一种全自动真空雾化制粉装置以及加工工艺的制作方法

本发明涉及气雾化金属粉末制备技术领域，特别是一种全自动真空雾化制粉装置以及加工工艺。

背景技术：

气雾化法制粉技术是生产金属及合金粉末的主要方法，其制粉的原理是用高速气流将从导液管流出的液态金属流粉碎成小液滴并在随后的飞行中凝固成粉末的过程，气雾化粉末具有粉末粒度可控、氧含量低、适用于多种金属及合金粉末的生产等优点，已成为高性能及特种合金粉末制备的主要方向，随着粉末冶金新工艺新材料的出现以及粉末材料在化工、电子器件制备、表面工程及军事等工业中的应用，对于粉末在纯度、细小、球形度等方面的要求不断提高，从而进一步推动粉末气雾化法制备技术的发展，气雾化的原理是通过高速气流将液态金属流粉碎为微滴并快速冷凝成粉末的过程，气雾化制备金属粉末具有粒度细、球形度高、纯度高等优点，是目前生产3d打印用金属粉末的主要方法，其制备的3d打印粉末金属占雾化法制备粉末的40％左右，但气雾化技术也存在不足，在真空熔炼炉内的填料过中，很难保证炉内的真空度，从而影响熔炼质量，并且在气流破碎金属液体的过程中，气流能量低，雾化效率低，增加了金属粉末制备成本，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种全自动真空雾化制粉装置以及加工工艺，解决了现有技术中，传统的气雾化技术也存在不足，在真空熔炼炉内的填料过中，很难保证炉内的真空度，从而影响熔炼质量，并且在气流破碎金属液体的过程中，气流能量低，雾化效率低，增加了金属粉末制备成本的问题。

实现上述目的本发明的技术方案为：一种全自动真空雾化制粉装置，包括真空熔炼炉以及真空雾化室，所述真空雾化式设置于真空熔炼炉下方，所述真空熔炼炉内设置有保温坩埚，保温坩埚的下端通过导流嘴连接有增压式旋流喷气机构，所述旋流式喷气机构的下端伸入到真空雾化室内，所述真空熔炼炉一侧设置有中间仓，所述中间仓的一端与中空熔炼炉的投料口相连通，所述中间仓内设置有自动投料机构；

所述自动投料机构包括：密封门、真空排气结构、活动门、滑动控制结构以及自动填料结构，所述密封门设置于中间仓的前侧壁面上，所述真空排气结构设置于中间仓上、且一端伸入到中间仓内，所述活动门设置于真空熔炼炉的投料口侧壁上，所述滑动控制结构设置于与活动门两侧、且与活动门相连接，所述活动门与真空熔炼炉的投料口侧壁采用滑动密封组件进行密封，所述自动填料结构设置于中间仓内、且一端正对所述真空熔炼炉的投料口位置；

所述增压式旋流喷气机构包括：增压供气结构、喷嘴以及旋流喷气结构，所述增压供气结构设置于真空雾化室一侧，所述喷嘴设置于导流嘴的下端上，所述旋流式喷气结构套装于喷嘴的外侧、且与增压供气结构相连通。

所述真空排气结构包括：真空抽气泵、导气管以及真空压力传感器，所述真空抽气泵设置于中间仓上，所述导气管的一端与真空抽气泵的进气端相连通、另一端与中间仓相连通，所述真空压力传感器固定插装于中间仓的侧壁上。

所述滑动控制结构包括：丝杆模组、移动块以及滑动支撑组件，所述丝杆模组设置于中间仓的内侧壁面上、且位于真空熔炼炉的投料口一侧壁面上，所述移动块设置于丝杆模组的移动端上、且与活动门的一端相连接，所述滑动支撑组件设置于真空熔炼炉的投料口的另一侧壁面上、且与丝杆模组对称布置、并与活动门相连接。

所述滑动支撑组件包括：导轨以及滑块，所述导轨设置于真空熔炼炉的投料口侧壁上、且与丝杆模组对称布置，所述滑块滑动套装于导轨上、且与活动门相连接。

所述滑动密封组件包括：第一u型密封槽以及第二u型密封槽，所述第一u型密封槽设置于真空熔炼炉的投料口外部侧壁上，所述第二u型密封槽设置于活动门上、且与第一u型密封槽对称布置，所述第二u型密封槽可以滑动插入到第一u型密封槽内，所述第一u型密封槽的内沿与第二u型密封槽的外沿相贴合。

所述自动填料结构包括：伺服电机、减速器、固定架、转动架、夹持定位组件以及定位推料部，所述伺服电机设置于中间仓内，所述减速器的输入端与伺服电机的驱动端相连接，所述固定架设置于减速器一侧，所述转动架转动设置于固定架内、且中心位置与伺服电机的驱动端相连接，所述转动架的外侧壁面上沿环形阵列设置有若干放置槽，所述放置槽上设置有夹持定位组件，所述定位推料组件设置于回转控制部上方、且活塞端正对投料口位置；

所述夹持定位组件包括：夹持气缸以及限位挡块，所述夹持气缸设置于转动架侧壁上，所述限位挡块设置于夹持气缸的活塞端上、且一端可以伸入到放置槽上方；

所述定位推料部包括：安装座、直线模组以及推料杆，所述安装座设置于固定架上、且位于伺服电机上方，所述直线模组设置于安装座上，所述推料杆的一端与直线模组的移动端相连接，所述推料杆正对所述投料口位置。

所述增压供气结构包括：高压气瓶组、两个供气管路、两个气压调节阀以及两个电磁控制阀，所述高压气瓶组设置于真空雾化室一侧，两个供气管路的一端与高压气瓶组相连通、另一端与旋流喷气结构相连通，两个所述气压调节阀分别套装于两个供气管路上，两个所述电磁控制阀分别套装于两个供气管上、且位于气压调节阀一侧。

所述旋流喷气结构包括：第一环形管以及第二环形管，所述第一环形管套装于喷嘴外侧，所述第二环形管设置于第一环形管的下方，所述第一环形管以及第二环形管分别与两个供气管路相连通，所述第一环形管的内侧壁面上沿环形阵列设置有喷气口，所述喷气口的排气方向沿倾斜方向指向喷嘴下方开口位置，所述第二环形管的内侧壁面上在水平方向沿倾斜角度设置有若干旋流气口。

一种全自动真空雾化制粉的加工工艺，包括以下操作步骤：步骤s1、原料准备；步骤s2、设备预启动；步骤s3、自动填料；步骤s4、原料熔炼；步骤s5、雾化制粉以及步骤s6、粉末收集；

所述步骤s1：选择所需要加工的金属粉末的原料棒材，并将棒材依次装入到中间仓内的自动投料机构中；

所述步骤s2：对真空熔炼炉和真空雾化室进行预抽真空处理，然后充入氩气或氦气保护气体，并对中间仓进行预抽真空处理；

所述步骤s3：控制自动投料机构启动，将原料棒材自动投入到真空熔炼炉内；

所述步骤s4：启动真空熔炼炉，对原料棒材进行熔炼，熔炼后的金属熔体进入到保温坩埚内，并经过导流管进入到喷嘴内；

所述步骤s5：启动增压式旋流喷气机构，向喷嘴位置进行供气，配合真空雾化室进行气雾化制粉作业；

所述步骤s6：所述粉末冷却后，经多重旋风收集。

所述步骤s6中粉末收集作业完成后，对金属粉末进行过筛分级。

利用本发明的技术方案制作的全自动真空雾化制粉装置以及加工工艺，对现有的真空熔炼炉以及真空雾化室进行改进，在真空熔炼炉一侧设置有中间仓，中间仓内设置有自动投料机构，可以实现间歇式投料作业，同时中间仓内保持真空环境，可以直接向真空熔炼炉内进行原料的投放，不会改变真空熔炼炉的内部作业的真空惰性气体环境，从而有效的降低在投料过程中，氧气进入到真空熔炼炉内，增加金属熔体的含氧量，影响金属粉末质量，同时在真空雾化仓内设置增压式旋流喷气机构，通过两道不同压强，不同角度的高压气流对喷嘴位置滴出的金属熔体进行喷吹，增加气流能量，从而达到提高了金属熔体于气体的接触面积，同时多角度的旋流冲击，可以进一步降低粉末粒度，粉末成型度好，雾化作业效率高，解决了现有技术中，传统的气雾化技术也存在不足，在真空熔炼炉内的填料过中，很难保证炉内的真空度，从而影响熔炼质量，并且在气流破碎金属液体的过程中，气流能量低，雾化效率低，增加了金属粉末制备成本的问题。

附图说明

图1为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的主视结构示意图。

图2为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的主视剖面结构示意图。

图3为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的中间仓的剖面结构示意图。

图4为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的旋流喷气结构的局部放大结构示意图。

图5为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的转动架位置的侧视剖面结构示意图。

图6为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的滑动控制结构主视剖面结构示意图。

图7为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的滑动控制结构侧视剖面结构示意图。

图8为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的a-a位置的俯视结构示意图。

图9为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的b-b位置的俯视结构示意图。

图10为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的a位置局部放大结构示意图。

图11为本发明所述一种全自动真空雾化制粉装置的b位置局部放大结构示意图。

图中：1-真空熔炼炉；2-真空雾化室；3-保温坩埚；4-导流嘴；5-中间仓；6-投料口；7-密封门；8-活动门；9-喷嘴；10-真空抽气泵；11-导气管；12-真空压力传感器；13-丝杆模组；14-移动块；15-导轨；16-滑块；17-第一u型密封槽；18-第二u型密封槽；19-伺服电机；20-减速器；21-固定架；22-转动架；23-夹持气缸；24-限位挡块；25-安装座；26-直线模组；27-推料杆；28-高压气瓶组；29-供气管路；30-气压调节阀；31-电磁控制阀；32-第一环形管；33-第二环形管；34-喷气口；35-旋流气口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-11所示，通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

实施例：由说明书附图1-11可知，本方案包括真空熔炼炉1以及真空雾化室2，其位置关系以及连接关系如下，真空雾化式设置于真空熔炼炉1下方，真空熔炼炉1内设置有保温坩埚3，保温坩埚3的下端通过导流嘴4连接有增压式旋流喷气机构，旋流式喷气机构的下端伸入到真空雾化室2内，真空熔炼炉1一侧设置有中间仓5，中间仓5的一端与中空熔炼炉的投料口6相连通，中间仓5内设置有自动投料机构；上述自动投料机构包括：密封门7、真空排气结构、活动门8、滑动控制结构以及自动填料结构，其位置关系以及连接关系如下，密封门7设置于中间仓5的前侧壁面上，真空排气结构设置于中间仓5上、且一端伸入到中间仓5内，活动门8设置于真空熔炼炉1的投料口6侧壁上，滑动控制结构设置于与活动门8两侧、且与活动门8相连接，活动门8与真空熔炼炉1的投料口6侧壁采用滑动密封组件进行密封，自动填料结构设置于中间仓5内、且一端正对真空熔炼炉1的投料口6位置；上述增压式旋流喷气机构包括：增压供气结构、喷嘴9以及旋流喷气结构，增压供气结构设置于真空雾化室2一侧，喷嘴9设置于导流嘴4的下端上，旋流式喷气结构套装于喷嘴9的外侧、且与增压供气结构相连通，对现有的真空熔炼炉1以及真空雾化室2进行改进，在真空熔炼炉1一侧设置有中间仓5，中间仓5内设置有自动投料机构，可以实现间歇式投料作业，同时中间仓5内保持真空环境，可以直接向真空熔炼炉1内进行原料的投放，不会改变真空熔炼炉1的内部作业的真空惰性气体环境，从而有效的降低在投料过程中，氧气进入到真空熔炼炉1内，增加金属熔体的含氧量，影响金属粉末质量，同时在真空雾化仓内设置增压式旋流喷气机构，通过两道不同压强，不同角度的高压气流对喷嘴9位置滴出的金属熔体进行喷吹，增加气流能量，从而达到提高了金属熔体于气体的接触面积，同时多角度的旋流冲击，可以进一步降低粉末粒度，粉末成型度好，雾化作业效率高。

由说明书附图1-3可知，在具体实施过程中，上述真空排气结构包括：真空抽气泵10、导气管11以及真空压力传感器12，真空抽气泵10设置于中间仓5上，导气管11的一端与真空抽气泵10的进气端相连通、另一端与中间仓5相连通，真空压力传感器12固定插装于中间仓5的侧壁上，在使用时，通过滑动控制结构控制活动门8下行，通过活动门8对投料口6进行封闭，封闭完成后，启动真空抽气泵10，通过导气管11将中间仓5内的空气抽出，同时利用真空压力传感器12对中间仓5内的真空度进行监测，使得中间仓5内的真空度与真空熔炼炉1内的真空度保持一致。

由说明书附图1-7以及附图11可知，在具体实施过程中，上述滑动控制结构包括：丝杆模组13、移动块14以及滑动支撑组件，丝杆模组13设置于中间仓5的内侧壁面上、且位于真空熔炼炉1的投料口6一侧壁面上，移动块14设置于丝杆模组13的移动端上、且与活动门8的一端相连接，滑动支撑组件设置于真空熔炼炉1的投料口6的另一侧壁面上、且与丝杆模组13对称布置、并与活动门8相连接，上述滑动支撑组件包括：导轨15以及滑块16，导轨15设置于真空熔炼炉1的投料口6侧壁上、且与丝杆模组13对称布置，滑块16滑动套装于导轨15上、且与活动门8相连接，其中滑动密封组件包括：第一u型密封槽17以及第二u型密封槽18，第一u型密封槽17设置于真空熔炼炉1的投料口6外部侧壁上，第二u型密封槽18设置于活动门8上、且与第一u型密封槽17对称布置，第二u型密封槽18可以滑动插入到第一u型密封槽17内，第一u型密封槽17的内沿与第二u型密封槽18的外沿相贴合，在使用时，通过控制丝杆模组13的移动端移动，从而使得移动块14向上移动，进而带动活动板在滑块16的限位连接作业下，沿导轨15进行滑动，从而使得活动门8侧壁上的第二u型密封槽18从第一u型密封槽17中滑出，从而将投料口6完全露出，露出后，控制自动填料结构将料棒加入到真空熔炼炉1内。

由说明书附图1-7以及附图11可知，在具体实施过程中，上述自动填料结构包括：伺服电机19、减速器20、固定架21、转动架22、夹持定位组件以及定位推料部，伺服电机19设置于中间仓5内，减速器20的输入端与伺服电机19的驱动端相连接，固定架21设置于减速器20一侧，转动架22转动设置于固定架21内、且中心位置与伺服电机19的驱动端相连接，转动架22的外侧壁面上沿环形阵列设置有若干放置槽，放置槽上设置有夹持定位组件，定位推料组件设置于回转控制部上方、且活塞端正对投料口6位置；上述夹持定位组件包括：夹持气缸23以及限位挡块24，夹持气缸23设置于转动架22侧壁上，限位挡块24设置于夹持气缸23的活塞端上、且一端可以伸入到放置槽上方；其中定位推料部包括：安装座25、直线模组26以及推料杆27，安装座25设置于固定架21上、且位于伺服电机19上方，直线模组26设置于安装座25上，推料杆27的一端与直线模组26的移动端相连接，推料杆27正对投料口6位置，在使用时，将活动门8关闭时，进行放料，打开密封门7，将料棒依次放入到转动架22上的放置槽内，安装到位后，控制相应的夹持气缸23的活塞端扩张，从而使得夹持气缸23的活塞端上的限位挡块24移动到相应的料棒上方，对料棒进行卡固，实现料棒的安装，安装完成后，将密封门7关闭，并对中间仓5进行抽真空作业，当需要向真空熔炼炉1投料时，控制活动门8开启，控制转动架22最上端的夹持气缸23的活塞端收缩，从而使得限位挡块24移动至料棒一侧，控制安装座25上的直销模组的移动端移动，进而推动推料杆27，将料棒推入到真空熔炼炉1内，填料完成后，控制活动门8关闭，同时启动伺服电机19，控制伺服电机19的驱动端转动设定角度，进而使得减速器20的输出端转动相应的角度，使得转动架22转动设计角度，将转动架22上的下一个料棒对正到投料口6位置上，等待下一次填料作业。

由说明书附图1-2、附图4以及附图8-10可知，在具体实施过程中，上述增压供气结构包括：高压气瓶组28、两个供气管路29、两个气压调节阀30以及两个电磁控制阀31，高压气瓶组28设置于真空雾化室2一侧，两个供气管路29的一端与高压气瓶组28相连通、另一端与旋流喷气结构相连通，两个气压调节阀30分别套装于两个供气管路29上，两个电磁控制阀31分别套装于两个供气管上、且位于气压调节阀30一侧，其中旋流喷气结构包括：第一环形管32以及第二环形管33，第一环形管32套装于喷嘴9外侧，第二环形管33设置于第一环形管32的下方，第一环形管32以及第二环形管33分别与两个供气管路29相连通，第一环形管32的内侧壁面上沿环形阵列设置有喷气口34，喷气口34的排气方向沿倾斜方向指向喷嘴9下方开口位置，第二环形管33的内侧壁面上在水平方向沿倾斜角度设置有若干旋流气口35，在使用时，经过真空熔炼炉1熔炼后的金属熔体，在重力作用下，流入到保温坩埚3内，并进一步的进入到导流管内，启动高压气瓶组28进行高压惰性气体的供应，并开启供气管路29上的电磁控制阀31以及气压调节阀30，分别向第一环形管32以及第二环形管33进行注气，第一环形管32内的高压气体经过喷气口34喷出，第二环形管33内的高压气体经过旋流气口35喷出，从而使得喷嘴9下方的压强降低，使得喷嘴9内的金属熔体滴出，在高压气流以及旋流高压气流的双重冲击作业下，增加气流能量，从而达到提高了金属熔体于气体的接触面积，同时多角度的旋流冲击，可以进一步降低粉末粒度，粉末成型度好，雾化作业效率高。

在具体实施过程中，一种全自动真空雾化制粉的加工工艺，包括以下操作步骤：步骤s1、原料准备；步骤s2、设备预启动；步骤s3、自动填料；步骤s4、原料熔炼；步骤s5、雾化制粉以及步骤s6、粉末收集；

步骤s1：选择所需要加工的金属粉末的原料棒材，并将棒材依次装入到中间仓5内的自动投料机构中；

步骤s2：对真空熔炼炉1和真空雾化室2进行预抽真空处理，然后充入氩气或氦气保护气体，并对中间仓5进行预抽真空处理；

步骤s3：控制自动投料机构启动，将原料棒材自动投入到真空熔炼炉1内；

步骤s4：启动真空熔炼炉1，对原料棒材进行熔炼，熔炼后的金属熔体进入到保温坩埚3内，并经过导流管进入到喷嘴9内；

步骤s5：启动增压式旋流喷气机构，向喷嘴9位置进行供气，配合真空雾化室2进行气雾化制粉作业；

步骤s6：粉末冷却后，经多重旋风收集。

步骤s6中粉末收集作业完成后，对金属粉末进行过筛分级。

综上所述，该全自动真空雾化制粉装置以及加工工艺，对现有的真空熔炼炉1以及真空雾化室2进行改进，在真空熔炼炉1一侧设置有中间仓5，中间仓5内设置有自动投料机构，可以实现间歇式投料作业，同时中间仓5内保持真空环境，可以直接向真空熔炼炉1内进行原料的投放，不会改变真空熔炼炉1的内部作业的真空惰性气体环境，从而有效的降低在投料过程中，氧气进入到真空熔炼炉1内，增加金属熔体的含氧量，影响金属粉末质量，同时在真空雾化仓内设置增压式旋流喷气机构，通过两道不同压强，不同角度的高压气流对喷嘴9位置滴出的金属熔体进行喷吹，增加气流能量，从而达到提高了金属熔体于气体的接触面积，同时多角度的旋流冲击，可以进一步降低粉末粒度，粉末成型度好，雾化作业效率高，解决了现有技术中，传统的气雾化技术也存在不足，在真空熔炼炉1内的填料过中，很难保证炉内的真空度，从而影响熔炼质量，并且在气流破碎金属液体的过程中，气流能量低，雾化效率低，增加了金属粉末制备成本的问题。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。