本發(fā)明涉及一種進料裝置，具體涉及一種電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著增材制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對高品質(zhì)球形鈦合金粉末的需求量也在不斷增加。目前制備金屬粉末的方法主要包括電極感應氣霧化工藝、等離子旋轉(zhuǎn)電機離心霧化工藝、等離子球化制粉工藝極易等離子霧化制粉工藝等。其中電極感應氣霧化工藝以鈦合金棒材為原材料，采用錐形非接觸式感應線圈熔化鈦合金棒材頭部，形成自由落體的液滴。液滴在重力作用下進入氣霧化噴嘴，在高速氬氣的作用下霧化形成球形度高、純凈度高的鈦合金粉末。

2、當前，電極感應氣霧化工藝已經(jīng)成為高品質(zhì)球形鈦合金粉末的主流制備方式，但是在粉末量產(chǎn)過程中，該工藝存在無法連續(xù)生產(chǎn)的問題。單根鈦棒熔化結(jié)束后必須重新放入新鈦棒，如此操作不僅增加了生產(chǎn)時間、降低了生產(chǎn)效率，而且頻繁開啟裝料倉門，導致惰性氣體浪費，使得成本升高。目前，有相關(guān)專利提出了幾種連續(xù)進料裝置，用來提高電極感應氣霧化工藝的生產(chǎn)效率。如中國專利(cn111515407b)和(cn112974818b)，均公開了一種氣霧化制粉系統(tǒng)，該二個專利均采用旋轉(zhuǎn)盤進料裝置，當一根棒料熔化完畢后，通過旋轉(zhuǎn)將另一根棒料運送到指定位置，再下降到感應線圈中進行熔化，但是上述專利的進料方式并沒有實現(xiàn)不同棒料之間的連續(xù)化換料，仍然存在料頭，導致材料利用率低。

3、針對上述問題，急需開發(fā)出一種電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置及方法，用來解決氣霧化過程中棒料難以連續(xù)熔化的問題，并且在提高生產(chǎn)效率的同時，提高惰性氣體和材料的利用率，降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、生產(chǎn)成本低的電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，能實現(xiàn)連續(xù)進料，提高生產(chǎn)效率。

2、本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種電極感應氣霧化連續(xù)進料方法，不僅能實現(xiàn)鈦合金棒料的連續(xù)進料，而且提高惰性氣體和材料的利用率，降低生產(chǎn)成本。

3、本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，其特征在于：包括交換室、熔化室、霧化室、鈦棒夾持裝置和旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)，其中交換室位于熔化室的上端一側(cè)，霧化室位于熔化室的下方，交換室與熔化室之間設(shè)有可活動的隔板以實現(xiàn)二者的連通或隔開，交換室內(nèi)設(shè)有鈦棒以及將鈦棒輸送至熔化室的傳輸機構(gòu)，熔化室內(nèi)設(shè)有對鈦棒進行熔化的感應線圈，熔化室內(nèi)、感應線圈的上方設(shè)有進給輥輪和激光焊槍，從交換室補充進入熔化室的鈦棒，經(jīng)鈦棒夾持裝置和旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)作用向下移動至給進輥輪，鈦棒被進給輥輪夾持并繼續(xù)下移，而鈦棒夾持裝置上移夾住第二根鈦棒后繼續(xù)下移，二根鈦棒接觸后經(jīng)激光焊槍焊接固定后下移進入感應線圈內(nèi)熔化。

4、作為改進，所述交換室內(nèi)的傳輸機構(gòu)采用傳輸鏈，傳輸鏈上設(shè)有對鈦棒進行夾持固定的夾持件，交換室位于熔化室的上端右側(cè)，交換室的右側(cè)設(shè)有交換室門，交換室設(shè)有放氣閥及抽真空系統(tǒng)。

5、進一步，所述鈦棒夾持裝置設(shè)置熔化室內(nèi)、位于交換室的傳輸鏈左側(cè)，傳輸鏈上的鈦棒傳輸至鈦棒夾持裝置處時，鈦棒夾持裝置夾住鈦棒的頂部，而傳輸鏈上的夾持件脫開，完成一次熔化棒料的補充。

6、再進一步，所述旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)設(shè)置在熔化室外、對應于鈦棒夾持裝置的上方，旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)升降軸、驅(qū)動旋轉(zhuǎn)升降軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機、驅(qū)動旋轉(zhuǎn)升降軸上下移動的升降電機，旋轉(zhuǎn)升降軸的下端伸入熔化室與鈦棒夾持裝置的上端相連接，熔化室的上方、旋轉(zhuǎn)升降軸的左側(cè)豎直設(shè)有一導軌和一絲杠，升降電機安裝在導軌上方的固定架上，升降電機的輸出端與絲桿傳動連接，絲桿上設(shè)有與可帶動旋轉(zhuǎn)升降軸同步上下移動的滑塊，滑塊通過絲桿的轉(zhuǎn)動沿導軌上下移動、帶動旋轉(zhuǎn)升降軸上下移動。

7、進一步，所述進給輥輪通過進給輥輪伸縮支架安裝在熔化室內(nèi)，當鈦棒下降至進給輥輪處時，進給輥輪夾住鈦棒，并以10-100mm/min的速度使鈦棒下降，與此同時，鈦棒夾持裝置放開鈦棒返回至頂部，交換室中的下一根鈦棒被傳輸鏈輸送至鈦棒夾持裝置中夾持固定

8、進一步，所述激光焊槍通過焊槍固定架固定在熔化室內(nèi)、位于進給輥輪的上方，當進給輥輪夾持的鈦棒向下運動時，其上方被鈦棒夾持裝置夾持的第二根鈦棒以一定速度旋轉(zhuǎn)下降，當兩根鈦棒相互接觸，并運動至激光焊槍處時，激光焊槍進行點焊，將兩根鈦棒焊接在一起。

9、再進一步，所述進給輥輪處安裝有壓力傳感器，當檢測到鈦棒對進給輥輪的壓力后，反饋到鈦棒夾持裝置，控制其解脫放開鈦棒。

10、再進一步，所述激光焊槍處設(shè)有焊縫跟蹤傳感器，當兩根鈦棒相互接觸，并運動至激光焊槍處時，被焊縫跟蹤傳感器捕捉到，控制激光焊槍進行點焊。

11、本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種電極感應氣霧化連續(xù)進料方法，其特征在于：采用上述電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置進行進料，具體步驟為：

12、1)交換室內(nèi)補充滿鈦棒：降下隔板，將交換室與熔化室分隔開來，打開放氣閥，交換室內(nèi)充入空氣，打開交換室門，向交換室內(nèi)補充鈦棒，采用夾持件將鈦棒固定在傳輸鏈上，關(guān)閉交換室門，抽真空至指定真空度；

13、2)升起隔板，交換室與熔化室連通，鈦棒在傳輸鏈的帶動下向左側(cè)鈦棒夾持裝置移動，當鈦棒移動至鈦棒夾持裝置處時，鈦棒夾持裝置夾住鈦棒頂部，而夾持件脫開，完成一次熔化棒料的補充；

14、3)旋轉(zhuǎn)電機和升降電機運行，鈦棒夾持裝置夾持鈦棒旋轉(zhuǎn)下降；

15、4)當鈦棒下降至進給輥輪處時，進給輥輪夾住鈦棒，并以10-100mm/min的速度使鈦棒下降，與此同時，鈦棒夾持裝置放開鈦棒，返回至頂部，交換室中的下一根鈦棒會繼續(xù)被傳輸鏈輸送至鈦棒夾持裝置中夾持；

16、5)被進給輥輪夾持住的鈦棒向下運動，其上方第二根鈦棒材被夾持住，以一定速度旋轉(zhuǎn)下降，當兩根鈦棒相互接觸，并運動至激光焊槍處時，激光焊槍進行點焊，將兩根鈦棒焊接在一起；

17、6)兩根鈦棒焊接在一起后，在旋轉(zhuǎn)升降軸的控制下，以一定的轉(zhuǎn)速和運動速度向下進入感應線圈內(nèi)，實現(xiàn)鈦棒的熔化；

18、7)當兩根鈦棒快熔化完時，鈦棒夾持裝置向上返回至頂部，交換室內(nèi)的鈦棒會對其進行補充，再重復上述運動，從而實現(xiàn)氣霧化制粉連續(xù)進料。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：增設(shè)了交換室，在不破壞熔化氣氛環(huán)境的前提下實現(xiàn)鈦合金棒料的連續(xù)進料；在熔化前，采用激光焊接的方法，將兩根鈦合金棒進行焊接，這樣不產(chǎn)生廢棄料頭，提高了鈦合金棒原料的利用率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能實現(xiàn)鈦棒的連續(xù)進料，在不開倉門下實現(xiàn)鈦棒連續(xù)熔化氣霧化制粉，大大提高了生產(chǎn)效率，同時提高惰性氣體和材料的利用率，降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，其特征在于：包括交換室、熔化室、霧化室、鈦棒夾持裝置和旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)，其中交換室位于熔化室的上端一側(cè)，霧化室位于熔化室的下方，交換室與熔化室之間設(shè)有可活動的隔板以實現(xiàn)二者的連通或隔開，交換室內(nèi)設(shè)有鈦棒以及將鈦棒輸送至熔化室的傳輸機構(gòu)，熔化室內(nèi)設(shè)有對鈦棒進行熔化的感應線圈，熔化室內(nèi)、感應線圈的上方設(shè)有進給輥輪和激光焊槍，從交換室補充進入熔化室的鈦棒，經(jīng)鈦棒夾持裝置和旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)作用向下移動至進給輥輪，鈦棒被進給輥輪夾持并繼續(xù)下移，而鈦棒夾持裝置上移夾住第二根鈦棒后繼續(xù)下移，二根鈦棒接觸后經(jīng)激光焊槍焊接固定后下移進入感應線圈內(nèi)熔化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，其特征在于：所述交換室內(nèi)的傳輸機構(gòu)采用傳輸鏈，傳輸鏈上設(shè)有對鈦棒進行夾持固定的夾持件，交換室位于熔化室的上端右側(cè)，交換室的右側(cè)設(shè)有交換室門，交換室設(shè)有放氣閥及抽真空系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，其特征在于：所述鈦棒夾持裝置設(shè)置熔化室內(nèi)、位于交換室的傳輸鏈左側(cè)，傳輸鏈上的鈦棒傳輸至鈦棒夾持裝置處時，鈦棒夾持裝置夾住鈦棒的頂部，而傳輸鏈上的夾持件脫開，完成一次熔化棒料的補充。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)設(shè)置在熔化室外、對應于鈦棒夾持裝置的上方，旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)升降軸、驅(qū)動旋轉(zhuǎn)升降軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機、驅(qū)動旋轉(zhuǎn)升降軸上下移動的升降電機，旋轉(zhuǎn)升降軸的下端伸入熔化室與鈦棒夾持裝置的上端相連接，熔化室的上方、旋轉(zhuǎn)升降軸的左側(cè)豎直設(shè)有一導軌和一絲杠，升降電機安裝在導軌上方的固定架上，升降電機的輸出端與絲桿傳動連接，絲桿上設(shè)有與可帶動旋轉(zhuǎn)升降軸同步上下移動的滑塊，滑塊通過絲桿的轉(zhuǎn)動沿導軌上下移動、帶動旋轉(zhuǎn)升降軸上下移動。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，其特征在于：所述進給輥輪通過進給輥輪伸縮支架安裝在熔化室內(nèi)，當鈦棒下降至進給輥輪處時，進給輥輪夾住鈦棒，并以10-100mm/min的速度使鈦棒下降，與此同時，鈦棒夾持裝置放開鈦棒返回至頂部，交換室中的下一根鈦棒被傳輸鏈輸送至鈦棒夾持裝置中夾持固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，其特征在于：所述激光焊槍通過焊槍固定架固定在熔化室內(nèi)、位于進給輥輪的上方，當進給輥輪夾持的鈦棒向下運動時，其上方被鈦棒夾持裝置夾持的第二根鈦棒以一定速度旋轉(zhuǎn)下降，當兩根鈦棒相互接觸，并運動至激光焊槍處時，激光焊槍進行點焊，將兩根鈦棒焊接在一起。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，其特征在于：所述進給輥輪處安裝有壓力傳感器，當檢測到鈦棒對進給輥輪的壓力后，反饋到鈦棒夾持裝置，控制其解脫放開鈦棒。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置，其特征在于：所述激光焊槍處設(shè)有焊縫跟蹤傳感器，當兩根鈦棒相互接觸，并運動至激光焊槍處時，被焊縫跟蹤傳感器捕捉到，控制激光焊槍進行點焊。

9.一種電極感應氣霧化連續(xù)進料方法，其特征在于：采用權(quán)利要求8所述的電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置進行進料，具體步驟為：

技術(shù)總結(jié)
一種電極感應氣霧化連續(xù)進料裝置及方法，包括交換室、熔化室、霧化室、鈦棒夾持裝置和旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)，交換室與熔化室之間設(shè)有隔板以實現(xiàn)二者連通或隔開，交換室內(nèi)設(shè)有將鈦棒輸送至熔化室的傳輸機構(gòu)，熔化室內(nèi)設(shè)有感應線圈、進給輥輪和激光焊槍，從交換室補充進入熔化室的鈦棒，經(jīng)鈦棒夾持裝置和旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)作用向下移動至給進輥輪，鈦棒被進給輥輪夾持并繼續(xù)下移，而鈦棒夾持裝置上移夾住第二根鈦棒后繼續(xù)下移，二根鈦棒接觸后經(jīng)激光焊槍焊接固定后下移進入感應線圈內(nèi)熔化。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能實現(xiàn)鈦棒的連續(xù)進料，在不開倉門下實現(xiàn)鈦棒連續(xù)熔化氣霧化制粉，大大提高了生產(chǎn)效率，同時提高惰性氣體和材料的利用率，降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：張會華,莊辛鵬,林鑫,樊子煜,張群,楊鵬偉,趙文天,楊廣,鐘亮,趙樞明,魯仁義,劉芊瑩,史利軍,易更
受保護的技術(shù)使用者：中國兵器科學研究院寧波分院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26