一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置及方法，属于金属雾化及制粉领域。两个超声换能器均密封穿过雾化密封室的侧壁，超声波电源与两个超声换能器电连接，其中一个超声换能器与换能器冷却系统连接，超声波电源与超声波信号显示屏电连接，高温熔炉的顶端与熔炉进料管连通，高温熔炉底部的出料口与雾化密封室顶盖设有的进料孔连通，进料输送管设置在雾化密封室内，粉末收集箱位于进料输送管下方，两个超声换能器的工具头附近设置有气体屏障，雾化密封室分别与控制系统及气瓶连接。将固体金属原料放入高温熔炉内进行熔炼，由超声换能器产生的驻波场使得金属熔液液流发生破碎成小液滴并凝固成粉末。本发明专利技术用于金属雾化及制粉中。
【技术实现步骤摘要】
一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置及方法
本专利技术属于金属雾化及制粉领域，具体涉及一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置及方法。
技术介绍
超声雾化采用高频振动使液膜分离破碎的原理，直接利用超声波的振动使液滴破碎形成粉末，无气体的大量消耗，设备复杂度较低，设备安全性较高，且设备高度较低可减少粉末间的碰撞，减少卫星粉的产生率，能量利用率高且所制备粉末的球形度好、粒度可控、粒度范围窄，制备的粉末质量较高，在粉末制备领域具有很好的应用前景。现有技术中有采用接触式超声雾化的方法，以表面张力波理论为依据进行粉末制备，工作过程中，将熔融金属液投入高频振动的换能器工具头上，使金属薄液在工具头上形成波动，调节频率振幅大小，使波动加剧后在波峰位置将有小液滴飞出，由于液体表面张力形成球形，完成金属粉末的制备。该技术在雾化过程中金属熔液直接与超声发生器相接触，抗污染抗氧化性较弱，粉末有污染。且在雾化过程中，设备本身或有其他介质接触造成粉末污染，或在雾化过程中不能有效的控制粒度分布等粉末特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置及方法，以解决现有技术中采用接触式超声雾化的方法存在抗污染抗氧化性较弱，粉末有污染的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置，包括超声波电源、换能器冷却系统、高温熔炉、熔炉进料管、进料输送管、气体屏障、粉末收集箱、雾化密封室、换能器冷却系统、超声波信号显示屏、气瓶、控制系统、两个超声换能器及两个支架；所述两个超声换能器均固定在各自的支架上，两个超声换能器的工具头呈水平相对放置，两个超声换能器均密封穿过雾化密封室的侧壁，所述超声波电源与两个超声换能器电连接，其中一个所述超声换能器与换能器冷却系统连接，所述超声波电源与所述超声波信号显示屏电连接，以显示信号及控制信号改变；所述高温熔炉设置在雾化密封室的顶盖上，高温熔炉的顶端与熔炉进料管连通，高温熔炉底部设有出料口，高温熔炉底部的出料口与雾化密封室顶盖设有的进料孔连通，所述进料输送管设置在雾化密封室内，且进料输送管的进料口与雾化密封室顶盖上的进料孔连通，所述粉末收集箱设置在雾化密封室内的底部，并位于进料输送管下方，两个超声换能器的工具头附近设置有气体屏障，雾化密封室分别与控制系统及气瓶连接。一种利用熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置实现熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一；将待雾化的固体金属原料放入高温熔炉，然后进行密封，所述固体金属原料为固体金属棒料或是颗粒料；步骤二；加热高温熔炉,对固体金属原料进行熔炼，熔炼温度高于金属熔点温度50-100℃，熔炼30-60min，使固体金属原料熔炼成熔体状态，保温1h后完成熔炼处理过程，对所述雾化密封室进行充气，控制系统控制气瓶以使雾化密封室内气压达到金属雾化所需的环境气压值；步骤三；打开气体屏障，运行换能器冷却系统，打开超声波电源开关，调节追频，到达工作所需频率后进行定频处理，使得超声换能器由工具头处产生超声驻波场；步骤四；利用压差控制从高温熔炉进入进料输送管，并从进料输送管流出液流流量，使金属熔液液流流入超声驻波场压力节点处，由超声换能器产生的驻波场提供的能量使得金属熔液液流压扁后发生破碎成小液滴的现象，小液滴在飞行过程中凝固成粉末，完成雾化过程，雾化产生的金属粉末用粉末收集箱进行收集。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术提供的金属超声驻波非接触式雾化制粉装置及方法将使得现有制粉技术实施过程中能量利用率、球形度、粒度可控度、粒度范围得到优化，且达到制粉过程中的抗污染抗氧化性大大提高的效果。附图说明图1为本专利技术的一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置的结构示意图；图2为图1所示装置进行雾化过程的示意图。上述图中的部件名称及标号如下：1-超声波电源，2-支架，3-雾化密封室，4-密封件，5-高温熔炉，6-进料输送管，7-空气屏障，8-驻波场，9-粉末收集箱，10-超声换能器，11-换能器冷却系统，12-控制系统，13-气瓶，14-熔炉进料管，15-超声波信号显示屏。具体实施方式具体实施方式一：如图1、图2所示，本实施方式披露了一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置，包括超声波电源1、换能器冷却系统11、高温熔炉5、熔炉进料管14、进料输送管6、气体屏障7、粉末收集箱9、雾化密封室3、换能器冷却系统11、超声波信号显示屏15、气瓶13、控制系统12、两个超声换能器10及两个支架2；所述两个超声换能器10均固定在各自的支架2上，两个超声换能器10的工具头呈水平相对放置，两个超声换能器10均密封穿过雾化密封室3的侧壁，所述超声波电源1（输出稳定连续可调的电信号）与两个超声换能器10电连接（以给两个超声换能器10输入随正余弦函数规律变化的电信号），其中一个所述超声换能器10与换能器冷却系统11连接（以避免另一个超声换能器10追频时温度升高引起频率的改变），所述超声波电源1与所述超声波信号显示屏15（超声波信号显示屏15采用触摸屏）电连接，以显示信号及控制信号改变；所述高温熔炉5设置在雾化密封室3的顶盖上（雾化密封室3包括顶盖及与顶盖密封连接的腔室），高温熔炉5的顶端与熔炉进料管14连通，高温熔炉5底部设有出料口，高温熔炉5底部的出料口与雾化密封室3顶盖设有的进料孔连通，所述进料输送管6设置在雾化密封室3内，且进料输送管6的进料口与雾化密封室3顶盖上的进料孔连通，所述粉末收集箱9设置在雾化密封室3内的底部，并位于进料输送管6下方，两个超声换能器10的工具头附近设置有气体屏障7（可防止雾化粉末附着在超声换能器10的工具头表面，气体屏障7包括固定架及两个气体喷嘴，所述两个气体喷嘴固定在固定架上，通过两个气体喷嘴喷射出的惰性气体形成气体屏障），雾化密封室3分别与控制系统12及气瓶13连接（由控制系统12控制雾化密封室3内的气体压力）。由超声波电源1、换能器冷却系统11、超声波信号显示屏15及两个超声换能器10构成超声发生装置；由高温熔炉5、熔炉进料管14及进料输送管6构成进料装置；由气体屏障7、粉末收集箱9构成粉末收集装置；由雾化密封室3、气瓶13、控制系统12构成密封及气体填充装置。超声波电源1功率输出稳定连续可调，使用一个超声波电源1同时控制两个电学特性和声学特性相同的超声换能器10，两个超声换能器10为压电陶瓷换能器或磁致伸缩换能器。超声换能器10采用按钮式结构。超声波电源1启动后自动进行频率扫描，频率扫描结束后锁定最佳频率，工作过程中由于时飘或温飘使得谐振频率发生改变后，按动超声换能器10上的按钮进行自动追频后再次进行锁频；超声换能器10的工具头采用可拆卸的螺纹结构；外设换能器冷却系统11检测超声换能器10温度变化规律进行针对性降温；通过相位调节方式使驻波节点的偏移值尽可能消除，回到进料输送管6正下方位置。进料输送管6位于两超声换能器10水平放置的中心轴线位置的正上方，由高温熔炉5连接处开始直径逐渐缩小，熔炉进料管14利用压差和进料输送管6直径尺寸对进料速度和流量进行调节。外设换能器冷却系统11检测超声换能器10温度变化规律进行针对性降温；通过相位调节方式使驻波节点的偏移值尽可能消除，回本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置，其特征在于：包括超声波电源（1）、换能器冷却系统（11）、高温熔炉（5）、熔炉进料管（14）、进料输送管（6）、气体屏障（7）、粉末收集箱（9）、雾化密封室（3）、换能器冷却系统（11）、超声波信号显示屏（15）、气瓶（13）、控制系统（12）、两个超声换能器（10）及两个支架（2）；所述两个超声换能器（10）均固定在各自的支架（2）上，两个超声换能器（10）的工具头呈水平相对放置，两个超声换能器（10）均密封穿过雾化密封室（3）的侧壁，所述超声波电源（1）与两个超声换能器（10）电连接，其中一个所述超声换能器（10）与换能器冷却系统（11）连接，所述超声波电源（1）与所述超声波信号显示屏（15）电连接，以显示信号及控制信号改变；所述高温熔炉（5）设置在雾化密封室（3）的顶盖上，高温熔炉（5）的顶端与熔炉进料管（14）连通，高温熔炉（5）底部设有出料口，高温熔炉（5）底部的出料口与雾化密封室（3）顶盖设有的进料孔连通，所述进料输送管（6）设置在雾化密封室（3）内，且进料输送管（6）的进料口与雾化密封室（3）顶盖上的进料孔连通，所述粉末收集箱（9）设置在雾化密封室（3）内的底部，并位于进料输送管（6）下方，两个超声换能器（10）的工具头附近设置有气体屏障（7），雾化密封室（3）分别与控制系统（12）及气瓶（13）连接。...
【技术特征摘要】
1.一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置，其特征在于：包括超声波电源（1）、换能器冷却系统（11）、高温熔炉（5）、熔炉进料管（14）、进料输送管（6）、气体屏障（7）、粉末收集箱（9）、雾化密封室（3）、换能器冷却系统（11）、超声波信号显示屏（15）、气瓶（13）、控制系统（12）、两个超声换能器（10）及两个支架（2）；所述两个超声换能器（10）均固定在各自的支架（2）上，两个超声换能器（10）的工具头呈水平相对放置，两个超声换能器（10）均密封穿过雾化密封室（3）的侧壁，所述超声波电源（1）与两个超声换能器（10）电连接，其中一个所述超声换能器（10）与换能器冷却系统（11）连接，所述超声波电源（1）与所述超声波信号显示屏（15）电连接，以显示信号及控制信号改变；所述高温熔炉（5）设置在雾化密封室（3）的顶盖上，高温熔炉（5）的顶端与熔炉进料管（14）连通，高温熔炉（5）底部设有出料口，高温熔炉（5）底部的出料口与雾化密封室（3）顶盖设有的进料孔连通，所述进料输送管（6）设置在雾化密封室（3）内，且进料输送管（6）的进料口与雾化密封室（3）顶盖上的进料孔连通，所述粉末收集箱（9）设置在雾化密封室（3）内的底部，并位于进料输送管（6）下方，两个超声换能器（10）的工具头附近设置有气体屏障（7），雾化密封室（3）分别与控制系统（12）及气瓶（13）连接。2.根据权利要求1所述的一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置，其特征在于：所述换能器冷却系统（11）采用冷水机。3.根据权利要求1所述的一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置，其特征在于：所述两个超声换能器（10）均穿入雾化密封室（3）的侧壁上设有的通孔，且两个超声换能器（10）分别通过密封件（4）与雾化...
【专利技术属性】
技术研发人员：高胜东，王洪淼，董国军，郭思琪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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