一种等离子旋转电极雾化制粉设备及方法与流程

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及到一种等离子旋转电极雾化制粉设备及方法。

背景技术：

高质量球形金属粉末是粉末冶金近净成形、3d打印等生产领域所必需的重要原料，近几年随着3d打印等技术的快速发展，对金属粉末原料的需求量越来越大，同时对粉末的粒度、纯净度要求逐步提高。

球形金属粉末是金属增材制造领域所必需的重要原料，等离子旋转电极雾化制粉技术具有粉末粒度小、球形度高、氧含量低的特点，电极棒料的工作转速决定了球形金属粉末的粉末粒度和质量。美国和俄罗斯均采用该技术生产核工业、航空航天等国防军工行业用高品质球形金属粉末。鉴于国防军工保密，美国和俄罗斯对该技术与装备采取严格的限制。经过几十年的发展，我国在制粉装备与工艺方面均取得了较快的发展。如专利号为200810150484.2的中国专利，提出的等离子旋转电极制粉机组及工艺是等离子枪不动，电主轴装置驱动电极棒料一边高速旋转一边进给，当电极棒料接近导向装置时熔化过程停止，电极棒料脱离电主轴装置，电主轴退到后位，将下一支电极棒料装好，传动装置使电主轴向前，下一个熔炼周期开始。上述方式中，加料时在炉体外电极的后端添加一支新的电极，导致电极的长度较长，需要在炉体上增加了动密封装置以约束棒料高速旋转时的振动，动密封装置限制了电极棒料转速的提高。电极棒料之间采用螺纹连接和锥面配合，电极棒料的拆装过程也影响了雾化成形效率。同时棒料高速旋转过程由于v型密封件固定不动，导致v型密封磨损过快。

综上所述，现有的等离子旋转电极制粉装置存在电极棒料不连续送进以及旋转速度低，导致制备金属粉料效率低的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种等离子旋转电极雾化制粉设备及方法，用以解决现有的等离子旋转电极制粉装置存在电极棒料不连续送进以及旋转速度低，导致制备金属粉料效率低的问题

本发明实施例提供一种等离子旋转电极雾化制粉设备，包括：

棒料在棒料输送辊道和推料装置上运动并停留在v型送料板上，通过设置在所述v型送了板一侧的推料装置，将所述棒料推入棒料旋转装置内，所述棒料旋转装置设置在炉体上；

所述棒料旋转装置包括空心主轴，气缸，内拉杆，外夹头和v型密封；

一对所述内拉杆设置在所述棒料两边，所述内拉杆的内壁与所述棒料相接触；所述内拉杆的外壁与所述空心主轴的内壁部分接触，且所述内拉杆的一端外壁与所述气缸连接；

所述空心主轴一端的内壁依此与所述内拉杆的另一端外壁和所述外夹头的外壁相接触，所述空心主轴一端的内壁与所述内拉杆的另一端外壁之间形成夹角；

一对所述外夹头的内壁与所述棒料相接触，所述外夹头的外壁为斜面，且靠近所述内拉杆的一端与所述棒料之间的距离小于远离所述内拉杆的一端与所述棒料之间的距离；

一对所述v型密封的内壁与所述棒料接触，且所述v型密封的外壁分别与所述内拉杆的内壁接触。

优选地，所述棒料旋转装置还包括中间杆和中间轴承；

所述中间杆设置在所述内拉杆的一端外壁上，所述中间轴承设置在所述内拉杆的一端外壁和所述中间杆之间，所述中间杆与所述气缸连接。

优选地，所述棒料旋转装置还包括连杆；

所述连杆的一端与所述内拉杆的另一端连接，所述连杆的另一端与所述外夹头的一端连接。

优选地，还包括等离子枪体和等离子枪轴向送进装置；

所述等离子枪体和所述等离子枪轴向送进装置分别设置在所述炉体上。

本发明实施例还提供一种等离子旋转电极雾化制粉方法，包括：

在制备球形金属粉末之前，电机驱动棒料输送辊道带动棒料前行并触动拨料装置开关，所述拨料装置带动所述棒料绕拨叉中心旋转落到v型送料板上，推料装置上的顶尖推动所述棒料沿所述v型送料板前行至棒料旋转装置的空心主轴内孔的前限位；所述棒料旋转装置内的气缸通过中间结构带动内拉杆进行轴向伸缩，通过所述内拉杆的轴向伸缩和所述空心主轴的斜面结构，带动外夹头进行径向运动并在进行径向运动时夹紧所述棒料；

在制备球形金属粉末时，所述棒料前行至所述空心主轴的前端后，压紧v型密封对所述炉体进行密封，电主轴带动所述棒料在所述炉体内高速旋转，等离子枪体产生等离子弧对所述棒料的前端熔融。

优选地，所述电机驱动棒料输送辊道带动棒料前行并触动拨料装置开关，拨料装置带动所述棒料绕拨叉中心旋转落到v型送料板上，包括：

所述电机驱动棒料输送辊道带动棒料以10～200mm/s的速度前行并触动拨料装置的前限位开关，所述拨料装置带动所述棒料绕拨叉中心以10～100r/min旋转，所述棒料落到斜导板后滚动到v型送料板上。

优选地，所述推料装置上的顶尖推动所述棒料沿所述v型送料板前行至棒料旋转装置的空心主轴内孔的前限位，包括：

所述推料装置上的顶尖推动所述棒料沿所述v型送料板以10～200mm/s前行至棒料旋转装置的空心主轴内孔的前限位。

优选地，所述电主轴带动所述棒料在所述炉体内高速旋转，包括：

所述电主轴带动所述棒料在所述炉体内以10000～60000r/min的速度旋转。

优选地，所述等离子枪体产生等离子弧对所述棒料的前端熔融之前，还包括：

通过等离子轴向送进装置驱动所述等离子枪体在所述炉体内送进和回退，当所述等离子枪体的头部和所述棒料之间的距离达到设定值后，所述等离子枪体产生等离子弧对所述棒料的前端熔融。

优选地，所述炉体内的真空度为5×10^-3～2×10^-2pa。

本发明实施例中，提供一种等离子旋转电极雾化制粉设备，包括：棒料在棒料输送辊道和推料装置上运动并停留在v型送料板上，通过设置在所述v型送了板一侧的推料装置，将所述棒料推入棒料旋转装置内，所述棒料旋转装置设置在炉体上；所述棒料旋转装置包括空心主轴，气缸，内拉杆，外夹头和v型密封；一对所述内拉杆设置在所述棒料两边，所述内拉杆的内壁与所述棒料相接触；所述内拉杆的外壁与所述空心主轴的内壁部分接触，且所述内拉杆的一端外壁与所述气缸连接；所述空心主轴一端的内壁依此与所述内拉杆的另一端外壁和所述外夹头的外壁相接触，所述空心主轴一端的内壁与所述内拉杆的另一端外壁之间形成夹角；一对所述外夹头的内壁与所述棒料相接触，所述外夹头的外壁为斜面，且靠近所述内拉杆的一端与所述棒料之间的距离小于远离所述内拉杆的一端与所述棒料之间的距离；一对所述v型密封的内壁与所述棒料接触，且所述v型密封的外壁分别与所述内拉杆的内壁接触。通过棒料输送辊道，推料装置，v型送料板以及推料装置，可以将棒料送到棒料旋转装置内，从而实现了棒料的连线送进，解决了现有技术中存在棒料不能连线送进的问题；进一步地，将棒料旋转装置设置在炉体上，减少了棒料的总长度，同时，棒料旋转装置内的v型密封在棒料送进到空心主轴的前端时，可以自动压紧实现对炉体的密封；内拉杆和空心主轴可以和棒料一起同步转动，v型密封和棒料之间不存在相对转动摩擦，从而在提高了棒料的旋转速度的同时，一方面提高球形粉末的粒度，另一方面也提高了v型密封的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的一种离子旋转电极雾化制粉设备主视图；

图2为本发明实施例提供的一种等离子旋转电极雾化制粉设备俯视图；

图3为本发明实施例提供的图2所示等离子旋转电极雾化制粉设备k向视图示意图；

图4为本发明实施例提供的棒料旋转装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种等离子旋转电极雾化制粉方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种等离子旋转电极雾化制粉设备主视图，图2为本发明实施例提供的一种等离子旋转电极雾化制粉设备俯视图，图3为本发明实施例提供的图2所示等离子旋转电极雾化制粉设备k向视图示意图，图4为本发明实施例提供的棒料旋转装置结构示意图。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种等离子旋转电极雾化制粉设备，主要包括：棒料输送辊道10，推料装置6，v型送料板7，推料装置6，炉体3和棒料旋转装置5。

具体地，如图4所示的棒料旋转装置5结构示意图，棒料旋转装置5主要包括外夹头5-1，空心主轴5-3，v型密封5-4，内拉杆5-6和气缸5-9。其中，一对内拉杆5-6设置在棒料4两边，内拉杆5-6的内壁与棒料4相接触；内拉杆5-6的外壁部分与空心主轴5-3的内壁接触。

需要说明的是，在本发明实施例中，内拉杆5-6和外壁有部分和空心轴的内壁接触，有部分和空心轴的内壁不接触，主要包括，内拉杆5-6的一端外壁外设置有中间杆5-7，在中间杆5-7和内拉杆5-6之间还包括有中间轴承5-8，在中间杆5-7的外壁设置有气缸5-9；内拉杆5-6的另一端通过连杆5-2与外夹头5-1的一端连接，且在内拉杆5-6的另一端有部分外壁与空心主轴5-3的内壁不接触。

具体地，如图4所示，空心主轴5-3的一端内壁依此与内拉杆5-6的另一端外壁和所述外夹头5-1接触，在本发明实施例中，空心主轴5-3一端的内壁与内拉杆5-6的另一端外壁之间形成夹角，空心主轴5-3一端的内壁与外夹头5-1的外壁相接触。即空心主轴5-3的内壁与内拉杆5-6的另一端外壁接触点与棒料4之间的距离小于空心主轴5-3的内壁与外夹头5-1一端接触部分与棒料4之间的距离。

具体地，如图4所示，一对外夹头5-1的内壁与棒料4相接触，外夹头5-1的外壁为斜面，且靠近内拉杆5-6的一端与棒料4之间的距离小于远离内拉杆5-6的一端与棒料4之间的距离；

具体地，如图4所示，一对v型密封5-4的内壁与棒料4接触，且v型密封5-4的外壁分别与内拉杆5-6的内壁接触。

如图1和图2所示，该棒料旋转装置5设置在炉体3的一侧，而在炉体3的另一侧设置有等离子枪体2，等离子枪轴向送进装置1。

如图3所示，该设备中包括的棒料输送辊道10，推料装置6，v型送料板7，推料装置6和斜导板8，可以确保棒料4能够实现连续送进。具体地，棒料输送辊道10的电机驱动棒料输送辊道10主动带动棒料4高速度前行，在棒料4前行到一定距离后，棒料4触动了拨料装置9的前限位开关，拨料装置9的电机带动棒料4绕拨叉中心旋转，旋转后的棒料4落到斜导板8，通过斜导板8后的棒料4滚动到v型送料板7上。设置在v型送料板7一侧的推料装置6，通过推料装置6上的顶尖推动棒料4沿着v型送料板7前行，并到达棒料旋转装置5的空心轴内孔的前限位。从而完成了棒料4的送进作用。

图5示例性的示出了本发明实施例提供的一种等离子旋转电极雾化制粉方法流程图。如图5所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤501，在制备球形金属粉末之前，电机驱动棒料输送辊道10带动棒料4前行并触动拨料装置9开关，所述拨料装置9带动所述棒料4绕拨叉中心旋转落到v型送料板7上，推料装置6上的顶尖推动所述棒料4沿所述v型送料板7前行至棒料旋转装置5的空心主轴5-3内孔的前限位；所述棒料旋转装置5内的气缸5-9通过中间结构带动内拉杆5-6进行轴向伸缩，通过所述内拉杆5-6的轴向伸缩和所述空心主轴5-3的斜面结构，带动外夹头5-1进行径向运动并在进行径向运动时夹紧所述棒料4；

步骤502，在制备球形金属粉末时，所述棒料4前行至所述空心主轴5-3的前端后，压紧v型密封5-4对所述炉体3进行密封，电主轴5-5带动所述棒料4在所述炉体3内高速旋转，等离子枪体2产生等离子弧对所述棒料4的前端熔融。

需要说明的是，在上述步骤501中，电极驱动棒料4输送电机驱动棒料输送辊道10带动棒料4以10～200mm/s的速度前行，当棒料4前行的一定位置时，会触动拨料装置9的前限位开关，拨料装置9带动棒料4绕拨叉中心以10～100r/min旋转，棒料4旋转后落到斜导板8上，通过斜导板8后滚动到v型送料板7上，设置在v型送料板7一侧的推料装置6，通过推料装置6上的顶尖推动所述棒料4沿v型送料板7以10-200mm/s速度前行至棒料旋转装置5的空心主轴5-3内孔的前限位；棒料旋转装置5内的气缸5-9通过中间杆5-7和中间轴承5-8带动内拉杆5-6进行轴向伸缩，通过内拉杆5-6的轴向伸缩和空心主轴5-3的斜面结构转化为外夹头5-1的径向运动，外夹头5-1进行径向运动时恰好完成棒料4的夹紧。

在上述步骤502中，棒料4被送至空心主轴5-3的前端时，棒料旋转装置5中的v型密封5-4被压紧从而完成对炉体3的密封作用。当炉体3密封后，通过设置在炉体3一侧的真空装置11对炉体3抽真空，抽真空后，保证炉体3在制粉之前的真空度达到5x10^-3-2x10^-2pa，进一步的，设置在炉体3一侧的惰性气瓶12同时会向制粉炉体3内部充入纯度大于99.999％的惰性，并在惰性气氛下进行球形粉末制备。

具体地，启动设置在棒料旋转装置5内的电主轴5-5，通过电主轴5-5的旋转可以夹紧棒料4并带动棒料4高速旋转，其中，棒料4的转动速度为10000-60000r/min，当棒料4的旋转速度达到要求后，启动等离子枪体2，等离子枪体2产生等离子弧，从而实现棒料4的前端熔融。进一步的，熔化的液态金属薄膜在强大的离心力作用下雾化成小液滴，在飞射过程中冷却并在惰性气体介质中凝固成粉末颗粒。

需要说明的是，设置在炉体3上的等离子轴向送进装置可以驱动等离子枪体2在炉体3内的送进和回退，从而确保制粉过程中等离子枪头部和棒料4前端始终保持合适距离。

综上所述，本发明实施例提供的一种动密封装置，本发明实施例中，提供一种等离子旋转电极雾化制粉设备，包括：棒料在棒料输送辊道和推料装置上运动并停留在v型送料板上，通过设置在所述v型送了板一侧的推料装置，将所述棒料推入棒料旋转装置内，所述棒料旋转装置设置在炉体上；所述棒料旋转装置包括空心主轴，气缸，内拉杆，外夹头和v型密封；一对所述内拉杆设置在所述棒料两边，所述内拉杆的内壁与所述棒料相接触；所述内拉杆的外壁与所述空心主轴的内壁部分接触，且所述内拉杆的一端外壁与所述气缸连接；所述空心主轴一端的内壁依此与所述内拉杆的另一端外壁和所述外夹头的外壁相接触，所述空心主轴一端的内壁与所述内拉杆的另一端外壁之间形成夹角；一对所述外夹头的内壁与所述棒料相接触，所述外夹头的外壁为斜面，且靠近所述内拉杆的一端与所述棒料之间的距离小于远离所述内拉杆的一端与所述棒料之间的距离；一对所述v型密封的内壁与所述棒料接触，且所述v型密封的外壁分别与所述内拉杆的内壁接触。通过棒料输送辊道，推料装置，v型送料板以及推料装置，可以将棒料送到棒料旋转装置内，从而实现了棒料的连线送进，解决了现有技术中存在棒料不能连线送进的问题；进一步地，将棒料旋转装置设置在炉体上，减少了棒料的总长度，同时，棒料旋转装置内的v型密封在棒料送进到空心主轴的前端时，可以自动压紧实现对炉体的密封；内拉杆和空心主轴可以和棒料一起同步转动，v型密封和棒料之间不存在相对转动摩擦，从而在提高了棒料的旋转速度的同时，一方面提高球形粉末的粒度，另一方面也提高了v型密封的使用寿命。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。