CN105618770B - 混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器 - Google Patents

Abstract

混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，包括：螺旋送粉装置（14）、气管1（1）、气阀1（2）、气压表（3）、气管2（4）、磨料罐（5）、密封圈1（6）、磨料罐盖（7）、磨料罐装料口（8）、硬质磨料（9）、混粉管1（10）、混粉管2（11）、磨料罐出粉管（12）、三通管接头（13）、螺旋送器（14）；所述的螺旋送粉装置（14）包括：电动机接线端口（15）、密封桶（16）、螺旋输送管（17）、螺旋（18）、联轴器（19）、电动机（20）、密封桶盖（21）、密封圈2（22）。由于硬质磨料流量大小仅受螺旋送粉装置（14）的控制，控制电动机（20）的转速就可以实现硬质磨料流量的精确控制，调节气阀1（2）的开度就可以控制气固两相流的喷射速度，从而实现磁性磨料中硬质磨料含量的精确控制和喷射压力的精确控制。本发明为实现磁性磨料中硬质磨料含量的精确控制提供了可靠设备和操作控制方法。

Description

混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器

技术领域

本发明提供一种混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，属于磁粒研磨制备技术领域。

背景技术

磁粒研磨光整加工技术是将磁场应用于传统研磨技术而开发的一种新的光整加工工艺；是一种很优异的光整加工方法；是改善产品表面质量很有效的技术手段。该方法在技术上存在诸多优点：柔性、自适应性、自锐性、可控性、温升小和无须进行工具磨损补偿、无须修形等特点；同时还避免了对磨具头部结构的复杂要求，能够实现三维复杂曲面的研磨光整加工和解决自动化问题；并能降低零件的制造成本，因而在国内外引起了广泛的研究。现有技术中磁性磨料的制备方法有很多种，它们大体上可以分为三类：机械混合法、复合材料法、反应铸造法。

机械混合法是将铁磁性粉末、磨料粉末和研磨液等按一定比例在常温下均匀混合，直接进行研磨加工的方法。常用一定粒度的铁磁性粉末与磨料粉末如Al2O3、SiC、Cr2O3、TiC等混合均匀后，再加入粘合剂如油酸、聚乙烯甘醇、硅胶等制成。该种方法可以制成多种磁性磨料，制备工艺简单，成本低，但是在研磨期间，磨料颗粒与磁性粉末比较容易分离飞散，研磨效率低，限制了应用范围。

从材料学的角度看，磁性磨料是一种复合材料粉末，即铁基颗粒增强型复合材料粉末。它是由两种或两种以上的材料通过一定的复合工艺制成的多相材料，其性能在特定方面明显优于原材料。随着复合材料学的发展，磁性磨料的制备技术也得到了相应发展,其制备工艺有许多种，主要有烧结法、粘结法、复合镀层法等。

烧结法是目前磁性磨料制备最常用的方法。在日本，该方法已经成功地应用于工业化生产中。根据具体烧结条件的不同，它又分为常压烧结、热压烧结、激光烧结、微波烧结等。由于磁性磨料的加工性能和使用寿命,很大程度上决取于磨粒相与铁磁相的结合强度。烧结法制备的磁性磨料，在机械粉碎、筛分过程中有相当部分的磨料相与铁磁相分离,导致铁磁相与磨粒相结合强度降低，耐用度下降。

粘结法根据所选用粘结剂的不同分为无机粘结和有机粘结，是将一定比例、混合均匀的铁磁性粉末和磨料粉末用粘结剂粘结在一起，然后固化，再机械粉碎、筛选，制成不同粒度的磁性磨料粉末。粘结法制备的磁性磨料，由于不需要预先压制成块，不需要含有惰性气体的电炉、激光机等设备，因此该方法工艺简单，容易实现，成本较低。但组织疏松，结合差，密度低，热稳定性差，磨粒相容易脱落，寿命较短。且当温度较高时,粘结的磁性磨料使加工的表面成暗黑色,原有加工表面容易被污染损毁。

复合镀层法用复合电镀或复合化学镀的方法，将某种磨料颗粒均匀地夹杂到金属镀层中，而形成的特殊镀层即为复合镀层。将复合镀层工艺应用到磁性磨料的制备技术中，经过多年的发展，复合镀层法己成功地应用在不少科技领域中，但生产成本较高、批量生产难以实现、镀液处理不当还会造成环境污染。

反应铸造法其原理是在一定条件下，通过元素与元素或元素与化合物之间的化学反应，在肌体内原位合成一种或几种高强度的陶瓷增强相，在得到含有陶瓷增强相的合金后，再加热熔化并在高压下吹制成粉末。反应铸造法目前存在的问题是磁性磨料中陶瓷硬质磨料的含量低且其中的硬质磨料粒度也难于控制。

等离子喷涂法，是将铁基粉末和硬质磨料颗粒按一定比例预先混合均匀后，放置在等离子喷涂设备的原料粉末供料室中。在等离子喷射装置的真空室中，对两电极之间施加高频放电电压，由等离子发生器产生等离子体喷射火焰。将混合好的原料粉末同时不断地喷入到等离子火焰中，等离子火焰温度可达到5000~10000℃的高温，将原料粉末不断地熔化成微液滴，然后冷却、凝固成球形磁性磨料颗粒。该种方法虽然解决了铁基相与磨料相相容性差的问题，但该方法制备的磁性磨料由于受等离子火焰的高温作用，磨粒相的锋利切削刃被钝化，致使其研磨效率显著降低，其研磨能力甚至比不上其他简单方法制备的磁性磨料。

雾化快凝磁性磨料制备法（为本发明人所提出），是采用雾化快凝设备，在惰性气体的保护下，用含有硬质磨料的高压气流吹射下流过程中的熔融金属液流，金属液流被雾化后，形成含有硬质磨料颗粒的微小液滴，经快速冷却凝固，将原本相容性和润湿性极差的硬质磨料相和金属相强制性地结合在一起，从而制备出高性能的磁性磨料。该方法突破了铁磁性金属与硬质磨料之间相容性差的限制，将铁磁性金属与硬质陶瓷磨料强制性的结合在一起，制备出具有导磁率高、研磨能力强、粒度可控、结构强度高、结构形态呈球状、寿命长的高性能磁性磨料。目前该方法有希望成为低成本、大批量生产高性能磁性磨料的最有前途的方法。

为了实现在高压气流中混入硬质磨料，赵玉刚发明了“气雾化快凝磁性磨料制备送混粉器及送混粉控制方法”（ZL201110156047.3），并在实践中得到了应用，但该发明存在硬质磨料在高压气流中的流量难于精确控制的问题，导致磁性磨料中硬质磨料的含量难于精确控制，使得制备的磁性磨料性能不稳定。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明“混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器”的技术方案如下：

混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，其特征在于：包括螺旋送粉装置（14）、气管1（1）、气阀1（2）、气压表（3）、气管2（4）、磨料罐（5）、密封圈1（6）、磨料罐盖（7）、磨料罐装料口（8）、硬质磨料（9）、混粉管1（10）、混粉管2（11）、磨料罐出粉管（12）、三通管接头（13）、螺旋送器（14）；所述的螺旋送粉装置（14）包括：电动机接线端口（15）、密封桶（16）、螺旋输送管（17）、螺旋（18）、联轴器（19）、电动机（20）、密封桶盖（21）、密封圈2（22）。

所述的混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的螺旋送粉装置（14），其特征在于：螺旋输送管（17）通过焊接方式一端与密封桶（16）连接，另一端与混粉管2（11）连接，上部与磨料罐出粉管（12）连接，密封桶（16）的右端安装有密封桶盖（21），密封桶（16）与密封桶盖（21）通过螺纹连接，密封桶（16）与密封桶盖（21）之间有密封圈2（22），在密封桶（16）的左端内壁部位开有安装电动机（20）的止口，电动机（20）通过螺钉安装在密封桶（16）的左端内壁上，电动机（20）的轴从止口中伸出；螺旋（18）置于螺旋输送管（17）内部，螺旋（18）与电动机（20）通过联轴器（19）相连，电动机（20）带动螺旋（18）旋转。

所述的混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，其特征在于：磨料罐（5）其上部有磨料罐装料口（8），硬质磨料（9）通过磨料罐装料口（8）注入磨料罐（5）；磨料罐装料口（8）的上部安装有磨料罐盖（7），两者通过螺纹连接，在两者之间安装有密封圈1（6）；磨料罐（5）下部以焊接方式与磨料罐出粉管（12）连接；气管2（4）以焊接方式与磨料罐（5）右上部连接；惰性气体由气管1进入后，经气管2（4），再通过三通管接头（13）分为两路，一路进入磨料罐（5）的上腔，另一路进入混粉管2（11）。

所述的混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，其特征在于：磨料罐（5）腔体内部上下压力相等，硬质磨料（9）在重力的作用下通过磨料罐出粉管（12）进入螺旋输送管（17），混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的送粉速度与电动机（20）的转速成正比，控制电动机（20）的转速就可以控制混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的送粉速度。

所述的混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，其特征在于：混粉管1（10）右端与混粉管2（11）相连，左端与双喷嘴雾化装置（36）的低压射流喷嘴（34）相连；硬质磨料通过螺旋（18）旋转输出并进入混粉管2（11），在高压气体的作用下在混粉管2（11）内形成气固两相流；气固两相流经过混粉管1（10）进入双喷嘴雾化装置（36）的低压射流喷嘴（34）。

所述的混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器,其送混粉控制方法如下：

步骤一、按照磨料罐（5）的设计容量，按体积计量出规定体积的硬质磨料；将磨料罐（5）上部的磨料罐盖（7）打开，将计量好的硬质磨料采用漏斗灌入，然后旋紧磨料罐盖（7）；

步骤二、将气阀1（2）、电动机（20）、气阀2（25）置于关闭状态；

步骤三、调节气阀2（25）到最大开度，调节气阀1（2）开度的同时观察气压表（3）的显示压力，根据工艺要求将压力调节到规定值；

步骤四、根据工艺对硬质磨料的流量要求，控制电动机（20）到规定的旋转速度；

步骤五、在装置使用结束时，先关闭电动机（20），再关闭气阀2（25）和气阀1（2）；

所述的步骤三实现混粉气流的压力控制；所述的步骤四实现硬质磨料的流量控制。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.由于磨料罐（5）的上下腔压力相等，气压的大小对硬质磨料的流量不产生影响，硬质磨料流量大小仅受螺旋送粉装置（14）的控制，控制电动机（20）的转速可以实现硬质磨料流量的精确控制。

2.在混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的作用下，在混粉管2（11）和混粉管1（10）中，硬质磨料与高压气体充分混合，形成气固两相流，经气雾化快凝设备的低压射流喷嘴（34）喷出，噴向下流过程中的熔融金属液流，从而将硬质磨料颗粒注入下流过程中的熔融金属液流中。

3.调节混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的气压表（3）所处管道的压力，就可以控制气固两相流喷射的速度。

本发明混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，为实现磁性磨料中硬质磨料含量的精确控制提供了设备。

附图说明

图1是混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器结构示意图；

图2是螺旋送粉装置结构示意图；

图3是本发明混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器在双喷嘴送混粉气雾化装置中的安装位置示意图。

图1中标号：1-气管1、2-气阀1、3-气压表、4-气管2、5-磨料罐、6-密封圈1、7-磨料罐盖、8-磨料罐装料口、9-硬质磨料、10-混粉管1、11-混粉管2、12-磨料罐出粉管、13-三通管接头、14-螺旋送器。

图2中标号：15-电动机接线端口、16-密封桶、17-螺旋输送管、18-螺旋、19-联轴器、20-电动机、21-密封桶盖、22-密封圈2。

图3中标号：23-高压氮气瓶1、24-高压氮气瓶2、25-气阀2、26-气阀3、1-气管1、28-气站、29-气管3、30-混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器、31-熔融金属液、32-坩埚、33-金属液导流管、34-低压射流喷嘴、35-高压射流喷嘴、36-双喷嘴雾化装置。

具体实施方式

参见图1。在图1中包括螺旋送粉装置（14）、气管1（1）、气阀1（2）、气压表（3）、气管2（4）、磨料罐（5）、密封圈1（6）、磨料罐盖（7）、磨料罐装料口（8）、硬质磨料（9）、混粉管1（10）、混粉管2（11）、磨料罐出粉管（12）、三通管接头（13）、螺旋送器（14）；磨料罐（5）其上部有磨料罐装料口（8），硬质磨料（9）通过磨料罐装料口（8）注入磨料罐（5）；磨料罐装料口（8）的上部安装有磨料罐盖（7），两者通过螺纹连接，在两者之间安装有密封圈1（6）；磨料罐（5）下部以焊接方式与磨料罐出粉管（12）连接；气管2（4）以焊接方式与磨料罐（5）右上部连接；惰性气体由气管1进入后，经气管2（4），再通过三通管接头（13）分为两路，一路进入磨料罐（5）的上腔，另一路进入混粉管2（11）。

参见图2。在图2中包括：电动机接线端口（15）、密封桶（16）、螺旋输送管（17）、螺旋（18）、联轴器（19）、电动机（20）、密封桶盖（21）、密封圈2（22）；螺旋输送管（17）通过焊接方式一端与密封桶（16）连接，另一端与混粉管2（11）连接，上部与磨料罐出粉管（12）连接，密封桶（16）的右端安装有密封桶盖（21），密封桶（16）与密封桶盖（21）通过螺纹连接，密封桶（16）与密封桶盖（21）之间有密封圈2（22），在密封桶（16）的左端内壁部位开有安装电动机（20）的止口，电动机（20）通过螺钉安装在密封桶（16）的左端内壁上，电动机（20）的轴从止口中伸出；螺旋（18）置于螺旋输送管（17）内部，螺旋（18）与电动机（20）通过联轴器（19）相连，电动机（20）带动螺旋（18）旋转。

参见图3，配合参见图1。在图3中包括： 高压氮气瓶1（23）、高压氮气瓶2（24）、气阀2（25）、气阀3（26）、气管1（1）、气站（28）、气管3（29）、混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器（30）、熔融金属液（31）、坩埚（32）、金属液导流管（33）、低压射流喷嘴（34）、高压射流喷嘴（35）、双喷嘴雾化装置（36）。

参见图1，配合参见图2：磨料罐（5）腔体内部上下压力相等，硬质磨料（9）在重力的作用下通过磨料罐出粉管（12）进入螺旋输送管（17），混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的送粉速度与电动机（20）的转速成正比，控制电动机（20）的转速就可以控制混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的送粉速度。

参见图1，配合参见图2、图3：混粉管1（10）右端与混粉管2（11）相连，左端与双喷嘴雾化装置（36）的低压射流喷嘴（34）相连；硬质磨料通过螺旋（18）旋转输出并进入混粉管2（11），在高压气体的作用下在混粉管2（11）内形成气固两相流；气固两相流经过混粉管1（10）进入双喷嘴雾化装置（36）的低压射流喷嘴（34）。

Claims (4)

1.混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，其特征在于：包括螺旋送粉装置(14)、气管1(1)、气阀1(2)、气压表(3)、气管2(4)、磨料罐(5)、密封圈1(6)、磨料罐盖(7)、磨料罐装料口(8)、硬质磨料(9)、混粉管1(10)、混粉管2(11)、磨料罐出粉管(12)、三通管接头(13)、螺旋送粉装置(14)；所述的螺旋送粉装置(14)包括：电动机接线端口(15)、密封桶(16)、螺旋输送管(17)、螺旋(18)、联轴器(19)、电动机(20)、密封桶盖(21)、密封圈2(22)；螺旋送粉装置(14)的螺旋输送管(17)通过焊接方式一端与密封桶(16)连接，另一端与混粉管2(11)连接，上部与磨料罐出粉管(12)连接，密封桶(16)的右端安装有密封桶盖(21)，密封桶(16)与密封桶盖(21)通过螺纹连接，密封桶(16)与密封桶盖(21)之间有密封圈2(22)，在密封桶(16)的左端内壁部位开有安装电动机(20)的止口，电动机(20)通过螺钉安装在密封桶(16)的左端内壁上，电动机(20)的轴从止口中伸出；螺旋(18)置于螺旋输送管(17)内部，螺旋(18)的一端与电动机(20)通过联轴器(19)相连，螺旋(18)的另一端为自由端，电动机(20)带动螺旋(18)旋转；磨料罐(5)其上部有磨料罐装料口(8)，硬质磨料(9)通过磨料罐装料口(8)注入磨料罐(5)；磨料罐装料口(8)的上部安装有磨料罐盖(7)，两者通过螺纹连接，在两者之间安装有密封圈1(6)；磨料罐(5)下部以焊接方式与磨料罐出粉管(12)连接；气管2(4)以焊接方式与磨料罐(5)右上部连接；惰性气体由气管1进入后，通过三通管接头(13)分为两路，一路经气管2(4)进入磨料罐(5)的上腔，另一路进入混粉管2(11)；磨料罐(5)腔体内部上下压力相等，硬质磨料(9)在重力的作用下通过磨料罐出粉管(12)进入螺旋输送管(17)，混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的送粉速度与电动机(20)的转速成正比，控制电动机(20)的转速就可以控制混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的送粉速度。

2.根据权利要求1所述的混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，其特征在于：混粉管1(10)右端与混粉管2(11)相连，左端与双喷嘴雾化装置(36)的低压射流喷嘴(34)相连；硬质磨料通过螺旋(18)旋转输出并进入混粉管2(11)，在高压气体的作用下在混粉管2(11)内形成气固两相流；气固两相流经过混粉管1(10)进入双喷嘴雾化装置(36)的低压射流喷嘴(34)。

3.根据权利要求1所述的混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，其特征在于：

在混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的作用下，在混粉管2(11)和混粉管1(10)中，硬质磨料与高压气体充分混合，形成气固两相流，经气雾化快凝设备的低压射流喷嘴(34)喷出，喷向下流过程中的熔融金属液流，从而将硬质磨料颗粒注入下流过程中的熔融金属液流中；调节混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器的气压表(3)所处管道的压力，就可以控制气固两相流喷射的速度。

4.根据权利要求1所述的混粉气雾化磁性磨料制备用螺旋自动精确送混粉器，其特征在于：送混粉控制步骤如下：

步骤一：按照磨料罐(5)的设计容量，按体积计量出规定体积的硬质磨料；将磨料罐(5)上部的磨料罐盖(7)打开，将计量好的硬质磨料采用漏斗灌入，然后旋紧磨料罐盖(7)；

步骤二：将气阀1(2)、电动机(20)、气阀2(25)置于关闭状态；

步骤三：调节气阀2(25)到最大开度，调节气阀1(2)开度的同时观察气压表(3)的显示压力，根据工艺要求将压力调节到规定值；

步骤四：根据工艺对硬质磨料的流量要求，控制电动机(20)到规定的旋转速度；

步骤五：在装置使用结束时，先关闭电动机(20)，再关闭气阀2(25)和气阀1(2)；

所述的步骤三实现混粉气流的压力控制，步骤四实现硬质磨料的流量控制。