【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛合金粉末回收，涉及一种电子束熔炼回收粗粒度钛合金粉末的装置和方法。
技术介绍
1、激光选区熔化技术是以原型制造技术为基础，以激光为热源，将金属粉末逐层熔化制造出实体零件的新型制造技术。凭借超强的复杂结构成形能力、超高的材料利用率及快速的原型制造能力。激光选区熔化技术为航空航天、兵器船舶复杂结构钛合金零件的制造提供了良好的解决方案，有效节约了原材料、简化了生产工序、缩短了设计制造时间、降低了制造成本和风险。
2、钛合金粉末是激光选区熔化的原材料，由于激光选区熔化工艺限制，主要使用的钛合金球形粉末的粒度段为15-53μm，而53μm以上的粉末现阶段应用较少，主要用做钢铁冶炼、烟花添加剂、电子束选区熔化等，其价格远低于原材料及粉末生产成本，且用量较少，无法消化各厂家生产的粗粒度段粉末。目前eiga气雾化制粉是增材制造用球形钛合金粉末的主要制造方式，其制备得到的53μm以上钛合金粉末约占全部钛合金粉末的50％以上，大量粗粒度段粉末无法得到利用，堆积在库房，易产生安全隐患。此外，由于粗颗粒粉末堆放时间较长，其氧含量较高，无法满足零部件对钛合金原料纯度的要求。
3、针对上述问题，需要设计出一种电子束熔炼回收粗粒度段钛合金粉末的方法，可以有效回收利用粗粒度段粉末，解决粗粒度段粉末难以回收、氧含量高的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种电子束熔炼回收粗粒度段钛合金粉末的装置，具有结构合理、回收效果好的特点。
2、
3、本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种电子束熔炼回收粗粒度段钛合金粉末的装置，包括电子束熔炼炉，其特征在于：所述电子束熔炼炉的上端面中部凹设有用于放置粗粒度段钛合金粉末的储料仓，储料仓的下端开口处连接有送料管，电子束熔炼炉内、送料管的正下方设有水冷铜坩埚，电子束熔炼炉内侧设有用于夹持料棒的夹持装置，电子束熔炼炉的上端安装有电子枪，电子束熔炼炉的外侧安装有抽真空的罗茨泵及其将电子枪抽真空的泵装置和电子束熔炼电源开关。
4、进一步，所述泵装置包括扩散泵、气动阀、机械泵，机械泵输出经过气动阀连接扩散泵，扩散泵通过管道再连接电子枪。
5、进一步，所述储料仓的下端开口位置安装有可左右滑动的挡板，电子束熔炼炉的上部一侧设有观察窗。
6、进一步，所述料棒为tc4或者ta15钛合金棒材，电子枪为二个，分别安装在电子束熔炼炉的上端、位于储料仓的左右两侧。
7、最后，所述电子束熔炼炉内壁安装有炉体冷却水管，炉体冷却水管与水冷机相连接，炉体的下部左侧设有冷却水管道进水口，右侧设有冷却水管道出水口，电子束熔炼炉的底部设有水冷铜坩埚冷却水管道。
8、本专利技术解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种电子束熔炼回收粗粒度段钛合金粉末的方法，其特征在于：采用上述装置进行回收，具体步骤如下：
9、1)将钛合金棒材进行预处理；
10、2)将电子束熔炼炉内水冷铜坩埚预处理干净，并用吸尘器将炉内的灰尘吸净，检查炉内各部分水路是否漏水；
11、3)将步骤1)预处理后的钛合金棒材悬空夹持在电子束熔炼炉的进料机构中，关好炉门；
12、4)打开水冷机、机械泵、罗茨泵、扩散泵和电子束熔炼电源开关，对电子枪和熔炼室进行抽真空，当熔炼室真空度达到5×10-2pa以下，电子枪室真空度达到5×10-3pa以下后开始启动1#电子枪对钛合金棒材进行轰击，熔化后的钛合金熔滴滴入水冷铜坩埚中；
13、5)当钛合金熔体铺满水冷铜坩埚底部后，启动2#电子枪对水冷铜坩埚内的钛合金进行熔化，同时打开上方储料仓的挡板，钛合金粉末滑入水冷铜坩埚内的钛合金熔体中，通过控制电子束的扫描路径，使水冷铜坩埚内的钛合金粉末全部熔化；
14、6)通过控制储料仓挡板，使钛合金粉末缓慢连续地落入水冷铜坩埚内，直至储料仓中的钛合金粉末全部落完，使用2#电子枪对水冷铜坩埚内的钛合金粉末精炼10±2min，关闭电子枪电源；
15、7)炉体自然冷却40±10min后，通入两次氩气对炉内进行冷却，炉体完全冷却后开炉取出钛合金铸锭。
16、进一步，所述步骤1)的预处理具体过程为：将tc4、ta15钛合金棒材使用砂轮机将表面打磨干净，接着，将打磨干净的tc4、ta15钛合金棒材使用去离子水和酒精进行清洗，使用吹风机将钛合金表面吹干，至完全烘干。
17、最后，所述步骤2)中的水冷铜坩埚预处理干净是指：使用200-1000#砂纸将水冷铜坩埚打磨干净，使用无尘布蘸取少量酒精将水冷铜坩埚内壁擦净。
18、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
19、采用电子束熔炼技术来回收产量大、利用率低的粗粒度段，可以降低钛合金球形粉体的制备成本，通过预制熔池、粉体送料等步骤有效熔炼钛合金粗粒度段粉体；此外，由于粗粒度段钛合金粉体堆放时间较长，内部氧含量高，通过电子束熔炼可以进一步降低其氧含量，通过电子束熔炼，可将钛合金球形粉体原先的氧含量约为1000ppm降低至500ppm以下，有效提高钛合金纯度。
20、本专利技术采用电子束熔炼技术对粗粒度段钛合金粉末进行熔炼回收，具有装置合理、工艺简单、回收效果好的特点，不仅有效解决粗粒度段钛合金粉末难以回收、氧含量高的问题，同时节约了原材料，提高生产效益。
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1.一种电子束熔炼回收粗粒度段钛合金粉末的装置，包括电子束熔炼炉，其特征在于：所述电子束熔炼炉的上端面中部凹设有用于放置粗粒度段钛合金粉末的储料仓，储料仓的下端开口处连接有送料管，电子束熔炼炉内、送料管的正下方设有水冷铜坩埚，电子束熔炼炉内侧设有用于夹持钛合金料棒的夹持装置，电子束熔炼炉的上端安装有电子枪，电子束熔炼炉的外侧安装有抽真空的罗茨泵及其将电子枪抽真空的泵装置和电子束熔炼电源开关。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述泵装置包括扩散泵、气动阀、机械泵，机械泵输出经过气动阀连接扩散泵，扩散泵通过管道再连接电子枪。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述储料仓的下端开口位置安装有可左右滑动的挡板，电子束熔炼炉的上部一侧设有观察窗。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述料棒为TC4或者TA15钛合金棒材，电子枪为二个，分别安装在电子束熔炼炉的上端、位于储料仓的左右两侧。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电子束熔炼炉内壁安装有炉体冷却水管，炉体冷却水管与水冷机相连接，炉体的下部左侧设有冷却
6.一种电子束熔炼回收粗粒度段钛合金粉末的方法，其特征在于：采用权利要求5所述的装置进行回收，具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤1)的预处理具体过程为：将TC4、TA15钛合金棒材使用砂轮机将表面打磨干净，接着，将打磨干净的TC4、TA15钛合金棒材使用去离子水和酒精进行清洗，使用吹风机将钛合金表面吹干，至完全烘干。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中的水冷铜坩埚预处理干净是指：使用200-1000#砂纸将水冷铜坩埚打磨干净，使用无尘布蘸取少量酒精将水冷铜坩埚内壁擦净。
...【技术特征摘要】
1.一种电子束熔炼回收粗粒度段钛合金粉末的装置，包括电子束熔炼炉，其特征在于：所述电子束熔炼炉的上端面中部凹设有用于放置粗粒度段钛合金粉末的储料仓，储料仓的下端开口处连接有送料管，电子束熔炼炉内、送料管的正下方设有水冷铜坩埚，电子束熔炼炉内侧设有用于夹持钛合金料棒的夹持装置，电子束熔炼炉的上端安装有电子枪，电子束熔炼炉的外侧安装有抽真空的罗茨泵及其将电子枪抽真空的泵装置和电子束熔炼电源开关。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述泵装置包括扩散泵、气动阀、机械泵，机械泵输出经过气动阀连接扩散泵，扩散泵通过管道再连接电子枪。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述储料仓的下端开口位置安装有可左右滑动的挡板，电子束熔炼炉的上部一侧设有观察窗。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述料棒为tc4或者ta15钛合金棒材，电子枪为二个，分别安装在电子束熔炼炉的上...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄辛鹏，樊子煜，杨鹏伟，张会华，张群，马国楠，赵枢明，钟亮，杨广，曹雨琪，徐艺凡，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：
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