[发明专利]一种适用于3D打印的在线金属粉末筛分机以及筛分方法

说明书

技术领域

本发明涉及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以及筛分方法。

背景技术

随着金属粉末在冶金、能源、电子、医疗、航空航天等领域的应用日益扩大。金属粉末由于具有大的比表面积和特殊的表面性能，且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。

目前，主流金属粉末的制备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。现有技术中的超声振动筛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，不易堵网且可筛分更细的粉末。其中，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。

但是，超声振动筛的筛分方式以离线筛分为主，也即粉末要从真空或者惰性气体保护环境下取出后再转运到振动筛分机内，此过程使金属粉末跟外界环境接触，产生氧化、受潮等问题。

发明内容

本发明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以及筛分方法，解决了现有技术存在的金属粉末转运至筛分机过程中易氧化、受潮的技术问题。本发明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，本发明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、筛盖、第一筛体总成、第二筛体总成以及底座，所述进料斗与所述球阀连接，所述球阀与所述筛盖连接，所述筛盖上设置进气口和排气口，所述筛盖与所述第一筛体总成连接处设有第一筛网，所述第一筛体总成上连接有粗粉罐，所述第一筛体总成与所述第二筛体总成连接处设有第二筛网，所述第二筛体总成上连接有细粉罐，所述第二筛体总成与所述底座连接，所述底座内设置有动力系统。

优选的，所述第二筛体总成与超声发生器连接。

优选的，所述第一筛网为粗筛网、第二筛网为细筛网。

优选的，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。

优选的，所述动力系统包括均散盘、联轴器、连接轴、偏心锤、电机，所述均散盘与所述连接轴通过连轴器连接。

优选的，所述联轴器外部设有密封圈。

此外，本发明还提供一种适用于3D打印的在线金属粉末筛分方法，使用上述金属粉末筛分机，包括：

S101，通过筛盖上的进气口充入保护气体，使筛分机内的空气通过排气口排出；

S102，动力系统将动力传递给均散盘，产生机械振动；

S103，开启超声发生器产生高频超声振动，使第一筛体总成、第二筛体总成产生高频振动；

S104，开启球阀，将待筛分金属粉末通过进料斗输至筛分机内进行筛分，获取符合粒度要求的金属粉末。

优选的，所述保护气体为高纯Ar气或N₂气。

优选的，在步骤S101之后包括：检测筛分机内压力，当筛分机内压力值超过预设值时，打开排气口进行泄压保护。

优选的，在步骤S104之后还包括：收集粉末，分别通过与第一筛分总成连接的粗粉罐以及与第二筛分总成连接的细粉罐收集符合粒度要求的粉末。

本发明的工作原理是：改变现有技术中离线筛分的方式，提供一种在线金属粉末筛分的方式，使得金属粉末在制备后直接进行筛分，同时通过在筛分机内充入保护气体，实现筛分时的气氛保护，以避免金属粉末在制备后与外界空气相接触，减少金属粉末氧化以及受潮，以提高金属粉末的质量；另外采用均散盘将从进料口进入的待筛分金属粉末均匀铺散到筛面上，以减少粉末的团聚现象，以提高金属粉末筛分效率。

基于上述技术方案，本发明实施例可以解决现有技术存在的金属粉末转运至筛分机过程中易氧化、受潮的技术问题。

附图说明

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