[发明专利]一种3D打印金属粉体材料制造设备及方法

说明书

一种3D打印金属粉体材料制造设备及方法，包括加料装置、熔炼装置、雾化装置及集粉系统，所述的加料装置、熔炼装置和雾化装置从上至下依次设置，雾化装置的出料口通过管路连接集粉系统的进料口，输出金属粉体。本发明采用无坩埚高频感应加热的方式熔炼预合金棒材，可制备高熔点、高纯度镍、钛、铌合金等3D打印金属粉末。

技术领域

本发明涉及金属粉体材料的制造设备及材料制造方法，更具体地涉及一种新型高效率制备高纯度、高熔点3D打印金属粉体材料制造设备以及一种新型高效率制备高纯度、高熔点3D打印金属粉体材料制造方法的领域。

背景技术

3D打印技术被誉为第三次工业技术革命，寻求一种或多种适用于金属3D打印粉体材料制备的工艺及成套技术装备是3D打印行业亟待解决的关键问题之一。目前，国内大部分金属3D打印粉体材料，特别是钛合金、铝合金、钴铬合金等粉体材料依靠进口，价格高昂，而国内打印粉体制备技术发展较为缓慢，主要体现在产量小、成本高、粉末批次稳定性差等问题。

目前，现有无坩埚感应熔炼气雾化制粉技术具有以下技术问题：

一、采用开放式雾化喷嘴进行粉体制备，细粉末出粉率较低。细粉末出粉率的高低取决于高压惰性气体与金属液滴的相互作用，高压气体经过雾化喷嘴进入雾化桶后会迅速扩散，高压气体的能量在扩散过程中部分能量会发生损失。相对于气体刚从喷口喷出时，气体经过一段飞行距离后作用到金属液滴上的能量减弱，气体速度降低，因此降低了惰性气体和金属液滴之间的气液速度比和气液质量比，不利于金属液滴的破碎，形成的金属粉末较粗；

二、一根棒材熔炼雾化完成之后，将下一根棒材加入到加料仓中，然后需要进行抽真空和惰性气体置换操作，耗费时间较长，生产效率较低，生产成本较高，且熔炼雾化结束后预合金棒材剩余的回料头需要经过加料仓取出，此时的回料头仍处于高温状态，经空气后极易发生氧化和氮化现象，这就给回料头的回收利用增加了难度；

三、现有技术中过滤除尘装置多采用布袋除尘和立式滤芯除尘装置，两者存在明显的缺陷是无法将雾化得到金属粉体分类收集，且立式滤芯除尘装置在除尘过程中过滤得到金属粉末易堵塞前一级滤芯，需要人工定期清洗，甚至降低滤芯使用寿命。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种3D打印金属粉体材料制造设备，另一方面本发明提供一种3D打印金属粉体材料制造方法。

本发明的技术方案是：

作为本发明的一方面，提供了一种3D打印金属粉体材料制造设备，包括加料装置、熔炼装置、雾化装置及集粉系统。所述的加料装置、熔炼装置和雾化装置从上至下依次设置，雾化装置的出料口通过管路连接集粉系统的进料口，输出金属粉体。

进一步地，加料装置包括依次连接的一级加料仓和主加料仓，加料仓间设有仓门，熔炼装置包括主熔炼室和副熔炼室，所述的主熔炼室设置于主加料仓的下方，主熔炼室的进料口与主加料仓的出料口相对应，主熔炼室和副熔炼室之间设有仓门，前述副熔炼室用于存储预合金棒材熔炼后的废料，其中棒料转移机构选择传输带的形式。

进一步地，一级加料仓内设有棒料传输机构，棒料传输机构上设有原料盘悬挂结构，用于固定原料盘，前述原料盘用于挂装预合金棒材；主加料仓内设有机械手升降机构，能够抓取原料盘悬挂结构并且降至主熔炼室的相应位置；一级加料仓和副熔炼室通过管路连接第一真空泵。

进一步地，原料盘设有4～6个卡槽，前述卡槽均匀分布在圆盘表面，各个卡槽的位置距离原料盘的圆周边缘距离为30～50mm。

进一步地，主加料仓和主熔炼室之间设有可自由开关的盖板，主加料仓和主熔炼室分别通过管路连接第二真空泵。