[发明专利]一种激光辅助磨削制备球形金属粉末的装置及方法

说明书

本发明公开了一种激光辅助磨削制备球形金属粉末的装置，属于材料加工领域，此装置包括气氛室、收集器、工作台、磨削电机和激光头，激光头、磨削电机、工作台和收集器均设置在气氛室内部，工作台上连接有工作台驱动器；磨削电机上连接有磨削刀头，磨削刀头设置在工作台的上方，工作台上放置有金属块；收集器上靠近工作台的一侧设置有收集口，收集口的中心与金属块和磨削刀头的接触处设置在同一直线上；激光头的上方连接有光纤。本发明利用低能高效的磨削加工方法将金属块体破碎成细小粉末颗粒，再用激光束将高温粉末加热熔化成液滴，使磨削形成的不规则颗粒转化成球形，此结构简答，便于操作，实现了球形金属粉末的高效、低耗加工。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，尤其是涉及一种激光辅助磨削制备球形金属粉末的装置及方法。

背景技术

随着金属增材制造技术的迅速发展，对金属粉末的需求日益增加，亟需开发一种方便、经济的球形金属粉末制备技术。目前，球形金属粉末的主要制备方法有气雾化法、水雾化法、超声雾化法、旋转电极雾化法，及其组合制粉方法。球形金属粉末制备的基本原理是通过一定形式的热源将金属熔化，然后再使用一定形式的能量将液体分散成细小液滴。激光作为一种新型热源，具有能量和时间分辨高的优势，在金属加工领域应用越来越广泛。高能密度激光可以迅速熔化、汽化甚至热电离金属材料，产生沸腾爆炸和库伦爆炸现象，对材料表面产生刻蚀效果，因此，激光集加热熔化和分散液滴于一体，可以用于制备金属粉末。高能激光雾化已经在制备金属粉末材料方面得到了应用。然而激光制粉存在三个方面不足：一是耗能大，成本高；二是生产效率低；三是粉末加热温度高，合金元素烧损严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光辅助磨削制备球形金属粉末的装置及方法，利用低能高效的磨削加工方法将金属块体破碎成细小粉末颗粒，再用激光束将高温粉末加热熔化成液滴，使磨削形成的不规则颗粒转化成球形，此结构简答，便于操作，实现了球形金属粉末的高效、低耗加工。

为实现上述目的，本发明提供了一种激光辅助磨削制备球形金属粉末的装置，包括气氛室、收集器、工作台、磨削电机和激光头，所述激光头、所述磨削电机、所述工作台和所述收集器均设置在所述气氛室内部，所述工作台上连接有工作台驱动器；

所述磨削电机上连接有磨削刀头，所述磨削刀头设置在所述工作台的上方，所述工作台上放置有金属块；

所述收集器上靠近所述工作台的一侧设置有收集口，所述收集口的中心与所述金属块和所述磨削刀头的接触处设置在同一直线上；

所述激光头的上方连接有光纤。

优选的，所述激光头设置在所述收集器和所述工作台之间，所述激光头的光束焦点与所述磨削刀头的下沿在同一水平面上。

优选的，所述收集器内底部设置有粉末盒，所述粉末盒的上方设置有两块导向板，两块所述导向板分别倾斜固定在所述收集器的两侧内壁上。

优选的，两块所述导向板的固定端高于自由端，且两块所述导向板的自由端之间设置有缝隙。

优选的，所述磨削刀头的材质为工具钢、硬质合金、金刚石砂轮中的一种。

一种激光辅助磨削制备球形金属粉末的方法，包括以下步骤：

(1)将待加工金属块放置在气氛室内的工作台上；

(2)将气氛室充氩气；

(3)调整工作台，使待加工金属块与磨削刀头接触；

(4)调整激光束焦点，使之与磨削刀头的下沿在一个水平面上；

(5)设置工作台X-Y行走程序；

(6)设置激光工艺参数；

(7)加工开始：顺序开启激光、启动磨削电机、启动工作台驱动器；