CN220347188U - 一种多功能熔炼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能熔炼装置，属于粉末冶金设备技术领域。所述多功能熔炼装置包括熔炼雾化室、收粉室、等离子枪及超声波振动板；所述熔炼雾化室的侧壁上开设有棒料入口，所述熔炼雾化室的上部设置有抽气管及充气管，所述抽气管及充气管上均设置有控制阀，所述熔炼雾化室的底部设置有出料口；所述等离子枪的钨电极穿过所述熔炼雾化室的一侧侧壁后容置于所述熔炼雾化室内；所述超声波振动板安装于所述熔炼雾化室内。本实用新型在同一腔室内实现金属原料的熔炼和雾化，结构紧凑合理，操作方便，所述超声波振动板包括支撑板、超声波压电陶瓷片、加热板及水冷铜板，使所述多功能熔炼装置既能熔炼雾化低熔点金属，又能熔炼雾化高熔点金属。

Description

一种多功能熔炼装置

技术领域

本实用新型涉及粉末冶金设备技术领域，尤其涉及一种多功能熔炼装置。

背景技术

随着科技的发展，粉末冶金技术、3D打印技术和注射成型技术已取得了迅猛的发展，但这些技术所需要利用熔炼装置对金属原材料进行加工。传统的熔炼装置功能单一，而且往往需要以坩埚来盛放金属原材料，操作不方便，而且在熔炼过程中坩埚中的非金属物质易进入金属液，使金属的纯度下降。等离子电弧熔炼装置是目前常用的熔炼装置之一，该装置无需使用坩埚，可以避免坩埚对金属熔体的污染，有利于提高粉末的纯度。超声振动雾化技术是一种能量利用率高、惰性气体消耗量小并且所制备的液滴球形度好、粒度可控、粒度范围窄的技术。因此，现有的等离子电弧熔炼装置大多配备有超声振动器。当金属熔体覆在超声振动器表面时，金属熔体在超声振动作用下铺展成液膜，当超声振动器的振动面的振幅达到一定值时，液膜在超声振动的作用下破碎，液滴从超声振动装置飞出，并在飞行过程中凝固为球形粉末。但是，现有的熔炼装置所配备超声振动器仅适用于低熔点金属(如Al、Ti、钢等)的雾化，对于更高熔点的金属材料(例如高熵合金材料)则不适用。

因此，十分有必要提供一种既能熔炼雾化低熔点金属，又能熔炼雾化高熔点金属的多功能熔炼装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种多功能熔炼装置，本实用新型将等离子枪的钨电极及超声波振动板设置于熔炼雾化室内，可在同一腔室内实现金属原料的熔炼和雾化，结构紧凑合理，操作方便，所述超声波振动板包括支撑板、超声波压电陶瓷片、加热板及水冷铜板，使所述多功能熔炼装置既能熔炼雾化低熔点金属，又能熔炼雾化高熔点金属。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种多功能熔炼装置，包括熔炼雾化室、收粉室、等离子枪及超声波振动板；所述熔炼雾化室的侧壁上开设有棒料入口，所述熔炼雾化室的上部设置有抽气管及充气管，所述抽气管及充气管上均设置有控制阀，所述熔炼雾化室的底部设置有出料口，所述出料口与收粉室连通；所述等离子枪的钨电极穿过所述熔炼雾化室的一侧侧壁后容置于所述熔炼雾化室内；所述超声波振动板包括支撑板、超声波压电陶瓷片、加热板及水冷铜板，所述超声波振动板安装于所述熔炼雾化室内；所述水冷铜板内设置有水冷通道，所述水冷通道内铺设有水管，所述水管的进水端和出水端均延伸至所述熔炼雾化室外。

本实用新型将等离子枪的钨电极及超声波振动板设置于熔炼雾化室内，在同一腔室内实现金属原料的熔炼和雾化，结构紧凑合理，操作方便。将由金属单质或合金材质的棒料从所述棒料入口处插入熔炼雾化室，所述棒料与所述棒料入口的侧壁活动密封配合；所述等离子枪提供热源，使金属棒料在所述熔炼雾化室内熔化，形成熔融态的金属液；所述超声波振动板发出超声波，将金属液变成微细金属液滴；金属液滴在飞行过程中逐渐凝固成金属粉末，金属粉末在自身重力的作用下落入收粉室。

由于所述超声波振动板包括支撑板、超声波压电陶瓷片、加热板及水冷铜板，使本实用新型的多功能熔炼装置既能熔炼雾化低熔点金属，又能熔炼雾化高熔点金属。若加工的棒料属于高熔点的金属，则加热板接电，而水冷铜板不工作；若加工的棒料属于低熔点的金属，则利用外部的供水设备向水冷铜板的水管供水，而加热板不接电工作。

作为本实用新型的优选实施方式，所述钨电极的中轴线与所述棒料入口的中轴线在同一直线上。

作为本实用新型的优选实施方式，所述超声波振动板朝向所述钨电极，所述超声波振动板与水平面之间的夹角为30～60°。

作为本实用新型的优选实施方式，所述超声波振动板的数量不少于两个，且均匀分布于所述等离子枪的周围。

作为本实用新型的优选实施方式，所述收粉室与所述熔炼雾化室密封配合，所述收粉室与所述熔炼雾化室通过螺纹或卡扣可拆卸连接。

作为本实用新型的优选实施方式，所述支撑板、超声波压电陶瓷片、加热板及水冷铜板依次层叠，所述支撑板固定连接有支撑杆，所述支撑杆远离所述支撑板的一端与所述熔炼雾化室的侧壁连接。

可以理解的是，本实用新型对超声波振动板的尺寸和形状没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际工艺需求选择合适尺寸和形状的超声波振动板。所述超声波振动板可以是方形板结构、圆台形板结构、弧形板结构中的任意一种。

当时超声波振动板为方形板结构或圆台形板结构时，所述超声波振动板在远离所述支撑杆的一侧表面设置有凹槽。可以理解的是，本实用新型对所述凹槽的形状和尺寸没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行对凹槽的形状和尺寸进行设计。所述凹槽可以是环形凹槽、半圆球型凹槽中的至少一种。

作为本实用新型的优选实施方式，所述熔炼雾化室内设置有基板组件及喷吹嘴，所述基板组件包括基板、及与所述基板连接的连接杆，所述喷吹嘴位于所述基板与所述超声波振动板之间，所述喷吹嘴的进气端连接有进气管，所述进气管延伸至所述熔炼雾化室外。

进一步的，所述喷吹嘴朝向所述基板，所述喷吹嘴的喷吹方向与所述超声波振动板之间的夹角为5～30°。

进一步的，所述基板组件不少于两个，所述基板组件均匀分布于所述棒料入口的周围。

进一步的，所述连接杆远离所述基板的一端与所述熔炼雾化室的侧壁固定连接。所述基板通过连接杆固定设置在熔炼雾化室内，喷吹嘴的进气管与外部的供气设备连接，在喷吹嘴的喷吹作用下，金属液滴覆于所述基板上，并在基板的表面沉积形成沉积锭。

进一步的，所述连接杆远离所述基板的一端贯穿熔炼雾化室的侧壁，且与所述熔炼雾化室的侧壁活动密封配合。

在熔炼雾化室外设置推进电机或气缸，通过推进电机或气缸推动连接杆，使基板组件在水平方向上做往复运动，以便调整所述基板在熔炼雾化室内的位置。

本实用新型还可以在熔炼雾化室外设置旋转电机，通过旋转电机驱动连接杆旋转，从而带动基板旋转。当需要生产沉积锭时，关闭旋转电机或控制旋转电机缓慢旋转即可。而制粉时，在旋转电机的驱动下，所述基板高速旋转，金属液滴与基板的表面接触，在离心力的作用下破碎成更加细小的液滴，并将液滴甩出，甩出的液滴在飞行过程中凝固成粉末，粉末在自身重力的作用下落入收粉室内。

可以理解的是，本实用新型对基板的形状和尺寸没有特别限制，本领域技术人员可根据实际工艺需求对基板的形状和尺寸进行设计。例如，所述基板的形状可以是长条形、圆盘形、椭圆盘形和锥形中的任意一种。而不同形状的基板，可以用于制备出不同形状的沉积锭。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型将等离子枪的钨电极及超声波振动板设置于熔炼雾化室内，在同一腔室内实现金属原料的熔炼和雾化，结构紧凑合理，操作方便，所述超声波振动板包括支撑板、超声波压电陶瓷片、加热板及水冷铜板，使所述多功能熔炼装置既能熔炼雾化低熔点金属，又能熔炼雾化高熔点金属；熔炼雾化室的出料口与收粉室连通，方便收粉。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的多功能熔炼装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的棒料安装于多功能熔炼装置的示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的超声波振动板的剖视图；

图4为本实用新型实施例1提供的水冷铜板的结构示意图；

图5为本实用新型实施例2提供的多功能熔炼装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例3提供的多功能熔炼装置的结构示意图。

图中，100-熔炼雾化室，101-棒料入口，102-抽气管，103-充气管，104-出料口，200-收粉室，300-等离子枪，301-钨电极，400-超声波振动板，401-支撑板，402-超声波压电陶瓷片，403-加热板，404-水冷铜板，405-水管，500-支撑杆，600-基板组件，601-基板，602-连接杆，700-喷吹嘴，800-棒料，900-旋转电机。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

以下实施例中的棒料是指棒状的合金原材料或棒状的金属单质原材料。

实施例1

本实施例提供了一种多功能熔炼装置，其结构如图1～4所示。

所述多功能熔炼装置包括熔炼雾化室100、收粉室200、等离子枪300及超声波振动板400。

熔炼雾化室100的侧壁上开设有棒料入口101，熔炼雾化室100的上部设置有抽气管102及充气管103，抽气管102及充气管103上均设置有控制阀，熔炼雾化室100的底部设置有出料口104，出料口104与收粉室200连通。

等离子枪300的钨电极301穿过熔炼雾化室100的一侧侧壁后容置于熔炼雾化室100内，钨电极301的尖端为圆锥形，锥角为40～50°，钨电极301的中轴线与棒料入口101的中轴线在同一直线上。

超声波振动板400安装于熔炼雾化室100内；超声波振动板400与水平面之间的夹角为30～60°；超声波振动板400的数量不少于两个，且均匀分布于等离子枪300的周围。

超声波振动板400由支撑板401、超声波压电陶瓷片402、加热板403及水冷铜板404依次层叠而成，其中，水冷铜板404内设置有水冷通道，水冷通道内铺设有水管405，水管405的进水端和出水端均延伸至熔炼雾化室100外。

支撑板401固定连接有支撑杆500，支撑杆500远离支撑板401的一端与熔炼雾化室100的侧壁连接。可以理解的是，本实用新型对超声波振动板400的尺寸和形状没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际工艺需求选择合适尺寸和形状的超声波振动板400。超声波振动板400可以是方形板结构、圆台形板结构、弧形板结构中的任意一种。

支撑杆500内设置有用于走线和铺设水管405的通道。

当时超声波振动板400为方形板结构或圆台形板结构时，超声波振动板400在远离支撑杆500的一侧表面(即水冷铜板404的表面)设置有凹槽。可以理解的是，本实用新型对凹槽的形状和尺寸没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行对凹槽的形状和尺寸进行设计。凹槽可以是环形凹槽、半圆球型凹槽中的至少一种。

可以理解的是，本实用新型对水冷通道的形状和尺寸没有特别限制，可以根据实际需要对水冷通道的形状和尺寸进行设计。例如，水冷通道可以是蛇形结构或环形结构。

收粉室200与熔炼雾化室100密封配合，收粉室200与熔炼雾化室100通过螺纹可拆卸连接，或通过卡扣可拆卸连接。

利用本实用新型提供的多功能熔炼装置对棒料进行熔炼雾化处理的流程如下：

如图2所示，将棒料800从棒料入口101插入熔炼雾化室100内，棒料800的中轴线与钨电极301的中轴线处于同一直线上，且棒料800与棒料入口101的侧壁活动密封配合。将抽气管102与外部抽真空设备连接，打开抽气管102上的控制阀，利用抽真空设备将熔炼雾化室100内的气体抽出，抽气完毕后，关闭抽气管102上的控制阀；将充气管103与外部输气设备连接，打开充气管103上的控制阀，利用输气设备向熔炼雾化室100内输入惰性气体，充气完毕后，关闭充气管103上的控制阀。之后，启动等离子枪300，并将超声波压电陶瓷片401接电，等离子枪300发出等离子电弧，超声波压电陶瓷401发出超声波，使棒料800熔炼、雾化，形成金属液滴；金属液滴在移动过程中凝固成球形粉末，球形粉末在自身重力的作用下掉落入收粉室200内。

在熔炼雾化过程中，可以通过推进电机或气缸推动棒料800，使棒料800与钨电极301之间保持10～30mm的间距；还可以将旋转电机900的输出端与棒料800连接，通过旋转电机900带动棒料800转动，使棒料800末端熔融的金属液在离心作用下甩出。

若加工的棒料800属于高熔点的金属棒料，则加热板403接电，而水冷铜板404不通水工作；若加工的棒料800属于低熔点的金属棒料，则利用外部的供水设备向水冷铜板404的水管405供水，而加热板403不接电工作。

实施例2

本实施例提供的多功能熔炼装置是在实施例1基础上的改进，实施例1中公开的内容在本实施例中不重复描述，实施例1公开的内容也属于本实施例公开的内容。

请参阅图5，在本实施例中，熔炼雾化室100内设置有基板组件600及喷吹嘴700，基板组件600包括基板601、及与基板601连接的连接杆602，喷吹嘴700位于基板601与超声波振动板400之间，喷吹嘴700的进气端连接有进气管，进气管延伸至熔炼雾化室100外。

进一步的，喷吹嘴700朝向基板601，喷吹嘴700的喷吹方向与超声波振动板400之间的夹角为5～30°。

进一步的，基板组件600不少于两个，基板组件600均匀分布于棒料入口101的周围。

连接杆602远离基板601的一端与熔炼雾化室100的侧壁固定连接，具体的连接杆602与熔炼雾化室100的侧壁通过螺纹可拆卸连接。基板601通过连接杆602固定设置在熔炼雾化室100内，喷吹嘴700的进气管与外部的供气设备连接，在喷吹嘴700的喷吹作用下，金属液滴覆于基板601上，并在基板601的表面沉积形成沉积锭。

实施例3

本实施例提供了一种多功能熔炼装置，其与实施例2的区别在于，在本实施例中，连接杆602远离基板601的一端贯穿熔炼雾化室100的侧壁，且与熔炼雾化室100的侧壁活动密封配合。

在一应用场景中，在熔炼雾化室100外设置推进电机或气缸，通过推进电机或气缸推动连接杆，使基板组件600在水平方向上做往复运动，以便调整基板601在熔炼雾化室100内的位置。

在另一应用场景中，如图6所示，在熔炼雾化室100外设置旋转电机900，通过旋转电机900驱动连接杆602旋转，从而带动基板601旋转。当需要生产沉积锭时，关闭旋转电机900或控制旋转电机900缓慢旋转即可。而制粉时，在旋转电机900的驱动下，基板601高速旋转，金属液滴与基板601的表面接触，在离心力的作用下破碎成更加细小的液滴，并将液滴甩出，甩出的液滴在飞行过程中凝固成粉末，粉末在自身重力的作用下落入收粉室200内。

可以理解的是，本实用新型对基板601的形状和尺寸没有特别限制，本领域技术人员可根据实际工艺需求对基板601的形状和尺寸进行设计。例如，基板601的形状可以是长条形、圆盘形、椭圆盘形和锥形中的任意一种。而不同形状的基板601，可以用于制备出不同形状的沉积锭。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种多功能熔炼装置，其特征在于，包括熔炼雾化室、收粉室、等离子枪及超声波振动板；所述熔炼雾化室的侧壁上开设有棒料入口，所述熔炼雾化室的上部设置有抽气管及充气管，所述抽气管及充气管上均设置有控制阀，所述熔炼雾化室的底部设置有出料口，所述出料口与收粉室连通；所述等离子枪的钨电极穿过所述熔炼雾化室的一侧侧壁后容置于所述熔炼雾化室内；所述超声波振动板包括支撑板、超声波压电陶瓷片、加热板及水冷铜板，所述超声波振动板安装于所述熔炼雾化室内；所述水冷铜板内设置有水冷通道，所述水冷通道内铺设有水管，所述水管的进水端和出水端均延伸至所述熔炼雾化室外。

2.如权利要求1所述的多功能熔炼装置，其特征在于，所述钨电极的中轴线与所述棒料入口的中轴线在同一直线上。

3.如权利要求1所述的多功能熔炼装置，其特征在于，所述超声波振动板朝向所述钨电极，所述超声波振动板与水平面之间的夹角为30～60°。

4.如权利要求1所述的多功能熔炼装置，其特征在于，所述超声波振动板的数量不少于两个，且均匀分布于所述等离子枪的周围。

5.如权利要求1所述的多功能熔炼装置，其特征在于，所述支撑板、超声波压电陶瓷片、加热板及水冷铜板依次层叠。

6.如权利要求1所述的多功能熔炼装置，其特征在于，所述熔炼雾化室内设置有基板组件及喷吹嘴，所述基板组件包括基板、及与所述基板连接的连接杆，所述喷吹嘴位于所述基板与所述超声波振动板之间，所述喷吹嘴的进气端连接有进气管，所述进气管延伸至所述熔炼雾化室外。

7.如权利要求6所述的多功能熔炼装置，其特征在于，所述喷吹嘴朝向所述基板，所述喷吹嘴的喷吹方向与所述超声波振动板之间的夹角为5～30°。

8.如权利要求6所述的多功能熔炼装置，其特征在于，所述基板组件的数量不少于两个，所述基板组件均匀分布于所述熔炼雾化室的棒料入口的周围。

9.如权利要求6所述的多功能熔炼装置，其特征在于，所述连接杆远离所述基板的一端与所述熔炼雾化室的侧壁固定连接。

10.如权利要求6所述的多功能熔炼装置，其特征在于，所述连接杆远离所述基板的一端贯穿熔炼雾化室的侧壁，且与所述熔炼雾化室的侧壁活动密封配合。