一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术实现了工业级气雾化设备的全自动化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置及其方法
本专利技术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及其方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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及其方法，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，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术的一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置及其方法，其创新点在于：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。优选的，还包括液压站、液压缸、第一齿轮、第二齿轮、第一电机和上料机械手；在所述熔炼室的炉盖一侧还竖直设有液压缸，所述液压缸的活动端与所述熔炼室的炉盖竖直固定连接，并带动所述熔炼室的炉盖上升或下降；在所述熔炼室的外部还分别设有上料机械手和液压站，所述液压站与所述液压缸驱动连接，并与所述中央处理系统电性连接；在所述液压缸的活动端偏上位置还水平套接固定设有第一齿轮，且所述第一齿轮设于所述熔炼室炉盖的上方；在所述第一齿轮的一侧上方还水平设有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一电机的输出端联动连接，且所述第一电机与所述中央处理系统电性连接；所述液压站驱动液压缸，并带动熔炼室的炉盖上升，直至第一齿轮与第二齿轮啮合，再由第一电机带动熔炼室的炉盖旋转，通过上料机械手的配合进行自动化加料。优选的，所述中间包系统包括中间包加热器、石墨套、石墨小套、漏嘴、加热帽、中间包和喷盘；所述中间包加热器与所述喷盘上下间隔水平设置，且在所述中间包加热器的内部还同轴心套接设有石墨套，所述石墨套为上端开放式的U形结构，且在其内部还同轴心套接设有中间包，所述中间包为上端开放式的V形结构，且其内部与所述熔炼室的内部连通；所述石墨小套为竖直设置的回转体结构，且其上下两端分别开设有外螺纹，所述石墨小套嵌入式设于所述中间包加热器的底部中间位置，且其上端竖直向上延伸，并依次与所述石墨套的底部中间位置以及所述中间包的底部中间位置螺纹连接；所述石墨小套的内部与所述中间包的内部连通，且在其下端还同轴心套接设有加热帽，所述加热帽的上端与所述石墨小套的下端螺纹连接，且其下端竖直向下延伸出所述中间包加热器，并与所述喷盘的中间位置螺接固定；在所述加热帽的内部还同轴心套接设有漏嘴，所述漏嘴的进口端通过石墨小套与所述中间包的内部连通，且其出口端通过喷盘与所述雾化室的内部连通。优选的，在所述熔炼室的上方一侧还倾斜固定设有第一工业摄像机，所述第一工业摄像机采用机器视觉技术，且与所述中央处理系统电性连接；所述第一工业摄像机的监测端朝所述中间包系统的方向倾斜向下设置，并监测所述中间包内的钢液液位高度；所述中间包内的钢液液位高度为所述中间包总高度的1/3~1/2。优选的，在所述雾化室的一侧偏上位置还倾斜固定设有第二工业摄像机，所述第二工业摄像机采用机器视觉技术，且与所述中央处理系统电性连接；所述第二工业摄像机的监测端通过雾化室朝所述漏嘴的方向倾斜向上设置，并监控是否发生漏钢或结瘤尺寸过大的现象。优选的，在所述熔炼室的炉盖正上方还左右间隔固定设有第一红外测温仪和第二红外测温仪；所述第一红外测温仪与所述中央处理系统电性连接，且其监测端朝所述坩埚的方向倾斜向下设置，并监测所述坩埚内的钢液温度；所述第二红外测温仪与所述中央处理系统电性连接，且其监测端朝所述中间包系统的方向倾斜向下设置，并监测所述中间包内的预热温度；所述第一红外测温仪和第二红外测温仪采用的型号均为1RH，且均采用双色模式。优选的，所述伺服电机与所述坩埚之间的连接方式还可采用齿轮传动或齿轮齿条传动。优选的，还包括真空管道、机械泵、罗茨泵、第一气动阀、第一通氩气管道、第三气动阀、第二通氩气管道、第五气动阀和真空计；所述真空管道的一端依次与所述罗茨泵以及所述机械泵连接，且其另一端分别与所述熔炼室的内部中间位置以及所述雾化室的内部偏上位置密封连通，并在所述真空管道上靠罗茨泵输出端处还设有第一气动阀；所述第一通氩气管道的一端固定设置在所述雾化室的外侧壁偏下位置，且与所述雾化室的内部密封连通，并在所述第一通氩气管道上还设有第三气动阀；所述第二通氩气管道的一端固定设置在所述熔炼室的下表面一侧，且通过喷盘与所述漏嘴的出口端下方密封连通，并在所述第二通氩气管道上还设有第五气动阀；在所述雾化室的外侧壁中间位置还嵌入式设有真空计，所述真空计与所述中央处理系统电性连接，且其监测端朝所述雾化室的内部方向设置。优选的，还包括集粉罐、第二气动阀、第四气动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置，其特征在于：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。/n

【技术特征摘要】
1.一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置，其特征在于：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。


2.根据权利要求1所述的一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置，其特征在于：还包括液压站、液压缸、第一齿轮、第二齿轮、第一电机和上料机械手；在所述熔炼室的炉盖一侧还竖直设有液压缸，所述液压缸的活动端与所述熔炼室的炉盖竖直固定连接，并带动所述熔炼室的炉盖上升或下降；在所述熔炼室的外部还分别设有上料机械手和液压站，所述液压站与所述液压缸驱动连接，并与所述中央处理系统电性连接；在所述液压缸的活动端偏上位置还水平套接固定设有第一齿轮，且所述第一齿轮设于所述熔炼室炉盖的上方；在所述第一齿轮的一侧上方还水平设有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一电机的输出端联动连接，且所述第一电机与所述中央处理系统电性连接；所述液压站驱动液压缸，并带动熔炼室的炉盖上升，直至第一齿轮与第二齿轮啮合，再由第一电机带动熔炼室的炉盖旋转，通过上料机械手的配合进行自动化加料。


3.根据权利要求1所述的一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置，其特征在于：所述中间包系统包括中间包加热器、石墨套、石墨小套、漏嘴、加热帽、中间包和喷盘；所述中间包加热器与所述喷盘上下间隔水平设置，且在所述中间包加热器的内部还同轴心套接设有石墨套，所述石墨套为上端开放式的U形结构，且在其内部还同轴心套接设有中间包，所述中间包为上端开放式的V形结构，且其内部与所述熔炼室的内部连通；所述石墨小套为竖直设置的回转体结构，且其上下两端分别开设有外螺纹，所述石墨小套嵌入式设于所述中间包加热器的底部中间位置，且其上端竖直向上延伸，并依次与所述石墨套的底部中间位置以及所述中间包的底部中间位置螺纹连接；所述石墨小套的内部与所述中间包的内部连通，且在其下端还同轴心套接设有加热帽，所述加热帽的上端与所述石墨小套的下端螺纹连接，且其下端竖直向下延伸出所述中间包加热器，并与所述喷盘的中间位置螺接固定；在所述加热帽的内部还同轴心套接设有漏嘴，所述漏嘴的进口端通过石墨小套与所述中间包的内部连通，且其出口端通过喷盘与所述雾化室的内部连通。


4.根据权利要求1所述的一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置，其特征在于：在所述熔炼室的上方一侧还倾斜固定设有第一工业摄像机，所述第一工业摄像机采用机器视觉技术，且与所述中央处理系统电性连接；所述第一工业摄像机的监测端朝所述中间包系统的方向倾斜向下设置，并监测所述中间包内的钢液液位高度；所述中间包内的钢液液位高度为所述中间包总高度的1/3~1/2。


5.根据权利要求3所述的一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置，其特征在于：在所述雾化室的一侧偏上位置还倾斜固定设有第二工业摄像机，所述第二工业摄像机采用机器视觉技术，且与所述中央处理系统电性连接；所述第二工业摄像机的监测端通过雾化室朝所述漏嘴的方向倾斜向上设置，并监控是否发生漏钢或结瘤尺寸过大的现象。


6.根据权利要求3所述的一种全自动化的真空紧耦合气雾化装置，其特征在于：在所述熔炼室的炉盖正上方还左右间隔固定设有第一红外测温仪和第二红外测温仪；所述第一红外测温仪与所述中央处理系统电性连接，且其监测端朝所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洋，顾孙望，吴文恒，卢林，张亮，郭韶山，车鹏，张天原，张慎云，童瑞晗，李冬晗，
申请(专利权)人：中天上材增材制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32