一种适用于3D打印的在线金属粉末筛分机以及筛分方法与流程

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。

技术实现要素：

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：

图1为本发明实施例所提供的适用于3d打印的在线金属粉末筛分机结构示意图；

图2为图1中i部局部放大示意图；

图3为本发明实施例所提供的适用于3d打印的在线金属粉末筛分方法流程图。

附图标记：

进料斗1；球阀2；筛盖3；第一筛体总成4；第二筛体总成5；

底座6；进气口31；排气口32；第一筛网41；粗粉罐42；

第二筛网51；细粉罐52；动力系统7；均散盘71；连轴器72；

连接轴73；偏心锤74；电机75；超声发生器8。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图3以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任意技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本发明实施例提供了一种适用于3d打印的在线金属粉末筛分机和筛分方法。

下面结合图1～图3对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

本发明实施例所提供的一种适用于3d打印的在线金属粉末筛分机，如图1所示，包括进料斗1、球阀2、筛盖3、第一筛体总成4、第二筛体总成5以及底座6，所述进料斗1与所述球阀2连接，所述球阀2与所述筛盖3连接，所述筛盖3上设置进气口31和排气口32，所述筛盖3与所述第一筛体总成4连接处设有第一筛网41，所述第一筛体总成上连接有粗粉罐42，所述第一筛体总成4与所述第二筛体总成5连接处设有第二筛网51，所述第二筛体总成5上连接有细粉罐52，所述第二筛体总成5与所述底座6连接，所述底座6内设置有动力系统7。

本实施例所提供的金属粉末筛分机，包括进料斗1、球阀2、筛盖3，由上到下，进料斗1与球阀2密封连接，球阀2与筛盖3密封连接，筛盖3上设置有进气口31和排气口32，用以在筛分机内通入保护气路。其中，筛盖3与第一筛体总成4连接，且连接处设置有第一筛网41、第一筛体总成4与第二筛体总成5连接，连接处设有第二筛网51，第二筛体总成5与底座6连接，第一筛体总成4上连接有粗粉罐42，第二筛体总成5上连接有细粉罐52，底座6内设置有动力系统7。具体的，第一筛网41为粗筛网。

本实施例通过在筛分机的筛盖3上设置进气口31和排气口32，使得可以在筛分机内通入保护气路，实现在气氛的保护下进行金属粉末的筛分，以减少金属粉末与空气、水气的接触，保证筛分的金属粉末质量。

进一步的，还包括超声发生器8，所述第二筛体总成5与超声发生器8连接。提供高频超声振动给第二筛体总成，使得第二筛体总成5的细筛网上的金属粉末呈现悬浮态，从而避免堵住网面，以筛分出更细的金属粉末颗粒。

进一步的，所述进料斗1与所述球阀2通过法兰连接，所述球阀2与所述筛盖3通过法兰连接。通过采用法兰连接的方式进行连接，以实现在连接稳定的基础上，满足气密性的要求，使筛分机内形成气氛保护环境，以进一步减小金属粉末在筛分过程的氧化。优选的，在本实施例中所提到的各个连接处均设置密封装置，以保障筛分设备的气密性。

进一步的，所述动力系统7包括均散盘71、联轴器72、连接轴73、偏心锤74、电机75，具体如图2所示，其中，所述均散盘71与所述连接轴73通过连轴器72连接。启动电机75通过连轴器72将动力传递给均散盘71，筛分机工作时，打开球阀2，金属粉末通过进料斗1落到均散71上，均散盘71在电机的带动下转动，使得金属粉末在离心力的作用下，根据粒径大小，依次脱离均散盘71，均匀分布在离筛网圆心由远及进的网面上。

进一步的，所述联轴器73外部设有密封圈，用于实现与第二筛体总成5的密封，以进一步避免筛分粉末过程中的氧化。

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筛分金属粉末，如图3所示，包括：

s101，通过筛盖3上的进气口31充入保护气体，使筛分机内的空气通过排气口32排出；

s102，动力系统7将动力传递给均散盘71，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。

本实施例所提供的金属粉末筛分方法，首先通过筛盖3上的进气口31充入保护气体，具体为纯度在99.999％以上的保护气体，例如高纯ar气或者高纯n2气，以使得筛分机内的空气通过排气口32排出，以使进入筛分机内的待筛分金属粉末能够在气氛保护下进行筛分，以减少金属粉末的氧化现象；其次通过启动动力系统，将动力传递给均散盘71，均散盘71产生机械振动；最后开启球阀2，使待筛分金属粉末通过进料斗1下落到充满保护气体的筛分机内进行筛分，金属粉末落入均散盘71时，随之转动，进而在离心力的作用下，脱离均散盘71，依据粒径由小到大，均匀分散在离筛网圆心由远及近的第一筛体总成4的粗筛网上；然后开启超声发生器8，通过超声发生器所产生的高频超声振动，使第一筛体总成4以及第二筛体总成5产生高频振动，从均散盘71落下的金属粉末均匀分散在第一筛体总成4的粗筛网上，通过与粗筛网连接的粗粉罐进行粉末收集，在高频超声振动作用下，符合粒度要求，相对较粗的粉末停留在粗筛网上，而相对较细的粉末则进入到第二筛体总成5的细筛网上，通过与细筛网相连的细粉罐进行细粉收集。

进一步的，在步骤s101之后还包括：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以防爆。具体的，当筛分机内压力超过0.6mpa时，启动排气口32启动泄压保护以防爆。

本实施例所提供的金属粉末筛分方法，通过在筛分机内充入保护气体，以避免制粉-筛分过程中粉末与空气接触，在气氛保护下进行金属粉末的筛分，另外，通过均散盘使粉末在筛网网面均匀分散，以提高金属粉末筛分质量以及筛分效率。

上述本发明所公开的任意技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了″第一″、″第二″等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：″第一″、″第二″的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

另外，上述本发明公开的任意技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任意部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。