汇聚在进料口12处的粉末会沿混粉腔体1右内壁的第二导流挡板14落入滑杆42左端的第一滤网41上。当混粉腔体1翻转到360度位置时，第一电机31停止动作，装置进入颗粒筛选粉碎阶段。对于尺寸较小的粉末，通过第一滤网41后落入粉仓46中，再由粉仓46底部的第二滤网461落入到混粉腔体1出料口15处。尺寸较大的颗粒则停留在第一滤网41上，第二电机451顺时针旋转180度，第一滤网41随滑杆42向右移动，第一滤网41上的颗粒被刮板43刮落到粉仓46中。与此同时，第三电机47动作带动粉碎扇叶462旋转，将落进粉仓46的颗粒搅碎。搅碎的粉末通过粉仓46底部的第二滤网461落入到混粉腔体1出料口15处继续参与混合。重复上述颗粒筛选及粉碎过程若干次后，第一电机31继续连续动作，混粉腔体1重新进入混粉阶段。
如图5所示，为了提高装置的自动化控制程度，进一步的，所述装置还包括控制器51，所述控制器51与气泵22、气瓶电磁阀23、气体进气单向阀24、气体出气单向阀25电性连接，且气泵22、气瓶电磁阀23、气体进气单向阀24、气体出气单向阀25的打开和关闭均由控制器51实现时序控制。
对于控制器51的具体型号，进一步的，控制器51为Arduino控制器。
进一步的，所述混粉腔体1内固定安装有与控制器51电性连接的氧气传感器52，氧气传感器52用于实时检测混粉腔体1内部氧气浓度。
所述控制器51与第一电机31、第二电机451、第三电机47电性连接，所述混粉腔体1外固定连接有与控制器51电性连接的倾角传感器53。倾角传感器53用于检测混粉腔体1所处的角度位置。进一步的，所述倾角传感器53的型号为SCL3300。通过控制器51实时读取倾角传感器53数据，当混粉腔体1翻转到指定角度位置时，控制器51控制第一电机31停止动作，实现混粉腔体1停止位置的控制，控制器51控制第二电机451动作实现第一滤网41的左右滑动。粉碎扇叶462的搅拌速度可以通过控制器51控制第三电机47的转速进行调控。
当氧气传感器52检测到混粉腔体1内的氧气浓度低于设定阈值后，由控制器51关闭气瓶电磁阀23、气体进气单向阀24、气体出气单向阀25以及气泵22，完成混粉腔体1惰性气体充入。惰性气体充入完成之后，拔除连接在混粉腔体1上的第一输气管271以及第二输气管272，断开混粉腔体1与惰性气体气瓶21以及气泵22的连接，由控制器51控制第一电机31工作，驱动混粉腔体1翻转开始混粉工作，从而避免稀土以及铝合金粉末在混粉过程中出现氧化现象。
为了进一步降低惰性气体中少量水蒸气以及铝合金粉末吸附水分对稀土铒的影响，进一步的，混粉腔体1内放置有用于捕捉并吸收混粉腔体1内水分的干燥剂55，且混粉腔体1内固定安装有与控制器51电性连接的湿度传感器54。混粉开始前，通过湿度传感器54检测混粉腔体1的湿度情况，当湿度低于设定阈值后，控制器51驱动第一电机31动作，开始混粉。在混粉过程中，湿度传感器54实时检测混粉腔体1内湿度，当湿度高于设定阈值后，控制器51控制第一电机31停止动作并使混粉腔体1处于0度位置，暂停混粉，直到干燥剂55吸收水分使混粉腔体1湿度低于设定阈值后，混粉工作才能继续。
如图1所示，所述装置还包括与控制器51电性连接的按钮57以及显示屏56，按钮57用于混粉腔体1启动、停止控制，以及混粉腔体1翻转时间、氧气浓度阈值、湿度阈值、筛选周次和扇叶搅拌速度等参数的设置，显示屏56用于显示通过按钮57设定的上述参数信息。
如图1、2所示，所述装置的第一电机31、减速器32、联轴器33安装在保护柜59中，显示屏56以及按钮57安装在保护柜59外表面。
实施例二
本实施方式为利用具体实施方式一混合装置的铝合金粉末与稀土的混合方法，如图6所示，混合方法包括如下步骤：
S1：将待混合的铝合金粉末与稀土投入混粉腔体1中，将混粉腔体1中的空气抽出后，向混粉腔体1内输入惰性气体；
S2：惰性气体充入完成之后，控制混粉腔体1翻转，每翻转0度到360度为一个翻转周期，翻转多个周期，使混粉腔体1内的铝合金粉末与稀土初步混合；
S3：在上一步骤的最后一个翻转周期，当混粉腔体1从270度位置翻转到360度位置过程中，控制混粉腔体1内的第一滤网41移动至其左端极限位置；
S4：在步骤S3中当混粉腔体1翻转至360度位置时，控制混粉腔体1停止翻转；
S5：控制第一滤网41向右移动，在第一滤网41向右移动的过程中混粉腔体1内的刮板43将第一滤网41上的颗粒物质刮落至第一滤网41下方的粉仓46中进行粉碎；
S6：控制混粉腔体1继续翻转，并重复步骤S3至S5若干次；
S7: 控制混粉腔体1继续翻转若干周期，使混粉腔体1内的铝合金粉末与稀土混合。
进一步的，当混粉腔体1内的湿度传感器54检测到混粉腔体1内的湿度低于设定阈值后，控制混粉腔体1翻转；进一步的，当混粉腔体1内的湿度传感器54检测到混粉腔体1内的湿度高于设定阈值时，控制混粉腔体1停止翻转，直至湿度传感器54检测到混粉腔体1内的湿度低于设定阈值后，控制混粉腔体1继续翻转。
进一步的，在步骤S1中当混粉腔体1内的氧气传感器52检测到混粉腔体1内的氧气浓度低于设定阈值后，停止向混粉腔体1内输入惰性气体，完成惰性气体的充入。
实施例三
如图7所示，本实施方式提供一种具体实施方式一中第一电机31采用的主电路，第一电机31为交流异步电机，其主电路包括380V交流接触器KM1 311，热过载继电器FR312，5V直流继电器KM2 313以及急停开关SB314。第一电机31经热过载继电器FR312以及380V交流接触器KM1 311主触点连接到380V三相电源上。第一电机31的转动由5V直流继电器KM2 313常开触点控制。当第一电机31需要转动时，控制器51控制D2口输出高电平，使5V直流继电器KM2 313线圈通电，5V直流继电器KM2 313常开触点随即闭合。380V交流接触器KM1 311线圈导通，主触点导通，第一电机31开始转动。此外，在控制电路部分串联急停开关SB314以及热过载继电器FR312常闭触点，以便能在紧急情况或电机过载时及时切断主电路，使第一电机31停止转动。
实施例四
如图8所示，本实施方式提供一种具体实施方式一中控制机构的控制电路，单相220V交流电连接直流电源581火线L和零线N，直流电源581输出的12V和GND分别与控制器51的12V和GND相连，为控制器51供电。
通过控制器51对第二电机451和第三电机47进行控制。其中第二电机451为步进电机，第三电机47为直流电机。由于控制器51数字引脚输出电流过小，无法直接驱动第二电机451和第三电机47转动。因此，本实施方式使用步进电机驱动模块582驱动第二电机451，带动第一滤网41的左右平移运动，实现尺寸较大颗粒的筛选。使用直流电机驱动模块583驱动第三电机47，带动粉碎扇叶462转动，实现尺寸较大颗粒的粉碎。第二电机451的引线A和A-与步进电机驱动模块582通道A输出的2个接线端子连接，第二电机451的引线B和B-与步进电机驱动模块582通道B输出的2个接线端子连接。第三电机47的引线A、B与直流电机驱动模块583的A、B接线端子连接。第二电机451和第三电机47由直流电源581供电，步进电机驱动模块582的12V和GND分别与直流电源581的12V输出和GND相连，直流电机驱动模块583的5V和GND分别与直流电源581的5V输出和GND相连。当第一滤网41需要向左平移运动到左端极限位置时，控制器51通过D9-D12口向步进电机驱动模块582发送旋转负1024步的指令，第二电机451逆时针旋转180度。当第一滤网41需要向右平移运动到右端极限位置时，控制器51通过D9至D12口向步进电机驱动模块582发送旋转正1024步的指令，第二电机451顺时针旋转180度。当粉碎扇叶462需要转动时，控制器51的D7口输出PWM脉冲，D8口输出低电平，直流电机驱动模块583的IN1和IN2口接收到运行指令后，驱动第三电机47连续转动，实现尺寸较大颗粒的粉碎。根据颗粒粉碎情况可以通过调整PWM数值，调控第三电机47的转速，PWM的调整范围为1-255。
气瓶电磁阀23、气体进气单向阀24、气体出气单向阀25以及气泵22分别串联在第一12V直流继电器KM3 585、第二12V直流继电器KM4 586、第三12V直流继电器KM5 587、第四12V直流继电器KM6 588的主触点上，控制器51分别通过D3、D4、D5、D6口控制第一12V直流继电器KM3 585、第二12V直流继电器KM4 586、第三12V直流继电器KM5 587、第四12V直流继电器KM6 588线圈，实现气瓶电磁阀23、气体进气单向阀24、气体出气单向阀25以及气泵22的打开和关闭。
控制器51与氧气传感器52通过D0口和D1口进行串行通信，波特率设置为9600bit/s。当需要检测混粉腔体1氧气浓度时，控制器51依次向氧气传感器52发送0x11、0x01、0x01以及0xED指令后，收到氧气传感器52 0x16、0x09、0x01以及8个字节数据的回应。
控制器51与倾角传感器53通过串行外设接口进行通信。采用电平转换芯片584解决控制器51与倾角传感器53之间通信电平不匹配问题，电平转换芯片584型号为74LVC4245A。电平转换芯片584将控制器51的D53、D52、D51、D50口输出的0-5V电压转换为倾角传感器53能够接受的0-3.3V电压，分别与倾角传感器53的引脚CSB、SCK、MOSI以及MISO相连。根据倾角传感器53通信协议，对控制器51串行外设接口控制寄存器设置如下：最高有效位位于数据第一位，引脚CSB接收到下降沿信号后开始传输数据，引脚SCK接收到上升沿信号时采样数据，串行外设接口时钟设置为系统时钟的四分之一，时钟速度为4MHz。对倾角传感器53进行初始化，控制器51向倾角传感器53发送0xB400001F指令设置倾角传感器53测量模式为Mode1，控制器51向倾角传感器53发送0xB0001F6F指令使倾角传感器53能输出角度。读取混粉腔体1角度数据时，控制器51向倾角传感器53发送0x240000C7指令，倾角传感器53返回32位数据。
控制器51与湿度传感器54通过D20口和D21口进行I2C通信，湿度传感器54地址为0x44。当需要检测混粉腔体1湿度时，控制器51向湿度传感器54发送0x2400指令后，收到湿度传感器54返回数据。在开始混粉前不断检测混粉腔体1湿度，当混粉腔体1湿度小于设定阈值后，混粉腔体1才允许翻转。控制器51通过向湿度传感器54依次发送0x611D以及0x6116指令，设置湿度传感器54中断。在开始混粉后，实时监测混粉腔体1湿度，当混粉腔体1湿度大于设定阈值后，湿度传感器54向控制器51的D19口发出中断请求，混粉腔体1停止翻转，直到满足湿度要求后混粉腔体1才能继续翻转。
按钮57通过D30-D37与控制器51相连,用于混粉腔体1启动、停止控制，以及混粉腔体1翻转时间、氧气浓度阈值、湿度阈值、筛选周次和扇叶搅拌速度等参数的设置。显示屏56用于显示通过按钮57设定的上述参数信息。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种铝合金粉末与稀土混合装置，包括混粉腔体（1），其特征在于：还包括惰性气体保护机构；
所述惰性气体保护机构包括通过第一输气管（271）与混粉腔体（1）的进气口（11）相连的惰性气体气瓶（21），以及通过第二输气管（272）与混粉腔体（1）的进料口（12）相连的气泵（22），惰性气体气瓶（21）的出气口处设置有气瓶电磁阀（23），混粉腔体（1）的进气口（11）处安装有气体进气单向阀（24）、进料口（12）处安装有气体出气单向阀（25），气泵（22）与通风管道（26）相连通；
气泵（22）能够将混粉腔体（1）内的空气经气体出气单向阀（25）抽出至通风管道（26）中，惰性气体气瓶（21）内的惰性气体能够经由气瓶电磁阀（23）、第一输气管（271）以及气体进气单向阀（24）输入混粉腔体（1）中；
所述装置还包括混粉腔体（1）翻转机构，混粉腔体（1）翻转机构包括第一电机（31）以及与第一电机（31）的输出端相连的减速器（32），所述减速器（32）的输出端通过联轴器（33）与转动轴（34）的一端相连，转动轴（34）的另一端与混粉腔体（1）的外表面固定连接；
所述装置还包括颗粒筛选粉碎机构，所述颗粒筛选粉碎机构包括安装在混粉腔体（1）内的第一滤网（41）以及与第一滤网（41）的一端固定连接的滑杆（42），混粉腔体（1）内壁上固定安装有能够与第一滤网（41）上表面接触连接的刮板（43），混粉腔体（1）外设置有驱动所述滑杆（42）沿第一滑轨（44）左右滑动的驱动组件；
所述驱动组件包括第二电机（451），第二电机（451）的输出端与曲柄（452）的一端固定连接，曲柄（452）的另一端与连杆（453）的一端铰接，连杆（453）的另一端与摇杆（454）铰接，摇杆（454）的一端与连接部铰接，另一端铰接有滑块（455），所述滑杆（42）的下侧固定连接有第二滑轨（421），所述滑块（455）能够沿第二滑轨（421）上下滑动；
所述混粉腔体（1）内第一滤网（41）的下方固定安装有粉仓（46），粉仓（46）下底面固定有第二滤网（461），粉仓（46）内安装有粉碎扇叶（462），粉碎扇叶（462）与第三电机（47）的输出端固定连接；
所述装置还包括控制器（51），所述控制器（51）与气泵（22）、气瓶电磁阀（23）、气体进气单向阀（24）、气体出气单向阀（25）电性连接，所述混粉腔体（1）内固定安装有与控制器（51）电性连接的用于测定氧气浓度的氧气传感器（52）；
所述混粉腔体（1）内固定安装有与控制器（51）电性连接的湿度传感器（54）；所述混粉腔体（1）内放置有用于吸收水分的干燥剂（55）；
所述混粉腔体（1）前后内壁上倾斜设置有第一导流挡板（13）、左右内壁上倾斜设置有第二导流挡板（14）；
利用所述铝合金粉末与稀土混合装置的铝合金粉末与稀土混合方法包括如下步骤：
S1：将混粉腔体（1）中的空气抽出后，向混粉腔体（1）内输入惰性气体；
S2：控制混粉腔体（1）翻转，每翻转0度到360度为一个翻转周期，翻转多个周期，使混粉腔体（1）内的铝合金粉末与稀土初步混合；
S3：在上一步骤的最后一个翻转周期，当混粉腔体（1）从270度位置翻转到360度位置过程中，控制混粉腔体（1）内的第一滤网（41）移动至其左端极限位置；
S4：在步骤S3中当混粉腔体（1）翻转至360度位置时，控制混粉腔体（1）停止翻转；
S5：控制第一滤网（41）向右移动，在第一滤网（41）向右移动的过程中混粉腔体（1）内的刮板（43）将第一滤网（41）上的颗粒物质刮落至第一滤网（41）下方的粉仓（46）中进行粉碎；
S6：控制混粉腔体（1）继续翻转，并重复步骤S3至S5若干次；
S7: 控制混粉腔体（1）继续翻转若干周期，使混粉腔体（1）内的铝合金粉末与稀土混合。
2.根据权利要求1所述的铝合金粉末与稀土混合装置，其特征在于：所述控制器（51）与第一电机（31）、第二电机（451）、第三电机（47）电性连接，所述混粉腔体（1）外固定连接有与控制器（51）电性连接的倾角传感器（53）。
3.根据权利要求1所述的铝合金粉末与稀土混合装置，其特征在于：
当混粉腔体（1）内的湿度传感器（54）检测到混粉腔体（1）内的湿度低于设定阈值后，控制混粉腔体（1）翻转；
当混粉腔体（1）内的湿度传感器（54）检测到混粉腔体（1）内的湿度高于设定阈值时，控制混粉腔体（1）停止翻转，直至湿度传感器（54）检测到混粉腔体（1）内的湿度低于设定阈值后，控制混粉腔体（1）继续翻转。
4.根据权利要求1所述的铝合金粉末与稀土混合装置，其特征在于：在步骤S1中当混粉腔体（1）内的氧气传感器（52）检测到混粉腔体（1）内的氧气浓度低于设定阈值后，停止向混粉腔体（1）内输入惰性气体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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