[实用新型]金属和陶瓷粉末的多电极等离子弧连续制造装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及增材制造技术(3D打印)所用金属和陶瓷粉体的制造装 置，特别是高熔点难熔金属和多元合金化粉体的制造装置。

背景技术

随着增材制造技术(3D打印)快速兴起，在航天、航空和能源领域有广 泛应用前景，在复杂结构件和梯度材料制造中，有传统制造方法不可比拟的 优势。其中，增材制造所用粉体材料是该技术应用的关键。

目前增材制造技术所用材料主要集中在：钛镍合金、钢铁、陶瓷、镁铝 合金及钴、铼等稀有金属材料。

以往，根据粉末冶金发展来的粉体制造方法，不能很好地满足增材制造 需要。颗粒的高球型度、粒度、粒度分布、松装比、含氧及夹杂量和成品率 都不稳定。虽然现有方法中，物理制粉法(气雾化、水雾化、真空雾化、等 离子旋转电极和射频等离子体炬雾化)及化学方法制造的粉体有所改善，但 不能有效同时满足上述全部要求。而且制造成本高，制粉类型单一，对高熔 点材料很难奏效。已知的射频等离子体法虽然效果比较理想，但至少需要在 已经加工细化的粉体基础上再次制造，而且不能一次直接制成合金化粉体。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种金属和陶瓷粉末的多电极等离子弧连续制 造装置。

本实用新型包括扩容室喷嘴、等离子弧发生器电极、推进器、原料棒、 原料棒夹具，扩容室喷嘴内壁衬耐高温材料，扩容室喷嘴的前端两侧具有喷 嘴水冷却进口，等离子弧发生器电极位于扩容室喷嘴的中部内，扩容室喷嘴 的后端具有保护气体进口，氩气或其他惰性保护气体从保护气体进口进入， 原料棒通过原料棒夹具与推进器固定在一起；推进器是由法兰盘、两根导向 杠、两根丝杠组成，法兰盘中间具有通孔用于穿设原料棒夹具，法兰盘开设 有两个导向孔和两个螺孔，两个导向孔相对，两个螺孔相对，两根导向杠分 别穿过两个导向孔，两根丝杠分别穿过两个螺孔，原料棒夹具和推进器带动 原料棒前进进入等离子弧发生器电极处。

本实用新型是利用等离子弧使原料棒蒸发雾化，形成颗粒雾，原料棒在 中心，电弧在周围，而后利用惰性气流将雾化的颗粒雾吹入粉体扩容收集室， 随后冷却凝固成粉体；所述的原料棒为金属原料棒或陶瓷原料棒。制得的粉 体粒度为0.1～100μm。

本实用新型的有益效果：

可以连续的一次性直接制成合金化粉体，大大提过了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的法兰盘侧视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括扩容室喷嘴1、等离子弧发生器电极 3、推进器5、原料棒6、原料棒夹具7，扩容室喷嘴1内壁衬耐高温材料，扩 容室喷嘴1的前端两侧具有喷嘴水冷却进口2，等离子弧发生器电极3位于扩 容室喷嘴1的中部内，扩容室喷嘴1的后端具有保护气体进口4，氩气或其他 惰性保护气体从保护气体进口4进入，原料棒6通过原料棒夹具7与推进器5 固定在一起；推进器5是由法兰盘51、两根导向杠52、两根丝杠53组成， 法兰盘51中间具有通孔511用于穿设原料棒夹具7，法兰盘51开设有两个导 向孔512和两个螺孔513，两个导向孔512相对，两个螺孔513相对，两根导 向杠52分别穿过两个导向孔512，两根丝杠53分别穿过两个螺孔513，原料 棒夹具7和推进器5带动原料棒6前进进入等离子弧发生器电极3处。

本实用新型的使用过程：

(一)、根据等离子弧发生器电极3可产生极高温度，超过大部分所需加 工材料沸点。通过瞬时高温电弧将旋转送进的原料棒6蒸发在扩容腔中，形 成雾化电浆体，在扩容室喷嘴1形成爆喷；与此同时，在扩容室喷嘴1内的 氩气或氦气或混合气体气流作用下冲出扩容腔。再次形成爆喷进入收集腔；

(二)在收集腔中，经充分膨胀和强气压差作用，在表面张力驱使下雾化 颗粒有利于形成圆球形状。由于处在外界相对低温(远低于金属材料凝固点) 作用下迅速凝固。收集腔由管状螺旋冷却装置组成，以得到大的温差；

(三)具有两个相同的推进器5，第一段推进器5行至行程2/3处，打开 第二段推进器5，两端推进器5同时工作。接下来来自后方第二根金属棒，利 用摩擦焊接方法，把两根圆棒连接一体；

(四)第一段推进器5工作到触点开关返回，如此往复动作，形成连续 工作状态。原料棒6在工作初始阶段，将前端加工成尖形，使电弧初期稳定 工作。