一种制备强韧性金属粉末的装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及金属粉末制备技术领域，具体涉及一种制备强韧性金属粉末的装置及其使用方法。


背景技术：

2.金属粉末的制备是粉末冶金的首要环节，粉末的生产方法有很多，就工业规模而言，应用较广泛的是机械粉碎法、雾化法、还原法和电解法。金属粉末生产方法的选择取决于原材料、粉末类型、粉末材料的性能要求和粉末的生产效率等。
3.机械粉碎法是靠压碎、击碎、磨削、剪切等作用，将块状金属、合金或化合物机械地粉碎成粉末的一种操作工艺。常用的粉碎设备有适用于粗粉碎或中粉碎的颚式破碎机、冲击式破碎机、辊式破碎机等,此类设备通常利用冲击、碾压等作用粉碎矿石、岩石、煤炭等矿物材料；适用于细粉碎的球磨机、研磨机、气流粉碎机等，此类设备通常利用挤压、磨削、冲击等作用粉碎矿物、陶瓷及脆性合金等材料。
4.实践证明，直接用机械粉碎法制备金属粉末多适用于脆性材料，如钕铁硼粉等。对于强韧性金属材料，采用碰撞、挤压、研磨的方式进行粉碎的效果通常不够理想。实际上，具有强韧性材料的粉碎一直是国内外粉体研究人员面前的一道难题。通常制备方法是对这些材料用液氮进行冷冻处理，将其冷冻至韧脆转变温度以下，使其成脆性状态，然后再采用机械方式粉碎。这种工艺的缺点是生产成本太高，设备系统复杂，不适合工业化推广。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种制备强韧性金属粉末的装置及其使用方法，以解决现有强韧性金属粉碎效果不够理想的问题。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
7.一种制备强韧性金属粉末的装置，包括：由上至下依次设置的物料输送系统、物料粉碎系统、筛分集粉系统以及支撑系统；
8.物料粉碎系统包括：与物料输送系统和筛分集粉系统连通的粉碎腔体、位于粉碎腔体内部的旋转圆筒以及位于粉碎腔体外侧并与旋转圆筒连接的粉碎电机，旋转圆筒的外壁密排设置有多个刃口动刀，粉碎腔体的内壁设有与刃口动刀相配合的刃口定刀。
9.本发明的支撑系统用于对其他系统进行支撑固定，强韧性金属物料通过外接物料储存仓经物料输送系统进入粉碎腔体内部，粉碎电机启动后带动旋转圆筒进行高速转动，使得旋转圆筒外壁的刃口动刀做同步转动，粉碎腔体的内壁设置有刃口定刀，固定的刃口定刀与转动的刃口动刀之间做剪切配合，从而对强韧性的金属物料进行粉碎，粉碎后的粉末再送入筛分集粉系统进行筛分收集。
10.进一步地，上述物料输送系统包括：真空处理机构以及设置在真空处理机构和粉碎腔体之间的螺旋送料机构，真空处理机构包括：相连通的中间仓和送料仓，中间仓顶部分别连通的输料管和抽真空管，输料管上设置有第一控制阀，中间仓和送料仓之间设有第二
控制阀，送料仓的底部与螺旋送料机构连通，且送料仓和螺旋送料机构之间设有第三控制阀。
11.本发明的金属物料通过外接物料储存仓经输料管进入中间仓，抽真空管用于外接设备对中间仓及下方的腔体进行抽真空处理，送料仓用于储存抽真空后的物料，从而通过螺旋送料机构进行匀速供料。并设置有多个控制阀，当不同的控制阀呈现不同的通断状态时可配合抽真空管对中间仓以及下方腔体分别进行抽真空处理。
12.进一步地，上述螺旋送料机构包括：与送料仓底部连通的螺旋送料管、设置在螺旋送料管内侧的螺旋送料杆以及驱动螺旋送料杆转动并位于螺旋送料管外侧的送料电机，螺旋送料管远离送料电机的端部连通有送气管，所述送气管与粉碎腔体连通，并且送气管远离粉碎腔体的端部开设有保护气氛孔；送气管倾斜设置，靠近保护气氛孔的端部位于高处。
13.本发明通过送料电机驱动螺旋送料杆进行转动，从而将送料仓送出的物料有序定量经送气管进入粉碎腔体，送气管的端部开设保护气氛孔用于通入金属粉碎过程中的保护气氛，从而对正在粉碎的金属粉末进行防氧化保护。
14.并且送气管倾斜设置，使得螺旋送料管送出的物料在重力作用下顺利进入粉碎腔体，保护气氛孔位于远离粉碎腔体的端部，可对送气管内的物料起到推动作用，还方便保护气氛在送气管内与待粉碎的金属物料充分接触。
15.进一步地，上述筛分集粉系统包括：与粉碎腔体的底部两端连接的粉料循环管以及设置在粉料循环管上的粉末分离收集器。
16.本发明经粉碎腔体送出的金属粉末送入到粉料循环管中，由粉末分离收集器筛分收集合适大小的金属粉末，并将其余粉末由粉料循环管重新送入粉碎腔体内部进行循环粉碎。
17.进一步地，上述粉碎腔体和旋转圆筒分别呈圆台状，粉碎腔体与物料输送系统连通一端的内径大于另一端的内径。
18.本发明通过设置圆台状的粉碎腔体和旋转圆筒，可以对粉碎腔体内部的气体起到压缩作用，使气流逐渐增大，与刃口定刀和刃口动刀的剪切效果相叠加，有利于物料在粉碎腔体内的合理分布，提高粉碎效率。
19.进一步地，上述刃口动刀和刃口定刀在旋转圆筒和粉碎腔体上的分布由大径端至小径端逐渐密集。
20.本发明通过设置疏密排布的刃口动刀和刃口定刀，可以与粉碎腔体内气流逐渐增大相对应，从而实现物料合理分布，提高粉碎效率。
21.进一步地，上述粉碎腔体的外侧设有冷却水循环腔，冷却水循环腔的侧壁斜度与粉碎腔体的侧壁斜度相适配，冷却水循环腔分别开设有进水管口和出水管口。
22.本发明通过设置冷却水循环腔可对粉碎腔体内部在旋转和剪切过程中产生的热气流进行冷却降温，避免产生大量的热量，影响粉末质量。
23.进一步地，上述旋转圆筒靠近物料输送系统的一端外壁环形设有多个送风扇叶，旋转圆筒的外壁还设置有螺旋扇叶，螺旋扇叶与刃口动刀间隔设置。
24.本发明通过设置送风扇叶和螺旋扇叶，使其在随旋转圆筒转动的过程中形成轴向风和轴向力，推动物料沿轴向向远离送气管的方向移动，从而提高物料的粉碎效率。
25.进一步地，上述支撑系统包括：位于粉碎腔体下方的第一支座以及位于粉碎电机
下方的第二支座，第二支座与第一支座连接。
26.本发明通过第一支座和第二支座分别对粉碎腔体和粉碎电机进行支撑固定。
27.一种制备强韧性金属粉末的装置使用方法，采用上述的制备强韧性金属粉末的装置，包括以下步骤：
28.s1：从外部储存仓内向物料输送系统中输送强韧性金属物料；
29.s2：物料通过所述物料输送系统进入粉碎腔体内部，粉碎电机带动旋转圆筒转动，使得刃口动刀和刃口定刀配合对金属物料进行剪切；
30.s3：剪切后的金属粉末经筛分集粉系统进行筛分，收集合格金属粉末，不合格粗粉继续送入粉碎腔体进行循环粉碎。
31.本发明通过特定的方法步骤对强韧性金属物料进行有效的剪切粉碎，同时实现粉碎腔体内气流的循环流动，将不合格粗粉再次带入粉碎腔体进行循环粉碎，提高筛分效率。
32.本发明具有以下有益效果：
33.(1)本发明的支撑系统用于对其他系统进行支撑固定，强韧性金属物料通过物料输送系统进入粉碎腔体内部，粉碎电机启动后带动旋转圆筒进行高速转动，使得旋转圆筒外壁的刃口动刀做同步转动，粉碎腔体的内壁设置有刃口定刀，固定的刃口定刀与转动的刃口动刀之间做剪切配合，从而对强韧性的金属物料进行粉碎，粉碎后的粉末再流入筛分集粉系统进行筛分收集。
34.(2)本发明通过送风扇叶和螺旋扇叶提供轴向风和轴向力，推动物料沿轴向进行移动，促使物料持续粉碎。
35.(3)本发明通过圆台状粉碎腔体压缩气体，增大气流，同时与刃口动刀和刃口定刀疏密排布相对应，促使物料合理分布。
36.(4)本发明通过特定的方法步骤对强韧性金属物料进行有效的剪切粉碎，同时实现粉碎腔体内气流的循环流动，将不合格粗粉再次带入粉碎腔体进行循环粉碎，提高筛分效率。
附图说明
37.图1为本发明制备强韧性金属粉末的装置的结构示意图；
38.图2为本发明制备强韧性金属粉末的装置的俯视示意图；
39.图3为本发明制备强韧性金属粉末的装置的正视示意图；
40.图4为本发明制备强韧性金属粉末的装置的正视剖视示意图；
41.图5为本发明制备强韧性金属粉末的装置的侧视示意图；
42.图6为本发明制备强韧性金属粉末的装置的侧视剖视示意图；
43.图7为本发明旋转圆筒的结构示意图；
44.图8为本发明旋转圆筒的正视示意图。
45.图中：10-物料输送系统；110-真空处理机构；111-中间仓；112-送料仓；113-输料管；114-抽真空管；115-第一控制阀；116-第二控制阀；117-第三控制阀；120-螺旋送料机构；121-螺旋送料管；122-螺旋送料杆；123-送料电机；124-送气管；125-保护气氛孔；20-物料粉碎系统；201-粉碎腔体；202-旋转圆筒；203-粉碎电机；204-刃口动刀；205-刃口定刀；206-冷却水循环腔；207-进水管口；208-出水管口；209-送风扇叶；210-螺旋扇叶；30-筛分
集粉系统；301-粉料循环管；302-粉末分离收集器；40-支撑系统；401-第一支座；402-第二支座。
具体实施方式
46.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
47.实施例
48.参照图1和图3，一种制备强韧性金属粉末的装置，包括：由上至下依次设置的物料输送系统10、物料粉碎系统20、筛分集粉系统30以及支撑系统40。
49.参照图1、图3和图4，物料输送系统10包括：真空处理机构110以及设置在真空处理机构110和物料粉碎系统20之间的螺旋送料机构120。真空处理机构110包括：相连通的中间仓111和送料仓112，中间仓111的顶部分别连通有输料管113和抽真空管114，输料管113外接物料储存仓用于向中间仓111内输送待粉碎的强韧性金属物料，抽真空管114用于外接抽真空设备对中间仓111以及下方的其余腔体进行抽真空处理，从而避免待粉碎金属的氧化。送料仓112的容积远大于中间仓111的容积，当送料仓112内堆积一定的物料后整体装置才开始运行，使得送料仓112内能够持续向后续腔体输送物料，不会因为中间仓111的投料速度过慢而导致物料短缺，实现物料的连续供应。在输料管113上设置有第一控制阀115，在中间仓111和送料仓112之间设有第二控制阀116，送料仓112的底部和螺旋送料机构120连通，并且在送料仓112和螺旋送料机构120之间设有第三控制阀117，通过设置多个控制阀，分别用于控制相应回路的通断，从而方便配合抽真空管114进行抽真空操作，提供真空环境。
50.在整体装置启动前，可关闭第一控制阀115，分别打开第二控制阀116和第三控制阀117，对整个装置的内部腔体进行抽真空。当需要对送料仓112进行抽真空时，可关闭第一控制阀115和第三控制阀117，使第二控制阀116打开。还可以对投入中间仓111的金属物料进行抽真空，只需使第一控制阀115和第二控制阀116关闭即可，从而避免刚投入的金属物料将氧气带入到送料仓112中。
51.螺旋送料机构120包括：与送料仓112底部连通的螺旋送料管121、设置在螺旋送料管121内部的螺旋送料杆122以及驱动螺旋送料杆122转动并位于螺旋送料管121外侧的送料电机123，在送料电机123的驱动下螺旋送料杆122可将送料仓112底部送出的金属物料有序定量地进行输送。螺旋送料管121远离送料电机123的端部连通有送气管124，送气管124倾斜设置，与螺旋送料管121相连通的一端位于高处，送气管124的另一端与物料粉碎系统20连通，使得螺旋送料管121输送的金属物料在送气管124内部可在重力作用下自动进入物料粉碎系统20。并且送气管124远离物料粉碎系统20的端部开设有保护气氛孔125，方便通入保护气氛对送气管124内的物料起到推动作用，还方便保护气氛在送气管124内与待粉碎的金属物料充分接触。
52.参照图1、图4和图6，物料粉碎系统20包括：与送气管124相连通的粉碎腔体201、位于粉碎腔体201内部的旋转圆筒202以及位于粉碎腔体201外侧并与旋转圆筒202连通的粉碎电机203，旋转圆筒202的外壁密排设置有多个刃口动刀204，粉碎腔体201的内部设有与刃口动刀204剪切配合的刃口定刀205，在粉碎电机203的驱动作用下，刃口动刀204随旋转圆筒202进行转动，从而与刃口定刀205进行剪切配合，对粉碎腔体201内的金属物料进行剪
切粉碎。
53.粉碎腔体201和旋转圆筒202分别呈圆台状，且粉碎腔体201与送气管124相连通一端的外径大于另一端的外径，可以对粉碎腔体201内部的气体起到压缩作用，使气流逐渐增大，与刃口定刀205和刃口动刀204的剪切效果相叠加，有利于物料在粉碎腔体201内的合理分布，提高粉碎效率。刃口动刀201和刃口定刀205分别在旋转圆筒202和粉碎腔体201上的分布由大径端至小径端逐渐密集。通过设置疏密排布的刃口动刀204和刃口定刀205，可以与粉碎腔体201内气流逐渐增大相对应，从而实现物料合理分布，提高粉碎效率。
54.参照图7和图8，在旋转圆筒202的大径端环形设有多个送风扇叶209，旋转圆筒202的外壁设置有螺旋扇叶210，螺旋扇叶210与刃口动刀204间隔设置，送风扇叶209和螺旋扇叶210在随旋转圆筒202转动的过程中形成轴向风和轴向力，推动物料沿轴向向远离送气管124的方向进行移动，进一步提升物料粉碎效率。旋转圆筒202的两端分别设置有延长杆件，并通过轴承与两侧的部件进行连接固定。
55.在粉碎腔体201的外侧还设有冷却水循环腔206，冷却水循环腔206分别设置有进水管口207和出水管口208，用于对粉碎腔体201内部在旋转和剪切过程中产生的热气流进行冷却降温，避免产生大量的热量，影响粉末质量。冷却水循环腔206为环形结构，粉碎腔体201位于冷却水循环腔206的环形内侧，在冷却水循环腔206的外侧设置有保护壳，粉碎腔体201和冷却水循环腔206分别通过一定的固定结构与保护壳进行连接固定。
56.参照图1、图2、图4和图5，筛分集粉系统30包括：分别与粉碎腔体201的底部两端连接的粉料循环管301及设置在粉料循环管301上的粉末分离收集器302，粉末分离收集器302为现有技术，用于对粉料循环管301内流动的金属粉末进行筛分，对合格的金属粉末进行收集，不合格的金属粉末可通过粉料循环管301再次进入粉碎腔体201进行循环粉碎，直至合格为止。
57.支撑系统40包括：位于粉碎腔体201下方的第一支座401以及位于粉碎电机203下方的第二支座402，第二支座402与第一支座401连接。整体装置通过第一支座401和第二支座402放置在地面进行支撑固定。
58.一种制备强韧性金属粉末的装置使用方法，采用上述的制备强韧性金属粉末的装置，包括以下步骤：
59.s1：从外部储存仓内向物料输送系统10中输送强韧性金属物料；
60.s2：物料通过所述物料输送系统10进入粉碎腔体201内部，粉碎电机203带动旋转圆筒202转动，使得刃口动刀204和刃口定刀205配合对金属物料进行剪切；
61.s3：剪切后的金属粉末经筛分集粉系统30进行筛分，收集合格金属粉末，不合格粗粉继续送入粉碎腔体201进行循环粉碎。
62.本发明通过特定的方法步骤对强韧性金属物料进行有效的剪切粉碎，同时实现粉碎腔体201内气流的循环流动，将不合格粗粉再次带入粉碎腔体201进行循环粉碎，提高筛分效率。
63.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。