一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法技术

一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法，对于重量为500KG

【技术实现步骤摘要】
一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法


[0001]本专利技术涉及粘结剂喷射快速成型领域，尤其涉及一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法。

技术介绍

[0002]粘结剂喷射(BJ)制造技术具有成型速度快、运行成本低、适用材料广、环境适应性强等诸多优势，是增材制造领域中发展最快、最具市场竞争力且最具有希望面向工业制造进行普及的技术分支之一。但由于国内起步较晚，目前市场上的粘结剂喷射设备基本处于被国外垄断的阶段。
[0003]近年来BJ快速铸型材料和设备取得了飞跃的发展。美国ExOne公司提出了利用BJ技术专门制作铸造砂型的ProMental RCT技术，该工艺将原砂与固化剂混合为成形材料，利用打印喷头喷射树脂，通过树脂和固化剂的反应固化成形，其所用原砂多为硅砂、合成砂以及其他的铸造介质。在此基础上，美国Viridis3D公司(现已经被德国EnvisionTEC公司收购)开发了基于BJ工艺的机器人增材制造系统，其使用酸性固化剂和硅砂材料混合后作为基体材料，随后通过连接到ABB机械臂的专有打印头使用专有的粘合剂喷射技术来打印用于铸造应用的砂型。与国外的ExOne公司及国内的宁夏共享的同类竞品公司的砂型设备相比，美国Viridis 3D的砂型设备拥有更快的打印速度和自由的平台环境。
[0004]目前美国Viridis3D公司的机器人3d打印机在中国区一共销售了两台，在使用过程中发现其使用的酸性固化剂材料在与硅砂混合后，流动性降低并且极易粘结成块，导致在打印过程中材料无法通过铺粉槽，难以进行铺粉工艺，同时即使使用手动铺粉方式，材料的流动性降低导致铺粉平面凹凸不平，打印质量难以保证。这是因为酸性固化剂材料在长期暴露在空气中后，容易吸收水分，受潮结块。美国公司方面建议通过建立恒温恒湿标准化车间的方法解决问题。一方面设备已经安装落地，再次搭建恒温恒湿标准化车间，需要重新搬迁设备，后期需要重新协同美国工程师进行现场装配调试。工作繁杂且容易对设备产生伤害；另一方面，中国的铸造车间面积大且工况环境复杂，难以搭建恒温恒湿车间，同时搭建恒温恒湿车间，代价极其昂贵，难以在中国区的铸造厂进行推广。因此美国公司给出的解决方案难以适应中国区铸造厂的实际情况。根据实际遇到的的问题，需要对混合后的材料进行干燥处理，同时固化剂材料是酸性材料，高温下容易发生降解反应而失效。因此干燥过程中温度不能太高，因此干燥过程中对温度均匀性和控制精确性要求较高。
[0005]传统的烘箱干燥和组合红外加热管干燥只能对堆积状态的粉末材料的表层进行干燥，而堆积材料的内部由于无法接收热源以及密闭的堆积环境的原因无法进行有效的干燥。目前美国Viridis3D公司的设备还没有广泛推广，遇到的问题并没有得到广泛关注，目前没有切实可行的方案解决堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决堆积状态下的混料流动性差、易结块的问题，本专利技术的目的在于提供一
种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法，可以对固化剂和硅砂混合后的材料在堆积状态下进行快速的干燥，同时在干燥过程中进行精确的控制温度，温度均匀性在3℃以内。进而保证美国Viridis 3D的砂型打印机顺利运行。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法，包括以下步骤：
[0009]第一步，对现有的长度1000
‑
3000mm的半圆柱形双螺旋搅拌机进行改造，搅拌机的外壳为中空结构，内部注满导热油，同时将搅拌机在长度方向划分为3
‑
5个加热区域，通过热电偶控温加热的方式，在每个加热区域均匀缠绕热电阻丝；
[0010]第二步，每个加热区域的中心布置一个温度检测点，检测的方式为热电偶测温，根据加热区域的数量，探测的数量为3
‑
5个。
[0011]第三步，在进行加热过程中，每个加热区域的采用独立的比例积分微分控制(PID)控制，控制元件为温控仪，温控仪根据设定的温度目标值对热电偶电阻丝的功率进行控制，从而将每个加热区的温度值控制在目标温度值附近。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]由于粉末材料为堆积状态，传统的烘箱加热干燥方式只能对表面的粉末材料进行干燥处理，而内部的粉末材料无法进行直接加热，因此干燥效果较差。而传统的搅拌机导热油的加热方式，虽然可以对堆积的粉末材料进行搅拌处理，进而可以加热堆积材料的内部，但是采用导热油加热方式，搅拌机底部和顶部的温度场差值在20℃以上，不能够满足酸性固化剂材料均加热和温度控制的需求
[0014]因此本专利技术方法克服了传统烘箱静态方式无法有效干燥以及搅拌机导热油加热不均匀及不稳定的缺点，在均匀搅拌机的基础上，采用多区温度场PID温度控制策略，实现了大批量堆积粉末材料的均匀加热干燥。独立的PID加热增加了整个加热系统的稳定性，导热油的加入增加了各区域粉末材料的热交换，保证了整个温度场的均匀性和稳定性，同时避免热电偶加热元件暴露在空气中干烧，增加了加热元件的使用寿命和加热效果。整个加热装置结构简单合理，操作便利，在不降低酸性固化剂活性的前提下，有效的解决了大批量堆积粉末混料的均匀有效的干燥，顺利的保证了粘结剂喷射设备的正常运行。
[0015]本专利技术方法创新的提出了基于多区PID温度控制的动态加热方式，使堆积的粉末材料在搅拌过程中实现均匀稳定的加热干燥。而且这种加热方式适应性强，多区热电偶加热方式和导热油均匀预热并行，可以实现较大批量混料的一次性加热成型。而且价格成本较低，能够在环境复杂的铸造厂车间完整使用。保证了粘结剂喷射设备的流畅运转。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例1的原理示意图。
[0017]图中：1、双螺旋搅拌叶；2、内腔；3
‑
5、热电偶电阻丝。
具体实施方式
[0018]以下将结合附图和实施例对本
技术实现思路
做进一步说明，但专利技术的实际制作结构并不仅限于下述的实施例。
[0019]实施例1
[0020]一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法，包括以下步骤：
[0021]第一步，对于500KG的粉末混料，采用长度1200mm的双螺旋搅拌机，搅拌机内有双螺旋搅拌叶1，能够保证混料的均匀搅拌。搅拌机的外壳采用中空结构，内腔2中均匀缠绕三组热电偶电阻丝3、4、5并且注入导热油，三组电阻丝分别分布在长度方向尺寸为0
‑
400mm,400
‑
800mm,800
‑
1200mm的范围内。
[0022]第二步，根据加热区域的数量，设置温度场检测点。在搅拌机长度方向的200mm、600mm、1000mm的位置处为温度场监测点，采用热电偶温度测量方式，并且接入到温控仪中进行温度反馈控制，一共三组温控仪独立进行PID控制。
[0023]第三步，每个检测点的温度数据通过热电偶的测温方式进行测量，测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，对于重量为500KG
‑
1500KG的堆积粉末材料进行均匀干燥加热，根据材料的重量的不同，采用长度方向为1200mm
‑
3000mm的双螺旋均匀搅拌机进行搅拌，搅拌机的外壳采用中空结构，内部均匀缠绕多组热电偶电阻丝并且注入循环导热油，根据粉末材料的重量和搅拌机的长度，均匀划分3
‑
5个独立加热区域；第二步，根据加热区域的数量，设置3
‑
5个温度场检测点，监测点的位置在搅拌机长度方向的200
‑
300mm、600
‑
900mm、1000
‑
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小康，付凯，刘纪磊，何瑾，符威，陈斌，何晋威，李照军，白艳红，
申请(专利权)人：陕西非凡士三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：