一种双级串列式混粉器的制作方法

本发明涉及一种面向功能梯度零件增材制造的快速混粉器，尤其涉及一种双级串列式混粉器，该快速混粉器是面对功能梯度增材制造领域所研发的一种双级串列式混粉装置，能够大幅提高混粉效率和混粉质量。

背景技术：

功能梯度零件是一种是指构成材料的要素(组成、结构)沿某一方向由一侧向另一侧呈连续梯度变化，从而使材料的性质和功能也呈梯度变化的一种新型材料。目前，运用激光熔覆技术增材制造金属功能梯度零件是一种新型加工方法，具有成形工艺灵活、生产柔性高、节省开发费用、缩短新产品的开发周期等优点。但该加工方法对异质金属粉末的混合效率要求较高，在保证设计混粉均匀度的前提下，需要一种能够连续、实时混合多种物化属性粉末的快速混粉器，实现零件内部材料属性的梯度变化。因此，快速混粉器的设计是未来功能梯度材料加工的一个重要研究方向。

目前，现有的异质粉末混合方法主要包括机械结构混粉和气流/气流场混粉。其中，具有代表性的研究包括：中国发明专利106048600a中的混粉装置，是一个球形的有三个接口的储粉装置，两路粉末进入后依靠管径变化导致的气体流速变化，使粉末的雾化效果减弱，粘附作用增强进行粉末的混合；中国发明专利102328091a中，将粉末送入混流管中，通过高压气流进行混合；中国发明专利105483699a中的混粉装置，粉末在载气输送下进入混粉器，依靠螺旋混粉器中的叶片搅拌进行粉末混合；中国发明专利105965013a是通过搅拌杆这种机械结构将进入的粉末进行打散和混合；中国实用新型专利cn204522870u所描述的回转式混粉器，依靠混料桶的转动进行混粉；中国发明专利105665719a中的混粉装置，依靠螺旋混粉器中的机械结构进行混粉。

现有混粉器难以保证在满足混粉均匀度的前提下进行实时、快速的混粉。预置式混粉器已不能满足复杂功能梯度材料的成形效率。而功能梯度零件的成形质量主要取决于混粉均匀度及混粉速度。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种双级串列式混粉器，在满足混粉均匀度的前提下，能显著提高异质金属粉末的混合效率。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种双级串列式混粉器，包括机架、一级混粉器、二级混粉器、一级搅拌风扇、二级搅拌风扇和搅拌风扇传动装置，一级混粉器和二级混粉器安装在机架上，一级混粉器由一级混粉器上壳和一级混粉器上壳下壳相互扣合并固定组成，二级混粉器由二级混粉器上壳和二级混粉器上壳下壳相互扣合并固定组成，一级混粉器内安装有一对相对布置的一级搅拌风扇、所述二级混粉器内安装有一对相对布置的二级搅拌风扇，一级搅拌风扇和二级搅拌风扇布置方向相互垂直，一级混粉器上端设置有一级混粉器进料口、下端设有一级混粉器出料口，所述二级混粉器上端设置有二级混粉器进料口、下端设有二级混粉器出料口，所述一级混粉器出料口和二级混粉器进料口通过管道连接。

进一步地，搅拌风扇传动装置包括布置在二级混粉器内的第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴、第三锥齿轮轴、第四锥齿轮轴和布置在一级混粉器内的第五锥齿轮轴、第六锥齿轮轴、第一锥齿轮，第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴、第三锥齿轮轴和第四锥齿轮轴顺序啮合、第一锥齿轮轴和第四锥齿轮轴啮合，一对二级搅拌风扇分别套接在第三锥齿轮轴和第四锥齿轮轴上，第五锥齿轮轴、第一锥齿轮和第六锥齿轮轴顺序啮合，一对一级搅拌风扇分别套接在第五锥齿轮轴和第六锥齿轮轴上。

进一步地，搅拌风扇传动装置还包括二级混粉器齿轮箱和一级混粉器齿轮箱，第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴、第三锥齿轮轴和第四锥齿轮轴的锥齿轮部分安装在二级混粉器齿轮箱内，所述第五锥齿轮轴、第六锥齿轮轴和第一锥齿轮安装在一级混粉器齿轮箱。

进一步地，第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴、第五锥齿轮轴和第六锥齿轮轴同轴布置。

进一步地，第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴、第五锥齿轮轴和第六锥齿轮轴的末端套接有角接触轴承，轴承两侧安装有挡油环和轴承盖，使第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴、第五锥齿轮轴和第六锥齿轮轴固定在一级混粉器和二级混粉器的内壁上，第一锥齿轮轴和第五锥齿轮轴末端通过联轴器与平键连接。

进一步地，二级混粉器齿轮箱和一级混粉器齿轮箱有上上齿轮箱和下齿轮箱通过紧定螺钉连接组成。

进一步地，一级搅拌风扇和二级搅拌风扇通过锥齿轮轴上的轴肩和定位轴套进行定位，并通过平键固定在第五锥齿轮轴、第六锥齿轮轴和第三锥齿轮轴、第四锥齿轮轴上。

进一步地，第六锥齿轮轴末端通过联轴器与电机的输出端连接。

进一步地，一级混粉器进料口连接有送粉装置。

进一步地，二级混粉器齿轮箱和一级混粉器齿轮箱下方安装有辅助支撑板。

(三)有益效果

以电机为动力源，结构合理、工作性能稳定、故障率低、维修便当。

以风扇作为混粉执行机构，结构简单，不需要与材料直接接触，所需要的功率低。

混粉器可以根据加工要求改变其混粉粉末的组成比例，可以减少工作强度，减小了工件的随机误差，能显著提高功能梯度零件的生产率、合格率。

在通入气固两相流粉末后，由于这两种混粉器均具有同轴反转结构，同轴反转结构会使气流场更加复杂，从而提高混粉均匀度和混粉速度，满足目前激光熔覆技术的加工速度和质量要求。

根据加工的需要可以实时改变粉末的比例，节省材料的同时也可以节省因需要更换材料而浪费的时间，提高工作效率，也减小工人的工作强度。

附图说明

图1：本发明中装置的正视图；

图2：本发明中装置的俯视图；

图3：本发明中一级混粉器正视图。

【附图标记说明】

1、机架；2、一级混粉器上壳；3、一级混粉器下壳；4、二级混粉器上壳；5、二级混粉器下壳；6第一锥齿轮轴；7、第二锥齿轮轴；8、第三锥齿轮轴；9、第四锥齿轮轴；10、二级搅拌风扇；11、第五锥齿轮轴；12、第六锥齿轮轴；13、第一锥齿轮；14、一级搅拌风扇；15、一级混粉器出料口；16、二级混粉器进料口；17、二级混粉器出料口；18辅助支撑板；19：一级混粉器进料口。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1至图3所示本发明一种双级串列式混粉器，包括机架1、一级混粉器、二级混粉器、一级搅拌风扇14、二级搅拌风扇10和搅拌风扇传动装置。

一级混粉器和二级混粉器安装在机架1上，一级混粉器由一级混粉器上壳2和一级混粉器上壳下壳3相互扣合并固定组成，二级混粉器由二级混粉器上壳4和二级混粉器上壳下壳5相互扣合并固定组成，一级混粉器内安装有一对相对布置的一级搅拌风扇14、二级混粉器内安装有一对相对布置的二级搅拌风扇10，一级搅拌风扇14和二级搅拌风扇10布置方向相互垂直。

一级混粉器上端设置有一级混粉器进料口19、下端设有一级混粉器出料口15，二级混粉器上端设置有二级混粉器进料口16、下端设有二级混粉器出料口17，一级混粉器出料口15和二级混粉器进料口16通过管道连接。

搅拌风扇传动装置包括布置在二级混粉器内的第一锥齿轮轴6、第二锥齿轮轴7、第三锥齿轮轴8、第四锥齿轮轴9和布置在一级混粉器内的第五锥齿轮轴11、第六锥齿轮轴12、第一锥齿轮13，第一锥齿轮轴6、第二锥齿轮轴7、第三锥齿轮轴8和第四锥齿轮轴9顺序啮合、第一锥齿轮轴6和第四锥齿轮轴9啮合，一对二级搅拌风扇10分别套接在第三锥齿轮轴8和第四锥齿轮轴9上，第五锥齿轮轴11、第一锥齿轮13和第六锥齿轮轴12顺序啮合，一对一级搅拌风扇14分别套接在第五锥齿轮轴11和第六锥齿轮轴12上。

搅拌风扇传动装置还包括二级混粉器齿轮箱和一级混粉器齿轮箱，第一锥齿轮轴6、第二锥齿轮轴7、第三锥齿轮轴8和第四锥齿轮轴9的锥齿轮部分安装在二级混粉器齿轮箱内，第五锥齿轮轴11、第六锥齿轮轴12和第一锥齿轮13安装在一级混粉器齿轮箱。第一锥齿轮轴6、第二锥齿轮轴7、第五锥齿轮轴11和第六锥齿轮轴12同轴布置。

第一锥齿轮轴6、第二锥齿轮轴7、第五锥齿轮轴11和第六锥齿轮轴12的末端套接有角接触轴承，轴承两侧安装有挡油环和轴承盖，使第一锥齿轮轴6、第二锥齿轮轴7、第五锥齿轮轴11和第六锥齿轮轴12固定在一级混粉器和二级混粉器的内壁上，第一锥齿轮轴6和第五锥齿轮轴11末端通过联轴器与平键连接。二级混粉器齿轮箱和一级混粉器齿轮箱有上上齿轮箱和下齿轮箱通过紧定螺钉连接组成。一级搅拌风扇14和二级搅拌风扇10通过锥齿轮轴上的轴肩和定位轴套进行定位，并通过平键固定在第五锥齿轮轴11、第六锥齿轮轴12和第三锥齿轮轴8、第四锥齿轮轴9上。第六锥齿轮轴12末端通过联轴器与电机的输出端连接。一级混粉器进料口19连接有送粉装置。二级混粉器齿轮箱和一级混粉器齿轮箱下方安装有辅助支撑板18对二级混粉器齿轮箱和一级混粉器齿轮箱起支撑作用。

采用上述装置进行混粉，包括以下步骤：

步骤1：先将本发明一种双级串列式混粉器混粉器的电机通电，在混粉器运转稳定后在启动送粉装置从一级混粉器上端的一级混粉器进料口19将粉末输送至一级混粉器内；

步骤2：混粉器电机通过一级混粉器内的第五锥齿轮轴11、第六锥齿轮轴12、第一锥齿轮13的传动将电机的转速和扭矩传递给一级搅拌风扇14，由于锥齿轮的传动特性，相对布置的两个一级搅拌风扇14转向相反，两个一级搅拌风扇14朝相反的方向旋转形成气流场，粉末在气流场作用下开始进行第一次混粉；

步骤3：粉末在一级混粉装置内经气流场作用混合均匀后，由于重力作用会自由下落，混合好的粉末在下落以后通过连接一级混粉器出料口15和二级混粉器进料口16的管道直接输入到二级混粉器上端的二级混粉器进料口16，从而进入二级混粉器中；

步骤4：一级混粉器中的第五锥齿轮轴11将电机的扭矩和转速传递给二级混粉器内的第一锥齿轮轴6、第二锥齿轮轴7、第三锥齿轮轴8和第四锥齿轮轴9，第三锥齿轮轴8和第四锥齿轮轴9带动二级搅拌风扇10进行旋转。

由于锥齿轮的传动特性，相对布置的两个二级搅拌风扇10转向相反，两个一二级搅拌风扇10朝相反的方向旋转形成气流场，粉末在气流场作用下开始进行第二次混粉；同时在设计时，我们将这两级混粉器中锥齿轮的传动比设计的不同，使二级混粉器中的锥齿轮转速大于一级混粉器中锥齿轮转速，所以，当粉末进入二级混粉器后，会在一个更高速的气流场中进行二次混合。

步骤5：当混粉完成后将粉末从二级混粉器内下端的二级混粉器出料口17取出，完成混粉操作。

使用本发明所提供的一种双级串列式混粉器混粉器进行混粉，由于本发明采用一级混粉器和二级混粉器对粉末进行两次混粉且两次混粉时所受的风力增加时混粉更彻底。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。