一种高温合金碳成分的控制设备制造技术

本实用新型专利技术公开一种高温合金碳成分的控制设备，涉及3D打印技术领域，用于实现回炉粉的再次利用，节省成本的同时，增加了熔炼坩埚的使用寿命，且制得的金属粉末中的碳成分得以控制。高温合金碳成分的控制设备包括：熔炼室、金属构件、真空组件以及粉末成型装置。本实用新型专利技术提供的高温合金碳成分的控制设备用于制备金属粉末。备金属粉末。备金属粉末。

【技术实现步骤摘要】
一种高温合金碳成分的控制设备


[0001]本技术涉及3D打印
，尤其涉及一种高温合金碳成分的控制设备。

技术介绍

[0002]经过近30年的快速发展，3D打印技术已成为当前最受关注的先进制造技术之一。在金属3D打印领域，需要用到金属粉末。目前，现有的金属粉末制备工艺制备出的金属粉末的粒度范围主要为0μm～150μm之间。而用于金属3D打印的金属粉末的粒度主要为15μm～53μm，粒度大于53μm的粗粉以及粒度小于15μm的超细粉则可以回炉重新熔炼，制备金属粉末。但是由于超细粉的质量轻，在回炉重新熔炼的过程中极易被抽入真空管路中，从而损坏真空泵组的相关零件，影响抽真空的效果，更严重的情况下，可能会烧毁电机。因此，在超细粉回炉重新熔炼之前，需要先融化制备成合金棒料后使用，或者将超细粉压制成块后再使用，增加了超细粉的使用流程和使用成本。
[0003]又由于粗粉和超细粉回炉重新熔炼的过程中，需要在坩埚中加入碳块，在抽回炉熔炼抽真空的过程中，碳成分会有部分烧损，使得回炉重新熔炼得到的金属粉末中的碳成分波动较大。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种高温合金碳成分的控制设备，用于实现回炉粉的再次利用，节省成本的同时，增加了熔炼坩埚的使用寿命，且制得的金属粉末中的碳成分得以控制。
[0005]第一方面，本技术提供了一种高温合金碳成分的控制设备。该高温合金碳成分的控制设备包括：熔炼室、金属构件、真空组件以及粉末成型装置。所述熔炼室用于熔炼金属粉末原料，所述金属构件位于所述熔炼室内，所述金属构件具有容纳腔体，用于容纳含有碳和回炉粉的腔内物料。所述金属粉末原料包括所述金属构件和所述腔内物料，所述真空组件与所述容纳腔体可断开连通，用于对所述容纳腔体进行抽真空处理，所述粉末成型装置与所述熔炼室连通。
[0006]与现有技术相比，本技术提供的高温合金碳成分的控制设备具有金属构件，金属构件具有容纳腔体，该容纳腔体用于容纳含有碳和回炉粉的腔内物料。由于碳和回炉粉容纳于金属构件具有的容纳腔体内，使得在熔炼室对金属粉末原料进行熔炼的过程中，位于金属构件具有的容纳腔体内腔内物料在金属构件的保护下，逐渐熔化，从而避免了超细粉和碳被真空组件吸入后，造成的真空组件损坏，原材料浪费的问题。另外，真空组件与容纳腔体可断开连通，用于对容纳腔体进行抽真空处理，使得所述容纳腔体内的环境为真空环境，从而避免了位于容纳腔体内的腔内物料在熔化的过程中引入氮、氧等杂质元素，造成金属粉末的杂质含量上升。
附图说明
[0007]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0008]图1为本技术实施例提供的一种高温合金碳成分的控制设备的结构示意图；
[0009]图2为本技术实施例提供的金属构件与真空组件连接的结构示意图。
具体实施方式
[0010]为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0011]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0012]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0013]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0014]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0015]3D打印技术相比于传统的铸造、机械加工等工艺有独特的优势。因此，近几年发展迅速，尤其在航空航天领域具有广泛的应用。在金属3D打印技术中，使用的金属粉末要求氧、氮含量要低(小于200ppm)，因此，生产该金属粉末常用的方法为真空感应气雾化工艺(VIGA)。金属粉末的生产过程为：先将金属粉末原料用具有熔炼坩埚的中频感应炉熔化，然后用高速喷出的惰性气体射流将熔化后的金属液体破碎雾化成细小液滴，细小液滴在飞行中冷却凝固成为金属粉末。在金属粉末原料的熔炼过程中，熔化的金属液体的温度最高可达1600℃～1750℃，此时，熔点低、性质活泼的金属粉末原料(如硅块、铝块、海绵钛等)，在浇钢前二次加入可减少烧损。而碳块由于密度较金属液体小，熔点较高，二次加料后会漂浮于金属液体表面，且熔化缓慢，因此，一般直接放入熔炼坩埚内，这使得在抽真空熔化过程中碳成分会有烧损，使得最终得到的金属粉末的碳成分波动大，不易实现碳的窄成分控制。
[0016]另外，在真空感应气雾化工艺(VIGA)中，出炉粉的粒度范围主要为0μm～150μm之
间，而用于3D打印的金属粉末的粒度主要为15μm～53μm，约占真空感应气雾化工艺(VIGA)的出炉粉的25％～35％。粒度大于53μm的粗粉可用于回炉再生产，而粒度小于15μm的超细粉(约占出炉粉的10％～15％)由于质量轻，极易被抽进真空管路中，造成真空泵组的轴承、转子等零件的损伤，从而使抽真空效果变差。更甚至可能烧毁电机，因此超细粉一般不能直接用于回炉。减少了入炉原料的来源，并随着生产的进行，超细粉不断积压，不利于生产成本的降低。
[0017]作为回炉粉的粗粉虽对真空泵组影响较小，但与块状原料相比，粉末状的粗粉具有较大的比表面积，直接与坩埚的内壁接触，在熔化过程中对坩埚的内壁侵蚀较大，导致内壁剥落，产生裂纹，降低了熔炼坩埚的使用寿命。同时，坩埚内壁的耐火材料涂层也会进入金属液体中，导致最终得到的金属粉末内的夹杂物含量上升。将这种金属粉末应用于3D打印中时，制得的打印件容易开裂，且打印件的力学性能也会下降。
[0018]现有的解决方案是将回炉粉重新熔炼，然后浇铸成母合金棒料后再使用，或者将回炉粉压成块后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温合金碳成分的控制设备，其特征在于，包括：熔炼室、金属构件、真空组件以及粉末成型装置；所述熔炼室用于熔炼金属粉末原料，所述金属构件位于所述熔炼室内，所述金属构件具有容纳腔体，用于容纳含有碳和回炉粉的腔内物料，所述金属粉末原料包括所述金属构件和所述腔内物料，所述真空组件与所述容纳腔体可断开连通，用于对所述容纳腔体进行抽真空处理，所述粉末成型装置与所述熔炼室连通。2.根据权利要求1所述的高温合金碳成分的控制设备，其特征在于，所述熔炼室的内壁与所述金属构件的外壁之间具有间隙，所述金属粉末原料还包括容纳在所述间隙内的金属材料。3.根据权利要求1所述的高温合金碳成分的控制设备，其特征在于，所述熔炼室的内壁与所述金属构件的外壁之间具有间隙，所述金属粉末原料还包括容纳在所述间隙内的非金属材料。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高正江，孟晓亭，张飞，张建，冯冲，
申请(专利权)人：中航迈特粉冶科技徐州有限公司，
类型：新型
国别省市：