一种快速冷却金属粉末的装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种冷却装置，特别是一种快速冷却金属粉末的装置，属于增材制造技术领域。


背景技术：

2.现今，金属3d打印技术在世界范围发展的如火如荼，其制造的快速响应能力和极高的柔性起到很大的推进作用。金属粉末作为金属增材制造的原材料，很大程度上决定了最终打印件的性能。因此，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、粒度分布窄、氧含量低、流动性好等一系列要求。其中，由于氧含量直接影响打印件的最终力学性能，因此对氧含量的控制一直是国内外学者研究的课题之一。
3.目前，工业级生产金属粉末的方法为气雾化方法，该方法使用高速高压的惰性气体击碎熔融的金属液流，飞行冷却后可获得增材制造用的金属粉末。但是，由于气雾化设备无法实现绝对密闭环境，粉末在冷却阶段很容易接触空气导致氧化，最终导致金属粉末的氧含量升高，无法满足打印需求。传统的方法为设计集粉罐为双层夹套，使用冷却水对粉末进行冷却，但是该方法由于集粉罐静止地放置于地面，粉末也为静止状态，导致夹套的冷却水无法与粉末充分接触，最终导致粉末温度降低缓慢，冷却时间加长，严重地影响生产效率。一般地，300kg级的气雾化设备使用普通静止水冷方式进行冷却粉末需要4～6h。因此，如何快速冷却集粉罐中的金属粉末，保证氧含量满足要求的前提下实现快速出粉，从而提高生产效率，是目前需要解决的重点问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种快速冷却金属粉末的装置，提高金属粉末的冷却效果。
5.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种快速冷却金属粉末的装置，其特征在于：包含集粉罐、支架和摇摆驱动机构，集粉罐转动设置在支架上，集粉罐与摇摆驱动机构连接由摇摆驱动机构驱动在支架上来回摇摆，集粉罐的罐体采用双层水冷套结构。
7.进一步地，所述集粉罐的侧面上端设置有冷却水进口，集粉罐的底面设置有冷却水出口，冷却水进口和冷却水出口均与集粉罐的双层水冷套结构内腔连通。
8.进一步地，所述支架包含底板、第一竖直支架和第二竖直支架，第一竖直支架竖直固定在底板一侧，第二竖直支架竖直固定在底板的另一侧。
9.进一步地，所述第一竖直支架的上端和第二竖直支架的上端分别开有一个u型凹槽，集粉罐的一侧固定有一根水平设置的第一支撑轴，集粉罐的另一侧固定有一根水平设置的第二支撑轴，第一支撑轴和第二支撑轴位于同一直线上，集粉罐的一侧通过第一支撑轴转动设置在第一竖直支架上端u型凹槽内，集粉罐的另一侧通过第二支撑轴转动设置在第二竖直支架上端u型凹槽内。
10.进一步地，所述第一支撑轴的一端固定在集粉罐外侧面上，第一支撑轴的另一端设置有第一法兰，第二支撑轴的另一端固定在集粉罐外侧面上，第二支撑轴的另一端设置有第二法兰。
11.进一步地，所述摇摆驱动机构包含转轴、轴承座、摇杆、连杆、圆盘和电机，转轴转动设置在轴承座上，转轴的一端与第一支撑轴或第二支撑轴连接，摇杆垂直于转轴设置并且摇杆的一端与转轴的另一端固定连接，摇杆的另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端铰接在圆盘侧面，圆盘设置在电机输出轴上由电机驱动旋转。
12.进一步地，所述转轴的一端设置有第三法兰，第三法兰与第二法兰之间通过螺栓锁紧固定。
13.进一步地，所述轴承座的下端固定在第二竖直支架的侧面延伸板上。
14.进一步地，所述电机采用普通电机、步进电机或伺服电机。
15.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型的快速冷却金属粉末的装置可以实现自动化保持集粉罐中的粉末为运动状态，从而使集粉罐内的金属粉末与夹套内冷却水充分接触，极大地提高了系统的冷却能力，在保证粉末氧含量低的条件下，减少出粉时间，可极大地提升生产效率。另外，本实用新型通过电机驱动曲柄摇杆方式，带动集粉罐来回反复转动，驱动方式简单，制造成本低廉，并且通过摇杆、连杆、圆盘的配合将电机圆周驱动转变为集粉罐的来回摇摆，电机可以连续工作，故障率低。
附图说明
16.图1是本实用新型的一种快速冷却金属粉末的装置的示意图。
具体实施方式
17.为了详细阐述本实用新型为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本实用新型的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
18.如图1所示，本实用新型的一种快速冷却金属粉末的装置，包含集粉罐1、支架和摇摆驱动机构，集粉罐1转动设置在支架上，集粉罐1与摇摆驱动机构连接由摇摆驱动机构驱动在支架上来回摇摆，集粉罐1的罐体采用双层水冷套结构。集粉罐1的双层水冷套结构通入冷却水对集粉罐1内的金属粉末进行冷却，同时在冷却时，摇摆驱动机构驱动集粉罐1在支架上进行来回摆动，从而使集粉罐1内的金属粉末随着集粉罐1的摆动在集粉罐1内来回被搅动，从而使金属粉末与集粉罐1的内壁的接触更加的充分，提高金属粉末冷却的效果和效率。
19.集粉罐1的侧面上端设置有冷却水进口2，集粉罐1的底面设置有冷却水出口3，冷却水进口2和冷却水出口3均与集粉罐1的双层水冷套结构内腔连通。冷却水进口2和冷却水出口3通过快接接口与冷却系统的供水管道以及回水管道连接，冷却系统将冷却水水箱内的冷却水泵入冷却水进口2内，冷却水经过集粉罐1的双层夹套内腔后从冷却水出口3流出。为了避免对集粉罐1的摆动产生影响，冷却系统的进水管道和回水管道均采用软管。
20.支架包含底板4、第一竖直支架5和第二竖直支架6，第一竖直支架5竖直固定在底板4一侧，第二竖直支架6竖直固定在底板4的另一侧。第一竖直支架5和第二竖直支架6相互平行设置并且高度相等，第一竖直支架5和第二竖直支架6对称设置在底板4的上侧面的两端。
21.第一竖直支架5的上端和第二竖直支架6的上端分别开有一个u型凹槽7，集粉罐1的一侧固定有一根水平设置的第一支撑轴8，集粉罐1的另一侧固定有一根水平设置的第二支撑轴9，第一支撑轴8和第二支撑轴9位于同一直线上并且对称设置在集粉罐1的两侧。由于集粉罐1的主体部分为圆柱体结构，因此，第一支撑轴8和第二支撑轴9位于集粉罐1同一个横截面的圆形的一条径线上。集粉罐1的一侧通过第一支撑轴8转动设置在第一竖直支架5上端u型凹槽7内，集粉罐1的另一侧通过第二支撑轴9转动设置在第二竖直支架6上端u型凹槽7内。采用u型凹槽7结构，可以方便地将集粉罐1进行安装和拆卸。
22.第一支撑轴8的一端固定在集粉罐1外侧面上，第一支撑轴8的另一端设置有第一法兰10，第二支撑轴9的另一端固定在集粉罐1外侧面上，第二支撑轴9的另一端设置有第二法兰11。通过在支撑轴的外端设置法兰结构，可以有效将集粉罐1的支撑轴限位卡设在u型凹槽内，避免集粉罐1的脱出，而且法兰结构可以方便地与摇摆驱动机构进行连接安装。
23.摇摆驱动机构包含转轴12、轴承座13、摇杆14、连杆15、圆盘16和电机17，转轴12转动设置在轴承座13上，转轴12的一端与第一支撑轴8或第二支撑轴9连接，摇杆14垂直于转轴12设置并且摇杆14的一端与转轴12的另一端固定连接，摇杆14的另一端与连杆15的一端铰接，连杆15的另一端铰接在圆盘16侧面靠近边沿位置，圆盘16设置在电机17输出轴上由电机17驱动旋转。电机17驱动圆盘16旋转，圆盘16通过连杆15件摇杆14的上端来回拉扯从而使摇杆14绕着转轴12来回摆动旋转，最终实现对集粉罐1的来回摆动的驱动。
24.转轴12的一端设置有第三法兰18，第三法兰18与第二法兰11之间通过螺栓锁紧固定，从而实现了转轴12与第二支撑轴9之间的连接。轴承座13沿竖直方向设置并且轴承座13的下端固定在第二竖直支架6的侧面延伸板上。电机17采用普通电机、步进电机或伺服电机，主要为系统提供扭矩驱动力。
25.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。