[发明专利]一种电预热式等离子体雾化装置

说明书

本发明公开了一种电预热式等离子体雾化装置，包含至少两组丝材、一个电源和至少一个等离子体射流发生器，两组丝材的一端相交于等离子体射流发生器的喷口处，每组丝材分别通过送丝机构向等离子体射流发生器的喷口处不间断送料，一个电源的两极分别与两组丝材滑触连接。本发明利用钛合金丝材导热性差、电阻率高的特性，采用两组丝材配合电源进行短路加热，丝材加热速度快、热损耗小，提高了能量的利用率。

技术领域

本发明涉及一种等离子体雾化装置，特别是一种电预热式等离子体雾化装置，属于3D增材制造技术领域。

背景技术

3D打印金属材料被广泛应用于航空航天、化工、医疗器械等领域。目前国内企业生产金属粉末的主要方法有真空气雾化（VIGA）、电极感应熔炼气雾化法（EIGA）、等离子旋转电极法（PREP）和等离子体雾化法（PA）。气雾化法生产效率高，但制得的粉末产品粒度分布范围宽，球形度差；等离子旋转电极雾化法制得的粉末产品球形度高，表面光滑，但平均粒径较大，细粉收得率低。

等离子体雾化法利用高温高速等离子体射流的热能将金属材料熔融，随后利用射流的机械能将熔融金属破碎、雾化，雾化液滴下落过程中在表面张力的作用下最终冷凝成球形颗粒。所产粉末具有粒径分布集中、流动性好、纯净度高等优点。但等离子体雾化法能效较低。原因在于金属材料熔融需要大量热量，而材料与等离子体射流接触时间极短，等离子体射流的热能未能被充分用于材料加热，反而需要额外的辅助热源。

专利CN108025364A采用一丝三炬的炬-丝结构，利用感应加热对金属丝材进行预加热，单位能耗31.2 kWh/kg；专利TW202012074A 采用一炬双丝的炬-丝结构，利用电弧加热对金属丝材进行预加热，单位能耗降低至4 kWh/kg。钛合金一般无磁或弱磁，利用电磁感应加热只能依靠涡流损耗发热，因此对比磁性材料加热效率低、功耗大，且设备较复杂；而电弧加热速度快，效率较高，但会增加接触区域等离子体射流与电弧的不稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电预热式等离子体雾化装置，提高金属丝材预热效率和丝材气雾化整体的能耗利用率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种电预热式等离子体雾化装置，其特征在于：包含至少两组丝材、一个电源和至少一个等离子体射流发生器，两组丝材的一端相交于等离子体射流发生器的喷口处，每组丝材分别通过送丝机构向等离子体射流发生器的喷口处不间断送料，一个电源的两极分别与两组丝材滑触连接。

进一步地，所述送丝机构包含丝材放卷装置和送丝装置，丝材放卷装置包含丝材盘、放卷支架、放卷转轴，放卷转轴的一端转动设置在放卷支架上，丝材盘中心通孔套设在放卷转轴上且放卷转轴的另一端端部设置有外螺纹，螺母套设在放卷转轴的另一端与放卷转轴螺纹连接将丝材盘锁紧固定。

进一步地，所述送丝装置包含送丝底座、升降压块、第一送丝轮、第二送丝轮、送丝电机、第一压轮、第二压轮、第一滑竿、第二滑竿、第一弹簧和第二弹簧，送丝底座的上端开有沿竖直方向的滑槽，升降压块滑动设置在送丝底座的滑槽内，第一送丝轮和第二送丝轮并列设置在送丝底座上并且第一送丝轮和第二送丝轮均通过皮带与固定在送丝底座下侧的送丝电机连接，第一压轮和第二压轮转动设置在升降压块上且第一压轮位于第一送丝轮上侧，第二压轮位于第二送丝轮上侧，第一滑竿和第二滑竿的下端固定在升降压块上侧且第一滑竿和第二滑竿的上端穿过送丝底座上端与送丝底座滑动设置，第一弹簧套设在第一滑竿上，第二弹簧套设在第二滑竿上。

进一步地，所述送丝机构还包含丝材校直机构，丝材校直机构包含校直支架、多个上侧校直轮、多个下侧校直轮，多个上侧校直轮沿水平方向等间距设置在校直支架上，多个下侧校直轮沿水平方向等间距设置在校直支架上且多个下侧校直轮与多个上侧校直轮相互错开，多个上侧校直轮和多个下侧校直轮的每个校直轮上均设置有螺杆调节机构。