本發(fā)明屬于3D打印用金屬粉末技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬粉末的分級(jí)裝置及使用方法。尤其涉及一種微細(xì)金屬粉末的分級(jí)裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命制造領(lǐng)域的典型代表技術(shù)，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。尤其是在航空航天制造企業(yè)，更是不惜耗費(fèi)大量財(cái)力、物力加大研發(fā)力度，以確保自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。3D打印過(guò)程中的鋪粉過(guò)程作為前提條件，對(duì)成型零件起著至關(guān)重要的作用，而鋪粉過(guò)程中的微細(xì)粉末(如粒度小于15μm的粉末，或形狀不規(guī)則的顆粒)，由于粉末間作用力很大，粉末容易團(tuán)聚，從而很難鋪平，嚴(yán)重影響粉末后期的成型過(guò)程。

對(duì)于金屬粉末的分級(jí)，比較傳統(tǒng)的方法是采用振動(dòng)篩進(jìn)行分級(jí)，但將這一分級(jí)技術(shù)在應(yīng)用于微細(xì)金屬粉末(如粒度小于20μm)時(shí)，由于微細(xì)粉末的比重較輕，而且微細(xì)粉末很容易堵塞篩網(wǎng)，在篩分過(guò)程中很難通過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)。后來(lái)開(kāi)始借鑒氣流分級(jí)技術(shù)，但目前為止，這一技術(shù)只應(yīng)用在化工及藥品行業(yè)，用于對(duì)輕比重的非金屬粉末進(jìn)行分級(jí)，因而設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)易，分級(jí)過(guò)程大多暴露在大氣中進(jìn)行，尤其是在進(jìn)料口位置，在處理過(guò)程中極容易帶入空氣中的粉塵。這種污染對(duì)于易受氧污染、易燃易爆、純潔度要求高的鈦合金、高溫合金粉末，是不允許存在的。

在完全不受污染的環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)粉末分級(jí)首先保證進(jìn)料口中原始粉末不受污染，其次是確保分級(jí)后的金屬粉末粒度精確，粗粉與細(xì)粉的粒度分布交叉控制在5％以內(nèi)。這一設(shè)計(jì)的技術(shù)的難點(diǎn)在于：1)在粉末不受污染的前提條件下，確保進(jìn)料口和二次進(jìn)風(fēng)口有足夠風(fēng)量進(jìn)入氣流篩；2)進(jìn)料口的設(shè)計(jì)要能能保證自動(dòng)加料，因而儲(chǔ)粉罐采用支架固定，并通過(guò)球閥與進(jìn)料口連接，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料量的自動(dòng)控制；3)通過(guò)對(duì)進(jìn)料量、風(fēng)機(jī)功率及二次進(jìn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫合金和鈦合金粉末的分級(jí)，保證分級(jí)后的粉末粗粉與細(xì)粉之間粒度分布交叉控制在5％以內(nèi)。4)需考慮閥門(mén)設(shè)計(jì)、密封措施等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬粉末的分級(jí)裝置及使用方法。解決了金屬粉末的分級(jí)傳統(tǒng)的方法微細(xì)粉末的比重輕，容易堵塞篩網(wǎng)，在篩分過(guò)程中很難通過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)的問(wèn)題。有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)易受氧污染、易燃易爆、純潔度要求高的微細(xì)高溫合金粉末及鈦合金粉末進(jìn)行精細(xì)分級(jí)，處理掉影響3D打印過(guò)程順利進(jìn)行的微細(xì)粉末，即粒度小于15μm的金屬粉末。

一種金屬粉末的分級(jí)裝置，包括儲(chǔ)粉罐1、支架2、不銹鋼球閥3、進(jìn)料口上蓋4、觀察窗口5、過(guò)濾管6、進(jìn)料口7、風(fēng)力電機(jī)8、分級(jí)輪9、筒體10、一級(jí)收粉罐11、旋風(fēng)收集器12、布袋收集器13、引風(fēng)機(jī)14；其中儲(chǔ)粉罐1倒立放置在支架上2，儲(chǔ)粉罐口與不銹鋼球閥3相連接，不銹鋼球閥3下端用KF40-80的轉(zhuǎn)接頭連接，不銹鋼球閥3通過(guò)轉(zhuǎn)接頭與進(jìn)料口上蓋4相連接，通過(guò)不銹鋼球閥控制粉末的進(jìn)料量，進(jìn)料口上蓋4為倒扣的漏斗結(jié)構(gòu)，進(jìn)料口上蓋4上面設(shè)置有觀察窗口5，下面與過(guò)濾管6相連接，粉塵過(guò)濾口下端與進(jìn)料口7連接。分級(jí)電機(jī)8位于筒體10上方并與分級(jí)輪9直接連接，通過(guò)分級(jí)電機(jī)8調(diào)節(jié)分級(jí)輪9的轉(zhuǎn)速，并配以合理的二次進(jìn)風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的有效分選。一級(jí)收粉罐11位于筒體10的下方，旋風(fēng)收集器12、布袋收集器13和引風(fēng)機(jī)14依次通過(guò)風(fēng)管相連接；粗粉在重力作用下進(jìn)入一級(jí)收粉罐11，更細(xì)的粉塵隨氣流進(jìn)入旋風(fēng)收集器12，在離心力的作用下，粉末沿筒壁旋轉(zhuǎn)下降，在內(nèi)錐尾部分離；凈化后的氣體通過(guò)中心排氣管排出進(jìn)入布袋收集器13，分離后的粉末通過(guò)料倉(cāng)收集。

進(jìn)料斗通過(guò)螺旋桿與分級(jí)機(jī)連接，分級(jí)機(jī)由分級(jí)電機(jī)8、分級(jí)輪9、筒體10組成。

一種金屬粉末的分級(jí)裝置的使用方法，其具體步驟及參數(shù)如下：

1、將金屬粉末在真空手套箱中裝入儲(chǔ)粉罐中，然后關(guān)閉不銹鋼球閥。

2、將裝有粉末的儲(chǔ)粉罐在支架上進(jìn)行倒裝。

3、不銹鋼球閥下端通過(guò)不銹鋼軟管與氣流篩分機(jī)進(jìn)料口上端連接，軟管長(zhǎng)度200～250mm，軟管下端連接KF40轉(zhuǎn)80的接頭。

4、轉(zhuǎn)接頭下端連接進(jìn)料口上蓋，進(jìn)料口上蓋與進(jìn)料漏斗之間通過(guò)一圓柱形的粉塵過(guò)濾管連接。

5、在確認(rèn)設(shè)備連接無(wú)誤后，開(kāi)啟分級(jí)機(jī)變頻器開(kāi)關(guān)，空車(chē)低速8～10Hz運(yùn)轉(zhuǎn)10～15min，之后啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)功率2～5KW，待風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡后，開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)和二次風(fēng)閥門(mén)，引風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)全開(kāi)，二次風(fēng)閥門(mén)開(kāi)2/3。開(kāi)啟分級(jí)機(jī)主機(jī)及旋風(fēng)收集器，確保卸料暢通；觀察引風(fēng)機(jī)排氣口，以無(wú)明顯排塵為宜。開(kāi)機(jī)后，根據(jù)產(chǎn)品粒度要求，粒度為15～53μm或45～105μm，調(diào)節(jié)分級(jí)輪轉(zhuǎn)速及二次進(jìn)風(fēng)風(fēng)量，直到產(chǎn)品合格。

6、開(kāi)啟進(jìn)料裝置，調(diào)節(jié)進(jìn)料功率為5～20KW，調(diào)節(jié)分級(jí)輪功率為30～50KW；經(jīng)常檢查料倉(cāng)，以防進(jìn)料口堵塞。

7、打開(kāi)儲(chǔ)粉罐球閥，保持球閥開(kāi)度為1/3勻速進(jìn)料，保持進(jìn)料穩(wěn)定。

8、分級(jí)進(jìn)行20～40min后，依次關(guān)閉球閥、進(jìn)料螺旋、二次進(jìn)風(fēng)閥門(mén)、引風(fēng)機(jī)及分級(jí)機(jī)。

9、脈沖儀繼續(xù)循環(huán)噴吹4～10min后關(guān)閉。

10、分別將一級(jí)收粉罐中的粗粉和二級(jí)收粉罐中的細(xì)粉取樣，進(jìn)行粒度分析。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)特點(diǎn)在于，其專用的進(jìn)料裝置，可以避免金屬粉末在分級(jí)過(guò)程中受到環(huán)境污染，保證了金屬粉末的純凈度；其二本專利應(yīng)用在易燃易爆、純潔度要求高的高溫合金及鈦合金粉末，在處理15μm以下的微細(xì)粉末時(shí)，分級(jí)精度高，分級(jí)后細(xì)粉中15μm以下的粉末達(dá)到95％以上，而粗粉中15μm以下的粉末控制在5％以下。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：粉末進(jìn)料口的設(shè)計(jì)保證粉末在處理過(guò)程中完全不受環(huán)境污染，嚴(yán)格控制粉末增氧和其它污染，保持了原始高溫合金及鈦合金粉末樣品的純凈度和原始狀態(tài)；其次粉末的進(jìn)料采用球閥控制，實(shí)現(xiàn)自主進(jìn)料控制，確保處理過(guò)程中進(jìn)料的穩(wěn)定，并降低了傳統(tǒng)篩分過(guò)程中采用人工加料的工作強(qiáng)度；最后是針對(duì)一些易受氧污染、純潔度要求高的微細(xì)高溫合金粉末及鈦合金粉末，通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的摸索，獲得合理的分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速、一次和二次進(jìn)風(fēng)量，有效的處理掉粉末中粒度小于15μm的細(xì)粉，顯著提高了3D打印用金屬粉末的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的示意圖。其中，儲(chǔ)粉罐1、支架2、不銹鋼球閥3、進(jìn)料口上蓋4、觀察窗口5、過(guò)濾管6、進(jìn)料口7、風(fēng)力電機(jī)8、分級(jí)輪9、筒體10、一級(jí)收粉罐11、旋風(fēng)收集器12、布袋收集器13、引風(fēng)機(jī)14。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

1、取5Kg高溫合金粉末，牌號(hào)GH3536，粒度0～53μm，將粉末在真空手套箱中裝入儲(chǔ)粉罐中，關(guān)閉球閥。

2、將裝有粉末的儲(chǔ)粉罐在支架上進(jìn)行倒裝。

3、球閥下端連接不銹鋼軟管，軟管長(zhǎng)200mm，軟管下端連接KF40-80的轉(zhuǎn)接頭。

4、轉(zhuǎn)接頭下端連接進(jìn)口上蓋，進(jìn)料口上蓋與進(jìn)料漏斗之間通過(guò)一圓柱形的粉塵過(guò)濾管連接。

5、開(kāi)啟分級(jí)機(jī)變頻器開(kāi)關(guān)，空車(chē)低速9Hz運(yùn)轉(zhuǎn)15min。啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)功率3KW，待風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡后，開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)和二次風(fēng)閥門(mén)，引風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)全開(kāi)，二次風(fēng)閥門(mén)開(kāi)2/3。

6、開(kāi)啟進(jìn)料裝置，調(diào)節(jié)進(jìn)料功率為10KW，調(diào)節(jié)分級(jí)輪功率為35KW

7、打開(kāi)儲(chǔ)粉罐球閥，保持球閥開(kāi)度為1/3勻速進(jìn)料，保持進(jìn)料穩(wěn)定。

8、分級(jí)進(jìn)行30min后，依次關(guān)閉球閥、進(jìn)料螺旋、二次進(jìn)風(fēng)閥門(mén)、引風(fēng)機(jī)及分級(jí)機(jī)。

9、脈沖儀繼續(xù)循環(huán)噴吹5min后關(guān)閉。

10、分別將一級(jí)收粉罐中的粗粉和二級(jí)收粉罐中的細(xì)粉取樣，進(jìn)行粒度分析，粒度分析結(jié)果如表1所示。

實(shí)施例2

1、取5Kg鈦合金粉末，牌號(hào)TC4,粒度0～53μm，將粉末在真空手套箱中裝入儲(chǔ)粉罐中，關(guān)閉球閥。

2、將裝有粉末的儲(chǔ)粉罐在支架上進(jìn)行倒裝。

3、球閥下端連接不銹鋼軟管，軟管長(zhǎng)240mm，軟管下端連接KF40-80的轉(zhuǎn)接頭。

4、轉(zhuǎn)接頭下端連接進(jìn)口上蓋，進(jìn)料口上蓋與進(jìn)料漏斗之間通過(guò)一圓柱形的粉塵過(guò)濾罐連接。

5、開(kāi)啟分級(jí)機(jī)變頻器開(kāi)關(guān)，空車(chē)低速9Hz運(yùn)轉(zhuǎn)15min。啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)功率3KW，待風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡后，開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)和二次風(fēng)閥門(mén)，引風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)全開(kāi)，二次風(fēng)閥門(mén)開(kāi)2/3。

6、開(kāi)啟進(jìn)料裝置，調(diào)節(jié)進(jìn)料功率為15KW，調(diào)節(jié)分級(jí)輪功率為27KW

7、打開(kāi)儲(chǔ)粉罐球閥，保持球閥開(kāi)度為1/3勻速進(jìn)料，保持進(jìn)料穩(wěn)定。

8、分級(jí)進(jìn)行30min后，依次關(guān)閉球閥、進(jìn)料螺旋、二次進(jìn)風(fēng)閥門(mén)、引風(fēng)機(jī)及分級(jí)機(jī)。

9、脈沖儀繼續(xù)循環(huán)噴吹5min后關(guān)閉。

10、分別將一級(jí)收粉罐中的粗粉和二級(jí)收粉罐中的細(xì)粉取樣，進(jìn)行粒度分析，粒度分析結(jié)果如表2所示。

表1 GH3536粉末氣流分級(jí)后粒度分布

表2 TC4粉末氣流分級(jí)后粒度分布