一种适用于3D打印的在线金属粉末筛分机的制作方法

本实用新型涉及3D打印增材制造及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种适用于3D打印的在线金属粉末筛分机。

背景技术：

随着技术的革新，金属粉末在冶金、能源、电子、医疗、航空航天等领域的应用日益扩大。因粉末具有大的比表面积和特殊的表面性能，理化性质与普通材料有很大差异，利用金属粉末，可以制备出性能优异的工件。涡轮盘、涡轮轴和挡板是航空发动机中的关键热端部件，随着推重比和功重比的不断提高，采用传统的铸、锻工艺制备的部件已无法满足这些高性能航空发动机发展的需要，逐步转由粉末冶金或金属3D打印制备。

主流制备金属粉末的工艺是高压气雾化法，而粉末的筛分工艺是该方法中获得高品质的金属粉末重要环节。通过筛分可得到所需粒度的金属粉末，保证成型部件的力学性能；同时，可通过分级去除粉末中的夹杂物，提高成型部件使用的可靠性。传统的筛分方法是利用由电机作为激振源的振动筛对金属粉末进行筛分，基本原理是将电机通过偏心锤将旋转运动转变为水平、垂直、倾斜的三次元运动，并将此运动传递给筛面，粉末从而得以穿透筛网，达到筛分的效果，这种方法使得超细粉不易穿透筛网。另外，还有超声振动筛，其是基于传统振动筛的低频振动，外加高频超声振动，使筛网上的颗粒成悬浮态，实现不易堵网且筛分更细的粉末的效果。

现有技术中所提供的筛分方式存在以下问题：由于粉末在生产过程中存在针状、长片状等不规则的金属物料，从而导致在金属粉末筛分时，破坏筛网，甚至堵住出料口，影响筛分的质量和效率。

技术实现要素：

本实用新型的其中一个目的是提出一种适用于3D打印的在线金属粉末筛分机，解决了现有技术存在的在金属粉末筛分时，不规则金属物料破坏筛网，堵住出料口，从而影响筛分质量和效率的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种适用于3D打印的在线金属粉末筛分机，包括：进料斗、球阀、初筛盘、第一筛分总成、第二筛分总成、动力系统、底座，所述进料斗与所述球阀连接，所述初筛盘与所述动力系统连接，所述初筛盘为类锥体，包括锥底和锥面，所述锥面上设有环形缝。

进一步的，所述锥面上设有两种不同尺寸的第一环形缝和第二环形缝。

进一步的，所述第一环形缝的宽度为53μm，第二环形缝的宽度为106μm，所述第一环形缝布置在靠近锥底的一端，所述第二环形缝布置在远离所述锥底的一端。

进一步的，还包括超声发生器，所述超声发生器与所述第二筛分总成连接，用于提供高频超声振动。

进一步的，还包括筛盖和保护气路，所述球阀与所述筛盖连接，所述筛盖上设有进气口和出气口，所述进气口连接所述保护气路。

进一步的，所述保护气路设有防爆装置，当筛分机内充入的保护气体压力超过预设值时，启动泄压保护。

进一步的，所述进料斗与所述球阀通过法兰连接，所述球阀与所述筛盖通过法兰连接。

进一步的，所述第一筛分总成包括第一筛网、粗粉罐，所述第一筛网与所述粗粉罐连接，所述第二筛分总成包括第二筛网、细粉罐，所述第二筛网与所述细粉罐连接。

进一步的，所述动力系统包括联轴器、连接轴、偏心锤以及电机，所述联轴器用于连接所述初筛盘和所述连接轴，所述连接轴与电机连接。

基于上述技术方案，本实用新型实施例可以解决现有技术存在的在金属粉末筛分时，不规则金属物料破坏筛网，堵住出料口，从而影响筛分质量和效率的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所提供的适用于3D打印的在线金属粉末筛分机结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例所提供的初筛网结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的动力系统结构示意图。

附图标记：

进料斗1；球阀2；初筛盘3；第一筛分总成4；第二筛分总成5；

动力系统6；底座7；第一环形缝31；第二环形缝32；超声发生器8；

筛盖9；进气口91；出气口92；第一筛网41；粗粉罐42；

第二筛网51；细粉罐52；联轴器61；连接轴62；偏心锤63；

电机64。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图3以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任意技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本实用新型实施例提供了一种适用于3D打印的在线金属粉末筛分机。

下面结合图1～图3对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

一种适用于3D打印的在线金属粉末筛分机，如图1所示，包括：进料斗1、球阀2、初筛盘3、第一筛分总成4、第二筛分总成5、动力系统6、底座7，所述进料斗1与所述球阀2连接，所述初筛盘3与所述动力系统6连接，所述初筛盘3为类锥体，包括锥底和锥面，所述锥面上设有环形缝。

本实用新型所提供的适用于3D打印的在线金属粉末筛分机，待筛分的金属粉末通过打开球阀，从进料斗1进入初筛盘3，其中初筛盘3与动力系统6相连接，由动力系统6提供动力，使初筛盘3转动，使待筛分金属粉末里存在的不规则物料被保留在类锥体初筛盘的锥底，规则的金属粉末则在离心力的作用下，通过类锥体初筛盘的环形缝，进入第一、第二筛分总成，继续进行筛分，由此实现非粉末状物料的初筛。

进一步的，初筛盘3的锥面上设有两种不同尺寸的第一环形缝31和第二环形缝32，具体如图2所示，通过设置两种不同尺寸的环形缝，可使待筛分的金属粉末能按粒径大小分布在筛网的网面上。具体的，第一环形缝为53μm，第二环形缝为106μm，从进料斗1进入类锥体初筛盘的金属粉末，在离心力的作用下，尺寸为53μm以下的粉末通过53μm的环形缝，分散在筛网网面离圆心较近的位置；尺寸为53～106μm的粉末通过106μm的环形缝，分散在筛网网面离圆心较远的位置；尺寸为106μm以上的粉末，由初筛盘顶部飞出，分散在筛网网面离圆心最远的位置。

进一步的，还包括超声发生器8，所述超声发生器8与所述第二筛分总成5相连，用于提供超声振动，使得从初筛盘3落下的金属粉末在高频超声振动作用下继续进行筛分，以进一步提高筛分的效率和筛分质量。

进一步的，还包括筛盖9和保护气路，所述球阀2与所述筛盖9连接，所述筛盖9上设有进气口91和出气口92，所述进气口91与所述保护气路连接，通过保护气路向筛分机内充入高纯度的保护气体，例如，纯度在99.999％以上的Ar气或者N₂气，使待金属粉末能够在气氛保护下进行筛分，以减少金属粉末的氧化现象。

进一步，所述保护气路设有防爆装置，当筛分机内充入的保护气体压力超过预设值时，启动泄压保护。例如，当检测到筛分机内压力超过0.6MPa时，保护气路启动泄压保护，打开出气口92。具体的，所述进料斗1与所述球阀2通过法兰连接，所述球阀2与所述筛盖9通过法兰连接。通过采用法兰进行各连接处的连接，可在实现稳定连接的基础上，保证气密性。优选的，本实施例所提供的适用于3D打印的在线金属粉末筛分机，各部分的连接处均设置有密封装置，以保障设备的气密性。

进一步的，所述第一筛分总成4包括第一筛网41、粗粉罐42，所述第一筛网41与所述粗粉罐42连接，所述第二筛分总成5包括第二筛网51、细粉罐52，所述第二筛网51与所述细粉罐52连接。具体的，第一筛网41为粗筛网，第二筛网51为细筛网，通过初筛盘3环缝的金属粉末首先进入第一筛分总成4的第一筛网41上，在高频超声振动作用下，符合粒度要求，相对较粗的粉末停留在粗筛网上，通过粗粉罐42进行粗粉收集，而相对较细的粉末则进入到第二筛体总成5的细筛网上，通过与细筛网相连的细粉罐52进行细粉收集。

进一步的，如图3所示，所述动力系统6包括联轴器61、连接轴62、偏心锤63以及电机64，所述联轴器61用于连接所述初筛盘3和所述连接轴62，所述连接轴62与电机64连接。通过启动电机64，带动偏心锤63转动，并通过连接轴62、连轴器61将动力传递给初筛盘3，使初筛盘3发生转动，以使金属粉末通过初筛盘的环形缝进入到第一筛分总成4的粗筛网上，以继续进行筛分。

本实用新型实施例所提供的适用于3D打印的在线金属粉末筛分机，通过将初筛盘设置成锥面上带有环形缝的类锥体，使金属粉末通过锥面上的环形缝进入筛网继续进行筛分，而形状不规则的金属物料则被留在初筛盘的锥底，实现非粉末状物料的初筛，从而避免形状不规则的金属物料破坏筛网，以提高筛分的效率。

上述本实用新型所公开的任意技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了″第一″、″第二″等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：″第一″、″第二″的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

另外，上述本实用新型公开的任意技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任意部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。