本發(fā)明屬于金屬粉末加工，具體涉及一種金屬粉末成型系統(tǒng)及其裝配調(diào)試方法，用于加工成型增材制造所需的銅粉等金屬粉末。

背景技術(shù)：

1、隨著激光打印技術(shù)以及電子束3d打印技術(shù)的發(fā)展，銅及其合金的3d打印成型在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。國外如nasa等企業(yè)，銅合金推力室部件的3d打印成型已經(jīng)進(jìn)入到試驗階段，國內(nèi)企業(yè)也開展了銅合金尾噴管3d打印技術(shù)的研究，同時銅及其合金在電動汽車零部件上的應(yīng)用，推動了銅及其合金3d打印技術(shù)的快速發(fā)展。

2、銅及其合金的粉末作為3d打印的重要原材料，呈現(xiàn)快速增長的趨勢，但傳統(tǒng)的氣霧化制備工藝難以制備出滿足slm應(yīng)用指標(biāo)的銅、銅合金粉末，且產(chǎn)品穩(wěn)定性差，使銅及其合金粉末的制備成為制約銅及其合金3d打印技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的一個重要環(huán)節(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種金屬粉末成型系統(tǒng)及其裝配調(diào)試方法，以解決現(xiàn)有氣霧化金屬粉末制備裝置無法滿足銅粉工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用需求的問題，特別適用于用于增材制造的金屬粉末的工業(yè)化制備成型。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、金屬粉末成型系統(tǒng)，包括：

4、霧化室，所述霧化室內(nèi)形成封閉的腔室；

5、離心成型裝置，所述離心成型裝置包括離心旋轉(zhuǎn)單元和安裝單元，所述離心旋轉(zhuǎn)單元包括主軸和設(shè)置在主軸上的離心旋轉(zhuǎn)組件，所述離心旋轉(zhuǎn)組件包括旋轉(zhuǎn)盤，所述主軸用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使滴落在旋轉(zhuǎn)盤上的金屬熔液在離心力的作用下向外被拋出；所述安裝單元包括基座、調(diào)節(jié)組件和安裝組件，所述安裝組件用于安裝離心旋轉(zhuǎn)單元的主軸，所述調(diào)節(jié)組件設(shè)置在基座與安裝組件之間，用于將安裝組件固定連接在基座上并對主軸上設(shè)置的旋轉(zhuǎn)盤的水平度以及旋轉(zhuǎn)盤的中心軸線的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述基座與霧化室之間連接，使離心成型裝置呈懸空設(shè)置在霧化室內(nèi)；

6、熔煉系統(tǒng)，包括封閉的熔煉室和設(shè)置在熔煉室內(nèi)的熔煉裝置，所述熔煉裝置用于將金屬熔融，所述熔煉室設(shè)置在霧化室頂部，使熔煉裝置的熔液出料口位于霧化室內(nèi)并位于旋轉(zhuǎn)盤上方。

7、在一些實施例中，所述調(diào)節(jié)組件包括：

8、底座；

9、設(shè)置在底座上滑板調(diào)節(jié)組件，所述滑板調(diào)節(jié)組件包括設(shè)置在底座上的下滑板和設(shè)置在下滑板上的上滑板；

10、所述下滑板與底座之間滑動配合連接，使下滑板能夠在底座上沿x軸方向滑動，所述下滑板與底座之間設(shè)置有x向定位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于沿x向調(diào)節(jié)下滑板在底座上的位置并將下滑板固定在底座上；

11、所述上滑板與下滑板之間滑動配合連接，使上滑板能夠在下滑板上沿y軸方向滑動，所述上滑板與下滑板之間設(shè)置有y向定位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于沿y向調(diào)節(jié)上滑板在下滑板上的位置并將上滑板固定在下滑板上；

12、以及設(shè)置在底座與基座之間的水平度調(diào)節(jié)組件，所述水平度調(diào)節(jié)組件包括至少三組調(diào)節(jié)螺桿組件，所述調(diào)節(jié)螺桿組件包括調(diào)節(jié)螺桿和將調(diào)節(jié)螺桿在兩端分別與底座和基座固定連接的調(diào)節(jié)螺母。

13、在一些實施例中，所述安裝組件包括：

14、中空的支承筒，所述支承筒設(shè)置的在調(diào)節(jié)組件上；

15、安裝座，所述安裝座設(shè)置在支承筒上，所述安裝座包括呈環(huán)形設(shè)置的水冷套，所述支承筒上設(shè)置有水冷通道，所述水冷通道在水冷套底部與水冷套連通，使冷卻介質(zhì)能夠經(jīng)水冷通道在水冷套內(nèi)形成循環(huán)流通。

16、在一些實施例中，所述水冷通道為沿支承筒周向方向所形成的呈環(huán)形的水冷腔，所述水冷腔與水冷套之間設(shè)置有多個連通通道，使冷卻介質(zhì)能夠在水冷腔與水冷套之間形成循環(huán)流通，所述水冷腔上設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口和出水口均朝向支承筒內(nèi)部設(shè)置。

17、在一些實施例中，所述基座通過呈水平貫穿霧化室設(shè)置的安裝管與霧化室連接，所述安裝管在兩端與霧化室固定連接；

18、所述基座、底座和調(diào)節(jié)組件上設(shè)置有供進(jìn)水管路和出水管路從安裝管伸入到支承筒內(nèi)的管路通道，所述進(jìn)水管路與進(jìn)水口連接，所述出水管路與出水口連接。

19、在一些實施例中，所述離心旋轉(zhuǎn)組件包括旋轉(zhuǎn)支座，所述旋轉(zhuǎn)支座包括安裝部和旋轉(zhuǎn)柄，所述旋轉(zhuǎn)柄與主軸連接，所述安裝部上設(shè)置有安裝槽；

20、所述旋轉(zhuǎn)盤底部設(shè)置有與安裝槽配合的安裝凸臺，所述安裝凸臺配合設(shè)置在安裝槽內(nèi)；

21、所述旋轉(zhuǎn)柄上沿其軸向設(shè)置有安裝孔，所述安裝凸臺上設(shè)置有與安裝孔連通的螺紋孔，所述安裝孔內(nèi)設(shè)置有連接螺釘，所述連接螺釘通過螺紋孔與旋轉(zhuǎn)盤連接，所述連接螺釘對旋轉(zhuǎn)盤施加沿旋轉(zhuǎn)盤中心軸線方向的作用力，將旋轉(zhuǎn)盤固定連接在旋轉(zhuǎn)支座上。

22、在一些實施例中，所述熔煉裝置包括：

23、坩堝，所述坩堝底部設(shè)置導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管內(nèi)設(shè)置有與坩堝內(nèi)部連通的導(dǎo)流通道，位于導(dǎo)流通道的出口設(shè)置有噴嘴，所述噴嘴內(nèi)設(shè)置有流道，所述流道包括依次設(shè)置的過渡段和引流段，所述過渡段為從入口至出口直徑逐漸變小的圓錐形結(jié)構(gòu)，所述引流段為與過渡段出口直徑相同的通孔；

24、加熱單元，所述加熱單元包括用于對坩堝加熱的第一感應(yīng)線圈和用于對導(dǎo)流管加熱的第二感應(yīng)線圈；

25、開關(guān)控制單元，所述開關(guān)控制單元包括穿過坩堝并插設(shè)到導(dǎo)流通道內(nèi)的塞棒，所述塞棒端部設(shè)置有開關(guān)閥組件，開關(guān)閥組件包括與過渡段相配合的塞閥和與引流段相配合的針閥，所述開關(guān)閥組件在關(guān)閉狀態(tài)下，針閥貫穿插設(shè)在引流段內(nèi)。

26、在一些實施例中，所述噴嘴端部位于流道出口所在位置處，向外突出設(shè)置有凸臺，所述引流段沿凸臺的軸線貫穿凸臺設(shè)置，且凸臺在位于引流段出口一端的周向尺寸被設(shè)置為與引流段的直徑大小相當(dāng)。

27、在一些實施例中，所述熔煉室包括第一熔煉腔和第二熔煉腔；

28、所述坩堝設(shè)置在第一熔煉腔內(nèi)，所述導(dǎo)流管伸入設(shè)置到第二熔煉腔內(nèi)，位于第一熔煉腔與坩堝、導(dǎo)流管之間設(shè)置有密封件，將第一熔煉腔與第二熔煉腔隔離成兩個獨立的腔室，熔煉裝置中噴嘴的流道出口設(shè)置到霧化室內(nèi)并靠近旋轉(zhuǎn)盤設(shè)置。

29、另一方面，本發(fā)明還提供一種金屬粉末成型系統(tǒng)裝配調(diào)試方法，包括以下步驟：

30、將進(jìn)水管路和出水管路通過支座安裝管伸入到安裝單元的支承筒內(nèi)，并分別與水冷腔連接；

31、將離心成型裝置固定裝配到基座上，通過調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)盤的水平度、與熔煉系統(tǒng)的熔液出料口之間的間距以及對中位置，使旋轉(zhuǎn)盤呈水平設(shè)置且旋轉(zhuǎn)盤的中心與熔煉裝置的出料口的中心位于同一豎直直線上。

32、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

33、本發(fā)明通過合理配置離心成型系統(tǒng)以及熔煉系統(tǒng)在霧化室上的安裝結(jié)構(gòu)以及安裝方式，配合離心成型裝置的結(jié)構(gòu)特點，能夠在將離心成型裝置在被穩(wěn)定安裝到霧化室上后，通過調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)盤的水平度以及旋轉(zhuǎn)盤的對中位置，從而保證旋轉(zhuǎn)盤與熔煉系統(tǒng)的熔液出料口的對中精度，很好地解決了對離心成型系統(tǒng)裝配精度高所導(dǎo)致的裝配精度高、裝配困難的問題，降低了在將離心成型系統(tǒng)裝配到霧化室內(nèi)時，對兩者裝配精度、裝配工藝的要求。

34、通過實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)盤與熔煉系統(tǒng)的熔液出料口的對中調(diào)節(jié)，使從熔煉系統(tǒng)的熔液出料口滴落的銅液液滴能夠正好滴落在旋轉(zhuǎn)盤的中心，避免銅液滴落在高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤上時，對旋轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生其它方向的偏心作用力，而影響旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性，保證銅液在被拋出受力的一致性，提高了所制備銅粉粒度的均勻程度，保證銅粉具有較好的球形度，同時能夠避免旋轉(zhuǎn)盤的不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動對旋轉(zhuǎn)盤所造成的損壞，提高了旋轉(zhuǎn)盤的使用壽命，對實現(xiàn)銅粉的工業(yè)化、連續(xù)化加工起到了重要的作用。

35、離心成型裝置的基座采用貫穿霧化室設(shè)置的安裝管進(jìn)行連接，利用支撐安裝管的空心結(jié)構(gòu)，在保證霧化室密封性能的情況下，為離心成型裝置的進(jìn)水管路和出水管路提供安裝的通道，使位于霧化室內(nèi)的水冷套能夠通過進(jìn)水管路和出水管路與外部的循環(huán)水系統(tǒng)連接，在霧化室內(nèi)形成對主軸的循環(huán)冷卻。并且，通過支座單元以及安裝組件上支承筒結(jié)構(gòu)的配合，能夠?qū)⒐苈芬约盀橹鬏S旋轉(zhuǎn)驅(qū)動進(jìn)行供電的電纜隱藏到安裝管和支承筒內(nèi)，避免管路、電纜直接暴露在高溫環(huán)境的霧化室內(nèi)，對管路、電纜進(jìn)行有效的保護(hù)，且不會對霧化室內(nèi)金屬粉末的成型、出料造成影響，很好地解決了金屬粉末工業(yè)化生產(chǎn)中所實際存在的問題。

36、離心成型裝置中采用碳化硅材質(zhì)的旋轉(zhuǎn)盤通過旋轉(zhuǎn)支座與主軸連接，解決了將碳化硅的旋轉(zhuǎn)盤與主軸直接連接時，連接強(qiáng)度無法保證，且旋轉(zhuǎn)盤容易損壞，難以滿足工業(yè)化生產(chǎn)的問題；旋轉(zhuǎn)盤與旋轉(zhuǎn)支座之間采用嵌設(shè)連接方式，旋轉(zhuǎn)支座在周向上對旋轉(zhuǎn)盤形成包覆，結(jié)合旋轉(zhuǎn)盤的動作特點，實現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)盤與旋轉(zhuǎn)支座的穩(wěn)固連接，不會在高速旋轉(zhuǎn)中從旋轉(zhuǎn)支座上脫落，且旋轉(zhuǎn)支座對旋轉(zhuǎn)盤所施加的作用力小，所施加的作用力沿旋轉(zhuǎn)盤徑向分布，進(jìn)一步減小了對旋轉(zhuǎn)盤所可能產(chǎn)生的作用力，避免了對旋轉(zhuǎn)盤可能造成的損壞，提高了旋轉(zhuǎn)盤的使用壽命；同時沿旋轉(zhuǎn)盤中心軸線方向上通過連接螺釘?shù)脑O(shè)置，對旋轉(zhuǎn)盤施加拉緊的作用力，進(jìn)一步保證了高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤不會從旋轉(zhuǎn)支座上脫落，且由于旋轉(zhuǎn)盤在其軸向方向所受到的作用力較小，采用這種連接方式能夠避免連接螺釘與旋轉(zhuǎn)盤在連接位置處發(fā)生損壞。

37、熔煉裝置采用在坩堝底部設(shè)置導(dǎo)流管，并設(shè)置對導(dǎo)流管進(jìn)行加熱的感應(yīng)線圈，同時對噴嘴的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，將噴嘴的流道設(shè)置為具有漸變結(jié)構(gòu)的過渡段和引流段，使坩堝內(nèi)的銅液在依次經(jīng)過導(dǎo)流通道、過渡段、引流段并從引流段的出口流出時，能夠很好地保證銅液液滴滴落的穩(wěn)定性、一致性、液滴大小的均一性，以及液滴溫度的恒定以及溫度的一致性，從而保證經(jīng)離心霧化制備得到的金屬粉末的質(zhì)量。

38、結(jié)合開關(guān)閥組件所采用的結(jié)構(gòu)，在開啟開關(guān)閥組件時，采用錐面密封配合的塞閥能夠先被開啟，此時通過針閥對噴嘴的流道進(jìn)行關(guān)斷，使銅液能夠逐漸填充到過渡段內(nèi)并慢慢填滿過渡段內(nèi)部的空間，直至針閥被全部從引流段內(nèi)被抽出，開關(guān)閥組件完全開啟，使液滴從引流段出口滴落到旋轉(zhuǎn)盤上；在這一過程中，銅液的流動更加穩(wěn)定，能夠很好地避免了傳統(tǒng)開關(guān)方式在瞬間開啟時，熔液在流道出口處形成沖擊而導(dǎo)致流道出口處的熔液流動紊亂，導(dǎo)致液滴大小不均勻、滴落不穩(wěn)定等問題，保證了金屬粉末的成型質(zhì)量，并減小了銅液對流道所可能造成的沖蝕，保證了裝置的使用壽命。

39、在噴嘴端部設(shè)置凸臺，并將凸臺端部尺寸設(shè)置為與引流段的直徑相當(dāng)，即接近引流段的直徑或與引流段的直徑相等，使液體從引流段中流出時，液流能夠始終沿與引流段保持一致的方向上豎直滴落到旋轉(zhuǎn)盤上，保證液滴滴落到旋轉(zhuǎn)盤上時滴落位置的一致性，從而保證銅粉的成型質(zhì)量。