[发明专利]一种用于增材制造金属粉末的自动化生产系统及方法

说明书

本发明涉及一种用于增材制造金属粉末的自动化生产系统，包括熔炼室、雾化室、第一旋风分离器、第二旋风分离器、第一集粉罐、第一过滤布袋、第二集粉罐、第一风机、中转罐、旋振筛、气流分级机、第三集粉罐、第三旋风分离器、第四集粉罐、第二过滤布袋、第五集粉罐和第二风机，本发明的一种用于增材制造金属粉末的自动化生产系统及方法将金属原料依次通过主设备雾化、旋振筛振动筛分、气流分级机分级工艺，去除了中转桶吊装及翻转的繁琐过程，省时省力，且气流分级机增加成品粉末的收得率及流动性，符合当代高效、快速的工业化生产要求。

技术领域

本发明涉及金属粉末生产技术领域，具体涉及一种用于增材制造金属粉末的自动化生产系统及方法。

背景技术

3D打印技术以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等材料，通过逐层累计的方法制造产品，特别适合制造网状及内空心的定制化产品。与传统技术相比，该技术不需制造专门模具，且不会产生切削废料，在全球发展迅猛。目前，3D打印技术已广泛运用于航空航天、医疗、模具制造等领域，其中金属3D打印技术则属于3D打印行业中的佼佼者，该技术制造的产品强度和刚度均能满足实际要求。然而，与国际上金属3D打印行业相比，我国在这方面的投入研发还是有一定差距的，特别是在材料的研发和打印设备两方面，我们要走的路还很长。

对于3D打印用的金属粉末，其粉末参数有很高的要求：化学成分纯净度高、粒度分布、粉末球形度高、流动性好、松装密度满足一定要求。与机械球磨法、电化学法相比，目前生产高性能球形金属粉末的方法是真空气雾化方法。该技术的生产原理是在惰性气体保护下，运用高压气体将熔融金属液流击碎为小液滴，将气体的动能转化为金属液流的表面能，小液滴飞行冷却后即为一定粒度范围内的金属粉末。该方法制备金属粉末工艺过程简单，污染小，符合工业化生产的要求。

传统的金属粉末生产方式为真空气雾化主设备获得各粒径段粉末，通过中转罐逐步完成筛分和分级流程，此流程涉及中转罐的吊装、翻转及对接等繁琐过程，严重地耗费时间、人力及惰性气体，与当代绿色环保的发展理念不符。并且真空气雾化技术所制备的粉末存在球形度差，卫星粉及空心粉多的固有缺点，尤其是卫星粉的存在大大降低了金属粉末的流动性，进而影响金属3D打印过程的顺利进行及最终打印件的性能提升。因此，高效、快速地实现工业化生产及减少成品粉末中卫星球所占的比例成为目前急需解决的重难点问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于增材制造金属粉末的自动化生产系统及方法来解决现有技术中的金属粉末生产流程繁琐，耗时耗力，且生产的粉末质量不高的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：提供一种用于增材制造金属粉末的自动化生产系统，其特征在于：包括熔炼室、雾化室、第一旋风分离器、第二旋风分离器、第一集粉罐、第一过滤布袋、第二集粉罐、第一风机、中转罐、旋振筛、气流分级机、第三集粉罐、第三旋风分离器、第四集粉罐、第二过滤布袋、第五集粉罐和第二风机，所述熔炼室的下端和雾化室连通，所述雾化室的下端和第一旋风分离器连通，所述第一旋风分离器的上端连通第二旋风分离器，所述第二旋风分离器连通第一过滤布袋，所述第一过滤布袋的上端和第一风机连接，所述第二旋风分离器和第一过滤布袋的下端分别连接第一集粉罐和第二集粉罐；所述第一旋风分离器的下端连通中转罐，所述中转罐下端连通旋振筛上端和第三旋风分离器上端，所述旋振筛下端连通气流分级机，所述气流分级机连通第三旋风分离器，所述第三旋风分离器上端连通第二过滤布袋，所述第二过滤布袋连接第二风机，所述气流分级机、第三旋风分离器和第二过滤布袋下方分别连通第三集粉罐、第四集粉罐和第五集粉罐；

进一步的，所述中转罐下端和第三旋风分离器连通的管道为回流管道，所述回流管道上还依次设有流量计、压力表和引风机；

所述气流分级机上设有进气管道、数个拉瓦尔喷嘴和分级区，所述进气管道设于气流分级机外围，且和外部惰性气体环境连通，数个所述拉瓦尔喷嘴均匀设于进气管道上，且所述拉瓦尔喷嘴连通进气管道和气流分级机内部，所述分级区设于气流分级机内部上方。