CN209614259U - 一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，包括两个以上不同类型的气雾化熔炉，每个熔炉可拆卸对应接设有两个以上的雾化塔，每个雾化塔均具有可拆卸收粉装置，所述组合装置还包括环形导轨，所述环形导轨上设置有与雾化塔对应的移动支架，所述每一雾化塔穿设在每一移动支架上，所述两种以上不同类型的气雾化熔炉分布架设在导轨上方。本实用新型的组合装置不受单一气雾化熔炉和雾化塔生产条件的限制，能够迅速地选择不同的气雾化熔炉或雾化塔进行配置。在保证粉末的纯度和形貌的情况下，在同一个生产系统内能够进行多类粉末的生产，提高了生产的效率和设备的利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及粉末冶金领域，特别涉及一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置。
背景技术
随着技术逐渐成熟，3D金属打印可应用的范围越来越多，包括：航空、汽车、医疗、模具、机械、首饰等诸多领域都各有需求，国外许多大牌车厂已经在利用包括3D金属打印技术制造后备零件。各高增值行业不断引入3D金属打印技术以迎合市场需求。根据相关市场研究报告，3D金属打印市场预计到2023年将超过20亿美元。因此可预见，未来市场对于3D金属打印原材料的需求也将会大幅增长。
气雾化系统是现今一种较为高效的3D打印精细金属粉末制造方法，它的基本原理是用高速气流将高温下的熔融金属流破碎成小液滴并凝固成粉末的过程。由于其制备的粉末具有纯度高、氧含量低、粉末粒度可控、球形度高且生产成本低等优点，已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向。
然而，由于不同金属的特性不同，所需的熔炼装置也有所不同。例如，基于石墨/陶瓷坩埚的气雾化技术是一种较为常见的熔炼金属粉末的方式，适用于不锈钢等金属粉末，但是此技术并不适用于生产化学性较为活泼的钛粉，因为它们会由于本身特性在高温熔炼的过程中与坩埚发生反应，从而夹杂大量杂质，大大降低粉末的纯度和最终打印成品的质量。同时，石墨/陶瓷坩埚的气雾技术也不适用于铝合金，因为此类材料容易在坩埚熔炼的过程中由于成分混合不均匀而产生团聚现象，同样也会对粉末质量造成很大影响。因此，有以上特性的金属材料更适合用无坩埚气雾化技术进行熔炼，此技术是通过将缓慢旋转的柱状金属电极降低至一个环形感应线圈中并从末端开始进行电极熔化的过程，能够提高原材料不同成分混合的均匀度，实现局部集中熔化，同时避免了金属和坩埚的接触，保证了粉末均匀度和纯度。而在熔炼高温合金，且对细粉收得率以及粉末实心度要求较高时，等离子雾化法则更加适用。等离子雾化技术是采用最高可达将近10000摄氏度的等离子体焦点将金属丝材熔化的过程。丝材被熔化的效率高，能够有较为理想的细粉收得率，且空心粉少。金属熔液极易在雾化塔被高速气体雾化或者冷却成球形粉末的过程中黏在塔壁上，为了防止不同的粉末之间的污染，厂家在实际生产时，往往需要购买或组装多个成套的气雾化系统来实现生产不同原材料的金属粉末，由于气雾化设备的成本较高，大大降低了厂家生产的灵活性或利润空间。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，提高设备利用率，仅通过更换不同雾化塔，即可适应生产多种粉末。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，包括两个以上不同类型的气雾化熔炉，每个熔炉可拆卸对应接设有两个以上的雾化塔，每个雾化塔均具有可拆卸收粉装置，所述组合装置还包括环形导轨，所述环形导轨上设置有与雾化塔对应的移动支架，所述每一雾化塔穿设在每一移动支架上，所述两种以上不同类型的气雾化熔炉分布架设在导轨上方。
进一步，所述气雾化熔炉为等离子气雾化熔炉、真空气雾化熔炉或无坩埚气雾化熔炉中的任意两种或三种。所述与真空气雾化熔炉可拆卸对应接设的雾化塔为处理不锈钢、马氏体时效钢或铜材料的雾化塔中的任意两种或三种。所述与无坩埚气雾化熔炉可拆卸对应接设的雾化塔为处理钛合金、铝合金或锆基合金材料的雾化塔中的任意两种或三种。所述与等离子气雾化熔炉可拆卸对应接设的雾化塔为处理钨、碳化硅或氧化镁材料的雾化塔中的任意两种或三种。所述气雾化熔炉通过一平台架设在导轨上方。所述移动支架包括带动雾化塔沿导轨移动的小车和带动雾化塔上下移动的升降机构，所述小车和升降机构与一控制器相连。所述雾化塔内设置有高速水枪和高速风枪。
本实用新型所能达到的有益效果是，该装置不受单一气雾化熔炉或雾化塔生产条件的限制，能够迅速地选择不同的气雾化熔炉或雾化塔进行配置。在保证粉末的纯度和形貌的情况下，在同一个生产系统内能够进行多类粉末的生产，解决传统气雾化系统设备只能生产单种金属粉末的限制，提高了生产的效率和设备的利用率，并一定程度上节约了设备所占空间，满足逐渐扩大的业务多元化的市场需求。
附图说明
图1为根据本实用新型实施例的一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置整体结构示意图。
图2为图1所示的本实用新型实施例的一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置俯视图。
图3为图1所示的本实用新型实施例的一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置其中一种组合方式示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的操作流程及技术方案更加清楚，以下结合附图对本实用新型实施方案做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本实用新型的工作原理及流程，并不用于限定本实用新型。此外，下列所描述的本实用新型各个实施步骤中所涉及到的发明概念和技术特征也属于本实用新型的保护范围。
图1为本实用新型组合装置的整体结构示意图。如图1所示，本实用新型一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置包括：一般真空气雾化熔炉1，无坩埚气雾化熔炉2，等离子气雾化熔炉3，第一雾化塔组合4，第二雾化塔组合5，第三雾化塔组合6，移动支架7，环形导轨8，收粉罐9，平台10。
在本实施例中，一般真空气雾化熔炉1，无坩埚气雾化熔炉2，等离子气雾化熔炉3，三个熔炉分别固定在平台10上并沿环形导轨上方分布设置。第一雾化塔组合4包含三个雾化塔，分别用于熔炼不同的材料：不锈钢、马氏体时效钢以及铜，适用于搭配一般真空气雾化熔炉1。第二雾化塔组合5包含三个雾化塔，分别用于熔炼钛合金、铝合金和锆基合金，适用于搭配无坩埚气雾化熔炉2。第三雾化塔组合6包含三个雾化塔，分别能够熔炼钨、碳化硅和氧化镁，适用于等离子气雾化熔炉3。所述每一个雾化塔均与其对应的气雾化熔炉可拆卸连接。
进一步，所述每一雾化塔是分别通过移动支架7设置在环形轨道8上。移动支架7包括小车和升降机构（图中未示出）。所述小车带动雾化塔在环形轨道8上移动，所述升降机构带动雾化塔上下移动。所述小车和升降机构与一控制器相连，从而可以受控自动移动。本实用新型中的移动支架可以使用现有技术所熟知的任一可以实现相应功能的结构实现。
同样地，为了避免污染，每一个雾化塔都有其对应的收粉装置即收粉罐9。每个雾化塔内部都配有高速水枪11和高速风枪12，用于每次使用完毕清洁雾化塔。
本实用新型实施例的组合装置能够允许一般真空气雾化、无坩埚气雾化、等离子气雾化这三种气雾化生产方法进行金属粉末的熔炼，详见以下具体操作方法，需要说明的是，以下装置只是在使用过程中的举例，实际可根据需要进行相应的组合。
如图1所示，移动支架7架在由两条轨道组成的环形导轨8上，雾化塔的上方是平台10，作为承托结构支撑三个熔炉，以连接熔炉与雾化塔。因要保证雾化塔在移动过程中可以顺利与熔炉进行快速连接，故三个熔炉所固定的位置处在导轨正上方，来确保雾化塔在移动的过程中始终处于熔炉的正下方，同时雾化塔内部内置探测装置，可以在移动的过程中监测雾化塔和熔炉是否对准并发出提示，方便雾化塔和熔炉能够快速地被固定和安装。
图2是整个装置的俯视图，一般真空气雾化熔炉1可对应连接第一雾化塔组合4中的三个雾化塔，无坩埚气雾化熔炉2可对应连接第二雾化塔组合5中的三个雾化塔，等离子气雾化熔炉3可对应连接第三雾化塔组合6中的三个雾化塔。
图3是一般真空气雾化熔炉1装置组合的示意图。当在需要熔炼生产不锈钢粉末的情况下，使用控制器将移动支架7连同第一雾化塔组合4中对应的雾化塔移动到一般真空气雾化熔炉1的正下方，辅以探测装置提示是否对准，再通过移动支架7内部的自动升降机构，将此雾化塔抬起后与一般真空气雾化熔炉1通过装置连接固定，再将雾化塔与底下对应的收粉罐9连接；当需要生产另一种粉末，如马氏体时效钢粉末，将雾化不锈钢粉末的雾化塔和熔炉以及对应的收粉罐9之间的连接装置拆卸后，再将第一雾化塔组合4中用于雾化马氏体时效钢粉末的雾化塔移动到一般真空气雾化熔炉1的下方，分别和一般真空气雾化熔炉1以及对应的收粉罐9连接固定。对已连接好的整套装置进行抽真空、高温加热原材料、雾化、收粉等一系列制粉流程。适用于一般真空气雾化熔炉1的第一雾化塔组合4内的雾化塔分别负责不同的金属雾化，无需清洗。既避免了不同金属粉末间的污染，也在减少空间使用的同时，大大提高了设备的使用效率。
同样地，无坩埚气雾化熔炉2或等离子气雾化熔炉3进行生产时，先确定需要熔炼的材料，再将相应的雾化塔移动到熔炉下方，与熔炉以及对应的收粉罐9进行连接固定。三个熔炉的熔炼以及相应雾化可同时进行，提高生产效率。
当需要生产一些新的材料时，确定合适的熔炉后，挑选该熔炉对应的雾化塔组合中的其中一个雾化塔后，用相应雾化塔内部配有的高速水枪11和高速风枪12对雾化塔进行清洗及干燥，高速水枪11和高速风枪12可以360度及上下任意运动，且风速和水速能够被任意调节，保证高效的清洁和通风。干燥清洁后的雾化塔可与熔炉以及对应的收粉罐9连接，开始新材料的熔炼及雾化流程。保证了雾化塔更换的灵活性，进一步提高了设备的使用率。
本实用新型参考附图，以实施例为核心，详细说明和公开的以上技术特征并不局限于此。本实用新型所属领域技术人员应当理解，在不脱离权利要求书请求的本实用新型的实质的范畴与情况下，可以对本实用新型进行各种变形。由此，对于本实用新型进行的各种变形均该解释为涵盖在本实用新型的权利要求书范围当中的所有实施形态。
Claims (8)
1.一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，包括两个以上不同类型的气雾化熔炉，其特征在于，每个熔炉可拆卸对应接设有两个以上的雾化塔，每个雾化塔均具有可拆卸收粉装置，所述组合装置还包括环形导轨，所述环形导轨上设置有与雾化塔对应的移动支架，所述每一雾化塔穿设在每一移动支架上，所述两种以上不同类型的气雾化熔炉分布架设在导轨上方。
2.根据权利要求1所述一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，其特征在于，所述气雾化熔炉为等离子气雾化熔炉、真空气雾化熔炉或无坩埚气雾化熔炉中的任意两种或三种。
3.根据权利要求2所述的一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，其特征在于，所述与真空气雾化熔炉可拆卸对应接设的雾化塔为处理不锈钢、马氏体时效钢或铜材料的雾化塔中的任意两种或三种。
4.根据权利要求2所述的一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，其特征在于，所述与无坩埚气雾化熔炉可拆卸对应接设的雾化塔为处理钛合金、铝合金或锆基合金材料的雾化塔中的任意两种或三种。
5.根据权利要求2所述的一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，其特征在于，所述与等离子气雾化熔炉可拆卸对应接设的雾化塔为处理钨、碳化硅或氧化镁材料的雾化塔中的任意两种或三种。
6.根据权利要求1所述一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，其特征在于，所述气雾化熔炉通过一平台架设在导轨上方。
7.根据权利要求1所述一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，其特征在于，所述移动支架包括带动雾化塔沿导轨移动的小车和带动雾化塔上下移动的升降机构，所述小车和升降机构与一控制器相连。
8.根据权利要求1所述的一种利用气雾化法制备球形金属粉末的组合装置，其特征在于，所述雾化塔内设置有高速水枪和高速风枪。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191112 |
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