[发明专利]一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置的气雾化方法

说明书

本发明公开了一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置及其方法，包括熔炼室、雾化室、坩埚、中间包系统、蜗轮蜗杆机构、伺服电机、变频器和中央处理系统；所述熔炼室与所述雾化室上下并列贴合水平设置，且在所述熔炼室的内部底面还水平设有中间包系统，所述中间包系统的上端入口与所述熔炼室的内部连通，且其下端出口与所述雾化室的内部连通；在所述熔炼室的内部一侧还倾斜设有坩埚，所述坩埚的旋转轴倾斜向下延伸出所述熔炼室，并通过蜗轮蜗杆机构与所述伺服电机的输出端联动连接；在所述熔炼室的外部还分别设有变频器和中央处理系统，且所述变频器分别与所述伺服电机以及所述中央处理系统电性连接。本发明实现了工业级气雾化设备的全自动化生产。

技术领域

本发明涉及真空气雾化制备金属粉末领域，具体涉及一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置的气雾化方法。

背景技术

3D打印技术以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等材料，通过逐层累计的方法制造产品，特别适合制造网状及内空心的定制化产品。与传统技术相比，该技术不需制造专门模具，且不会产生切削废料，因此在全球发展迅猛。目前3D打印技术已广泛运用于航空航天、医疗、模具制造等领域，其中，金属3D打印技术则属于3D打印行业中的佼佼者，该技术制造的产品强度和刚度均能满足实际要求。然而，与国际上金属3D打印行业相比，我国在这方面的投入研发还是有一定差距的，特别是在材料的研发和打印设备两方面，我国的研究学者仍需进行不断摸索。

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、一定粒度分布、粉末球形度高、流动性好、松装密度满足一定要求。与机械球磨法、电化学法相比，真空感应熔炼惰性气体雾化方法（VIGA技术）因其生产效率高，粉末球形度高、氧含量低等优点成为目前生产高性能球形金属粉末的主流方法。通常，VIGA技术采用坩埚熔炼的方式，即坩埚中添加金属，通过中频电对金属进行感应加热使其熔化为钢液，然后将钢液倒入中间包，通过下方的导流嘴流出一定直径的钢液，运用高压惰性气体将其雾化冷却即可收得金属粉末。

传统的VIGA生产方式，在雾化时需要熟练的操作人员观察中间包中钢液液位，利用液压杆控制器操作坩埚进行倾炉和回炉，使得中间包中钢液位置处于中间包总高度的1/3~1/2，即所谓的“浇钢”。而且现场操作人员需要时刻关注中间包系统是否有“漏钢”现象以及喷盘下方出现“大结瘤”现象：“漏钢”现象会导致高温钢液损坏中间包加热器，甚至损坏人孔板及喷盘等；“大结瘤”若最终未脱落，会导致堵塞漏嘴，最终雾化失败。若出现上述两种现象，操作人员需要立即回炉，等待设备冷却后再进行后续操作。由于在浇钢雾化时，需要操作人员关注很多细节点，且传统的液压控制方式稳定性较差，灵敏度不高，这就对操作人员提出了更高的要求，严重影响了VIGA技术的工业化生产进程。因此，如何实现工业级气雾化设备的全自动化生产、减少对人的依赖性成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置的气雾化方法，实现了工业级气雾化设备的全自动化生产。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：本发明的一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置的气雾化方法，其创新点在于：气雾化装置包括熔炼室、雾化室、坩埚、中间包系统、蜗轮蜗杆机构、伺服电机、变频器和中央处理系统；所述熔炼室与所述雾化室上下并列贴合水平设置，且在所述熔炼室的内部底面还水平设有中间包系统，所述中间包系统的上端入口与所述熔炼室的内部连通，且其下端出口与所述雾化室的内部连通；在所述熔炼室的内部一侧还倾斜设有坩埚，所述坩埚的旋转轴倾斜向下延伸出所述熔炼室，并通过蜗轮蜗杆机构与所述伺服电机的输出端联动连接；在所述熔炼室的外部还分别设有变频器和中央处理系统，且所述变频器分别与所述伺服电机以及所述中央处理系统电性连接；

气雾化方法包括以下步骤：