製造功能梯度零件或材料的送粉器的製作方法

2023-08-06 19:51:41

專利名稱：製造功能梯度零件或材料的送粉器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於粉末材料的送粉裝置，具體涉及一種製造功能梯度 零件或材料的送粉器。
背景技術：
功能梯度零件或材料是為了適應新材料在高技術領域的需要，滿足 在極限環境(超高溫、大溫度落差等)下不斷反覆正常工作而開發的一種新 型複合零件或材料。複合零件或材料的兩側由不同性能的材料組成，而 中間部分是通過連續地改變兩種材料的組成和結構，使複合零件或材料的 內部異種材料界面消失，從而得到功能相應於組成和結構的變化而緩變 的非均質材料零件或複合材料，從而消除了不同材料結合的性能不匹配 因素，具有均質材料零件或多相有界面複合材料無法比擬的優點。功能 梯度零件或材料製造中不同組成材料粉末的送粉方式主要有預置法和同 步送粉法。預置法即預先在(工作檯)工件表面鋪置一定成分混合粉末， 採用雷射等高能束對零件或材料需成形部分進行燒結，預置法只能成形 不連續成分變化的梯度材料零件和層狀功能梯度複合材料。同步送粉法 是採用送粉裝置直接把粉末輸送到雷射(等離子弧)在工作平面上形成 的移動熔池中，熔池凝固後形成零件的一個層面，採用同步送粉法可以 製成材料成分連續變化的功能梯度零件或材料。現有送粉裝置主要有直 接重力式、刮板式、螺杆式和鼓輪式。直接重力式送粉裝置通過控制儲 粉容器(粉鬥)下端開口大小控制下粉量，利用粉末自身重力使其定量輸送 至成形熔池，這種方式送粉量不易控制，無法精確計量，精確度差，排 粉不暢。刮板式送粉裝置利用刮板逐量排粉，體積大，結構較複雜，輸送過程中要經過很大的粉倉，容易積粉，且由於刮板式送粉時其送粉計 量是計量落粉裝置下粉末在送粉圓盤上形成的自然圓錐，改變送粉圓盤 的轉速實現對送粉量的控制，由於難以保證送粉圓盤安裝和運轉過程中 的平面度，使送出的粉末量不能很好得到控制。2002年申請的中國專利CN 2584340Y公告一種雷射熔覆用送粉器， 其採用螺旋送粉方式，使用中螺杆與粉槽內壁滑動配合，由於磨損作用， 其問間隙會發生變化，導致送粉量變化且容易在送粉過程中產生螺杆卡 死現象，從而造成送粉中斷迫使加工停止；中國專利CN2555103Y公告 了一種雷射塗覆送粉器，採用轉鼓作送粉計量元件,轉鼓外表面刻有均勻 凹槽，轉鼓在電機帶動下轉動，凹槽從左側儲粉倉定量提取粉末,通過調節 轉鼓轉速和儲粉倉的料面高度,實現可調定量送粉。其送粉過程中送粉量 是通過凹槽帶動粉末來實現的，由於凹槽數量的有限，使送粉時粉末的 送粉量呈現周期性脈動變化過程，在微量送粉時這種現象尤為明顯。發明內容本實用新型提供一種製造功能梯度零件或材料的送粉器，採用步進 電機數字控制送粉量，目的在於連續且易控制送粉量，送粉距離遠，實 現微量精確送粉。本實用新型的一種製造功能梯度零件或材料的送粉器，殼體上面設有儲粉桶，殼體下面開有出粉口，其特徵在於所述殼體的送粉腔內安裝有主動輪、從動輪、張緊輪和同步送粉帶， 同步送粉帶由主動輪和從動輪驅動、由張緊輪張緊，送粉腔的一側開有 送粉缺口，與殼體一側的送氣出粉通道相連通；固定有振動裝置的底板通過安裝螺釘和彈性環安裝在殼體上，中空 圓筒狀的落粉調節裝置固定於底板中心孔中；所述儲粉桶裝於落粉調節裝置上段內，落粉調節裝置下段內裝有滑動配合的落粉管，落粉管和儲粉桶通過圓管連通，圓管外套有彈簧，導 向螺釘在落粉調節裝置下段旋入落粉管側壁的導向槽，起到滑動導向作 用；所述落粉管下部開有導粉槽，導粉槽端部與同步送粉帶保持接觸， 導粉槽開口方向與同步送粉帶運轉方向 一致。所述的製造功能梯度零件或材料的送粉器，其特徵在於所述落粉 調節裝置外壁具有螺紋，通過鎖緊螺母固定於底板中心孔中；送氣出粉 通道上段一部分的內徑小於其它部分的內徑，形成送粉氣加速孔。本實用新型採用同步送粉帶結構送粉。在送粉過程中材料粉末在振 動裝置和重力的作用下由儲粉桶中落到同步送粉帶上，振動裝置避免了 對粉末流動時的擠壓和摩擦以及微細粉末落粉過程中的搭橋和堵塞。落 粉調節裝置消除了落粉管的導粉槽與同步送粉帶間隙，使落粉量的計量 只由落粉管管孔徑和導粉槽尺寸決定，保證了落粉計量的準確。同步送 粉帶結構將落入其上的粉末材料送入出粉通道。經過加速的送粉氣體作 為粉末輸送載體將進入出粉通道的材料粉末由出粉口送出。送粉氣體的 加入能夠增長粉末的輸送距離，且減少送粉管道布置的影響。與傳統的重力式、刮板式、螺杆式及輪轂式送粉器相比，本實用新 型的送粉器的送粉量連續且易控制，送粉距離遠，可實現數字控制微量 精確送粉，實現多種粉末製造功能梯度零件或材料的送粉要求。


圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例落粉調節裝置示意圖。圖中標記儲粉桶1、振動裝置2、底板3、落粉調節裝置4、殼體5、落粉管6、送粉腔7、同步送粉帶8、從動輪9、張緊輪IO、出粉口ll、 主動輪12、送粉缺口 13、導粉槽14、送粉氣加速孔15、減速裝置16、 送粉氣入口 17、導向螺釘18、鎖緊螺母19、彈性環20、安裝螺釘21、 導向槽22、彈簧23。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1所示，本實用新型殼體5的送粉腔7內安裝有主動輪12、從 動輪9、張緊輪10和同步送粉帶8，同步送粉帶8由主動輪12和從動輪 9驅動、由張緊輪10張緊，送粉腔7的一側開有送粉缺口 13，與殼體一 側的送氣出粉通道相連通；送氣出粉通道上開口為送粉氣入口 17、下開 口為出粉口 11，送氣出粉通道上段一部分的內徑小於其它部分的內徑， 形成送粉氣加速孔15。如圖2所示，固定有振動裝置2的底板3通過安裝螺釘21和彈性環 20安裝在殼體5上，中空圓筒狀的落粉調節裝置4外壁具有螺紋，通過 鎖緊螺母19固定於底板3中心孔中；儲粉桶1裝於落粉調節裝置4上段 內，落粉調節裝置4下段內裝有滑動配合的落粉管6，落粉管6和儲粉桶 l通過圓管連通，圓管外套有彈簧23，導向螺釘18在落粉調節裝置下段 旋入落粉管6側壁的導向槽22，起到滑動導向作用；落粉管6下部開有導粉槽14，導粉槽14端部與同步送粉帶8保持接 觸，導粉槽14開口方向與同步送粉帶8運轉方向一致。該實施例中，振動裝置2採用k10型氣動轉輪式振動器，振動器2 在工作氣體作用下，帶動底板3和固定在底板3上的儲粉桶1和落粉調 節裝置4共同作高頻率(約24500—35000vpm)左右振動，避免了微細 金屬粉末落粉過程中的搭橋和堵塞，使粉末易於流動。落粉調節裝置4採用彈簧調節方式。落粉管6在彈簧23的作用下， 保持其導粉槽14端部始終與同步送粉帶8接觸，當下方的同步送粉帶8 在運轉過程中有小範圍的上下波動時，落粉管6可沿其外壁上的導向槽 22在垂直方向滑動，消除由同步送粉帶8運轉帶來的波動，保持導粉槽 14端部與同步送粉帶8的接觸，從而使粉末通過導粉槽14落於同步送粉 帶8上時，粉末的落下量完全由落粉管6的孔徑和導粉槽14的口徑決定。 調節兩個鎖緊螺母19的位置，可以改變落粉調節裝置4在底板3上的上 下安裝位置，改變彈簧23的預壓緊力。本實用新型使用時，儲粉桶1中的粉末在振動裝置2和重力作用下， 經過落粉調節裝置4調節，由落粉管6落到帶有張緊輪10的同步送粉帶 8上。同步送粉帶在步進電機及減速裝置16和主動輪12、從動輪9的帶 動下運轉，把由導粉槽14導出的金屬粉末向送粉缺口 13方向帶動，粉 末由同步送粉帶8帶動下至送粉缺口 13位置時，在粉末自身重力和來自 送粉氣入口 17的送粉氣體(經過送粉氣加速孔15作用)的輸送作用下， 粉末從送粉口 ll下方送出。通過步進電機控制主動輪12轉速，即可控制送粉量，另外落粉管6 孔徑和導粉槽14 口徑可根據送粉粉料種類、及顆粒大小，送粉量的調節 範圍隨時更換，這種雙參數調節送粉量的設計可以適應各種應用場合下 常見的製造功能梯度零件或材料的送粉要求。實施例中步進電機控制下主動輪12轉速為O — IOO轉/分鐘，落粉管 6孔徑為2.5mm，導粉槽14 口徑為2.5mm，金屬粉末Ni60(粉末密度7.5 克/cm勺送粉量為0—200克/分鐘，AL203粉末(粉末密度2.8克/cm3)送 粉量為0—75克/分鐘。
權利要求1.一種製造功能梯度零件或材料的送粉器，殼體上面設有儲粉桶，殼體下面開有出粉口，其特徵在於所述殼體的送粉腔內安裝有主動輪、從動輪、張緊輪和同步送粉帶，同步送粉帶由主動輪和從動輪驅動、由張緊輪張緊，送粉腔的一側開有送粉缺口，與殼體一側的送氣出粉通道相連通；固定有振動裝置的底板通過安裝螺釘和彈性環安裝在殼體上，中空圓筒狀的落粉調節裝置固定於底板中心孔中；所述儲粉桶裝於落粉調節裝置上段內，落粉調節裝置下段內裝有滑動配合的落粉管，落粉管和儲粉桶通過圓管連通，圓管外套有彈簧，導向螺釘在落粉調節裝置下段旋入落粉管側壁的導向槽，起到滑動導向作用；所述落粉管下部開有導粉槽，導粉槽端部與同步送粉帶保持接觸，導粉槽開口方向與同步送粉帶運轉方向一致。
2. 如權利要求1所述的製造功能梯度零件或材料的送粉器，其特徵 在於所述落粉調節裝置外壁具有螺紋，通過鎖緊螺母固定於底板中心 孔中；送氣出粉通道上段一部分的內徑小於其它部分的內徑，形成送粉 氣加速孔。
專利摘要製造功能梯度零件或材料的送粉器，屬於粉末材料的送粉裝置，目的在於連續且易控制送粉量，送粉距離遠，實現微量精確送粉。本實用新型殼體送粉腔內安裝有主動輪、從動輪、張緊輪和同步送粉帶，送粉腔一側送粉缺口與殼體的送氣出粉通道相連通；固定有振動裝置的底板通過安裝螺釘和彈性環安裝在殼體上，落粉調節裝置固定於底板；儲粉桶裝於落粉調節裝置上段，落粉調節裝置下段裝有落粉管，落粉管和儲粉桶通過套有彈簧的圓管連通，落粉管下部導粉槽端部與同步送粉帶保持接觸，導粉槽開口方向與同步送粉帶運轉方向一致。本實用新型結構緊湊、送粉均勻連續，送粉距離遠，可實現微量精確送粉，滿足多種粉末製造功能梯度零件或材料的要求。
文檔編號B23K26/34GK201089798SQ20072008722
公開日2008年7月23日 申請日期2007年9月21日 優先權日2007年9月21日
發明者張海鷗, 王桂蘭, 鄒海平 申請人:華中科技大學