[发明专利]一种重力送粉方法及装置

权利要求书

1.一种重力送粉装置，其特征在于：

所述送粉装置包括龙门式数控机床（1），粉箱（2），势能控制装置（3），加工平台（4）和粉末回收装置（5），所述粉箱（2），加工平台（4）和粉末回收装置（5）都安装在龙门式数控机床（1）上；

所述势能控制装置（3）通过多级液压机构（13）连接在加工平台（4）上，并通过第一可伸缩软管（6）和第二可伸缩软管（7）分别与粉箱（2）和粉末回收装置（5）通过可开闭的阀门连通；所述势能控制装置（3）为可容纳粉末的中空结构，并且内部设置具有缓冲作用的多层筛网（12）；所述势能控制装置（3）通过送粉管（15）与设置加工平台（4）下方的加工头安装座（19）连通；

所述送粉管（15）通过转动盘（14）与势能控制装置（3）连接，所述转动盘（14）可拆卸地安装在势能控制装置（3）上，并且转动盘（14）上有复数个送粉孔，所述复数个送粉孔的孔径大小各不相同，转动转动盘（14）以使所述送粉孔与送粉管（15）对应连通时则开启送粉；所述送粉管（15）为可伸缩的多级套管，可随所述多级液压机构（13）调节时对应伸缩。

2.根据权利要求1所述的重力送粉装置，其特征在于，所述加工头上部安装次级势能控制装置（21），其结构与所述势能控制装置（3）相同；次级送粉管（22）连通次级势能控制装置（21）以将粉末送入，次级势能控制装置（21）下方设置次级转盘（23），所述次级转盘（23）与所述转动盘（14）结构相同；次级势能控制装置（21）通过次级回收管道（24）与次级粉末回收装置（25）连接，次级粉末回收装置（25）分别连接次级粉管（26）和次级气管（27）。

3.根据权利要求1所述的重力送粉装置，其特征在于，所述粉箱（2）具有第一充气管路（9）、第一排气管路（10）和第一氧分仪（11）；所述粉末回收装置（5）具有第二充气管路（16）、第二排气管路（17）和第二氧分仪（18）。

4.根据权利要求1所述的重力送粉装置，其特征在于，所述粉箱（2）和粉末回收装置（5）分别具有保护气体充、排气管路和氧分仪。

5.一种采用权利要求1-4任意一项重力送粉装置进行送粉的方法，其特征在于包括如下步骤：

将粉末加入粉箱（2）中；

通过多级液压机构（13）调节势能控制装置（3）到熔池的高度为预设值，随后打开第一可伸缩软管（6）与粉箱（2）连接处的阀门，使得粉末从粉箱（2）进入势能控制装置（3）中；

打开第二可伸缩软管（7）与势能控制装置（3）连接处的阀门，使得粉末在势能控制装置（3）堆积到一定高度之后，多余的粉末进入第二可伸缩软管（7）中，并通过第二可伸缩软管（7）进入粉末回收装置（5）；

开启加工头开始进行送粉和增材加工。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，送粉量G通过以下经验公式进行控制：

，

式中，ρ为粉末材料密度，r为送粉管（15）的管孔半径，g为重力加速度，h为势能控制装置（3）中粉末堆积的高度， l为势能控制装置（3）下方送粉管（15）的总长， k₁为粉末之间的空隙带来的经验常数，取值为0.45-0.5，k₂为粉末之间摩擦阻力带来的经验常数，取值为0.79-0.83。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将粉末加入粉箱（2）中之前，通过充、排气管路充入惰性保护气体、排出内部空气，通过氧分仪（11）监测粉箱中氧含量，氧含量低于0.1%时关闭排气管路，继续充入惰性保护气体至粉箱（2）内压力大于一个大气压。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，打开第二可伸缩软管（7）与势能控制装置（3）连接处的阀门之前，通过充、排气管路充入惰性保护气体、排出内部空气，通过氧分仪（11）监测粉箱中氧含量，氧含量低于0.1%时关闭排气管路，继续充入惰性保护气体至粉箱（2）内压力大于一个大气压。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，粉末进入粉末回收装置（5）后还进行粉末回收，所述粉末回收具体为：关闭第二可伸缩软管（7）与势能控制装置（3）连接处的阀门，随后取下粉末回收装置（5）中将不易氧化的粉末直接倒回粉箱（2），或者，关闭第二可伸缩软管（7）与势能控制装置（3）连接处的阀门，开启充气管路吹入惰性保护气体，将粉末通过粉末回收装置（5）上设置的与粉箱（2）进料口连接的管路吹回粉箱（2）中。