超聲波振動篩在鈦合金粉末處理中的應用方案

作者：新鄉市高服機械股份有限公司來源：http://m.zhangyuhang.cn/ 發布時間：2025-06-24

導讀：在材料加工領域，鈦合金粉末因其獨特的性能，如高強度、較密度、良好的耐腐蝕性等，在航空航天、醫療、化工等行業得到了廣泛應用。然而，鈦合金粉末的生產和處理過程中，面臨著篩分難題，傳統篩分設備易出現篩網堵塞、篩分效率低等問題。超聲波振動篩作為一種先進的篩分設備，能夠有效解決這些問題，提升鈦合金粉末的質量和生產效率。本方案將詳細介紹超聲波振動篩在鈦合金粉末處理中的應用。二、鈦合金粉末特性及篩分挑戰（一）特

鈦合金粉末

在材料加工領域，鈦合金粉末因其獨特的性能，如高強度、較密度、良好的耐腐蝕性等，在航空航天、醫療、化工等行業得到了廣泛應用。然而，鈦合金粉末的生產和處理過程中，面臨著篩分難題，傳統篩分設備易出現篩網堵塞、篩分效率低等問題。超聲波振動篩作為一種先進的篩分設備，能夠有效解決這些問題，提升鈦合金粉末的質量和生產效率。本方案將詳細介紹超聲波振動篩在鈦合金粉末處理中的應用。
二、鈦合金粉末特性及篩分挑戰
（一）特性
鈦合金粉末具有粒度分布較廣、形狀不規則、表面能較高等特點。以 TC4 鈦合金粉末為例，其是將冶煉合格的鈦合金液態金屬采用霧化、旋轉電極或真空減壓霧化成粉，經后續加工制成。不同制備工藝得到的粉末在粒度、球形度等方面存在差異，如等離子旋轉電極法（PREP）制備的粉末純凈度及致密度高，但粒度分布范圍窄；電極感應熔煉氣體霧化法（EIGA）制備的粉末中衛星粉及表面粗糙顆粒較多。
（二）篩分挑戰
網孔堵塞：鈦合金粉末由于表面能高，容易相互吸附團聚，在篩分過程中極易堵塞篩網網孔，導致篩分效率急劇下降，甚至無法正常篩分。
篩分精度難以保證：傳統篩分設備難以精細化控制粉末粒度分級，對于一些對粒度要求極為嚴格的應用場景，如 3D 打印鈦合金粉末（通常鋪粉厚度 30－60μm，薄可達 20μm），難以滿足需求。
產量受限：因篩網堵塞和篩分效率低，使得單位時間內處理的鈦合金粉末量少，無法滿足大規模生產的需求。
三、超聲波振動篩介紹
（一）工作原理
超聲波振動篩由超聲波發生器、換能器、共振環等部分組成。超聲波發生器產生高頻電振蕩，通過換能器將其轉換為高頻超聲波，傳遞至共振環，使共振環產生共振，并將振動均勻傳輸至篩面。此時，篩網上的物料在做低頻三次元振動的同時，疊加上超聲波振動。物料所受加速度較大，有效解決物料對篩網的吸附問題，使其快速過網，實現效率高篩分和清網。
（二）結構組成
超聲波諧振電源：一般為 38KHz 高頻大功率超聲波諧振電源，內置微電腦芯片，可根據超聲波的不同狀態進行全程數字頻率自動跟蹤，無需人工調整，操作簡便，長時間工作振蕩器發熱量低，工作狀態穩定。
高頻連接線：用于連接超聲波振蕩器與超聲波諧振電源。
連接器：多采用航空連接插件，確保連接的穩定性和可靠性。
振蕩器：作為高性能超聲波轉換器件，實現電能到機械能的轉換。
超聲波網架：由外網架與共振環組成，負責將超聲波振動傳遞至篩面。
篩網：根據不同篩分需求，適用于 10 目～635 目。
（三）優勢
良好的篩分精度和效率：相比傳統振動篩，篩分精度可提高 1—70%，產量可提高 0.5—10 倍，能有效實現高精度篩分，精細化控制鈦合金粉末粒度。
有效防止篩網堵塞：通過超聲波振動，使物料始終保持懸浮狀態，減小粘附、摩擦、平降、楔入等堵網因素，對于難篩分的鈦合金粉末，也幾乎不會堵塞網孔。
保障物料特性不變：在篩分過程中，不會對鈦合金粉末的物理化學性質產生影響，確保粉末原有特性。
操作簡便，維護方便：數字信號輸入，實現頻率自動跟蹤；換能器與篩網采用螺扣連接，便于拆裝、清潔；分離式結構，具有共振環，效果好且篩網壽命長。
四、超聲波振動篩在鈦合金粉末處理中的應用流程
（一）篩分前準備
設備選型：根據所需處理的鈦合金粉末產量、目標篩分精度等，選擇合適型號和規格的超聲波振動篩。例如，對于大規模生產且對粒度要求較高的 3D 打印鈦合金粉末篩分，可選用處理能力較大、篩分精度高的設備。
篩網選擇：依據鈦合金粉末的粒度范圍，選擇合適目數的篩網。如對于 3D 打印鈦合金粉末篩分，若需篩出 45 微米的精細粉末，可選擇對應目數的篩網。
檢查設備：檢查超聲波振動篩的各部件是否完好，如電源連接是否正常、篩網有無破損、各連接部位是否牢固等；同時，檢查超聲波發生器、換能器等關鍵部件的性能。
（二）篩分過程
上料：將待篩分的鈦合金粉末通過合適的上料裝置，均勻輸送至超聲波振動篩的進料口。可采用自動給料模塊，如在物料推進振動器的作用下，控制粉末以給定速度（如 20kg / 小時）向前推進，流到篩粉機中心。
篩分：開啟超聲波振動篩和超聲波發生器，設備開始工作。篩網在低頻振動和高頻超聲振動的共同作用下，對鈦合金粉末進行篩分。大顆粒物料在篩面上做螺旋漸開運動，從出料口排出；符合粒度要求的細粉則通過篩網落下，收集至相應的集料裝置中。
過程監控：在篩分過程中，實時監測設備運行狀態，包括超聲波振動頻率、篩網振動情況、物料篩分效果等。同時，可通過給料監測口觀察給料是否順暢、均勻。
（三）篩分后處理
收集成品：將通過篩網得到的符合粒度要求的鈦合金粉末成品，收集至專門的儲存容器中，做好標識，以便后續使用或進一步加工。
清理設備：篩分完成后，及時清理超聲波振動篩，去除篩網和設備內部殘留的粉末。由于換能器與篩網采用螺扣連接，便于拆裝，可將篩網拆下進行徹底清潔，防止物料殘留影響下次篩分效果。
五、投資與效益分析
（一）投資成本
設備采購費用：根據設備型號、規格及品牌不同，超聲波振動篩的采購成本有所差異，一般在數萬元至數十萬元不等。
配套設施費用：包括上料裝置、集料裝置、電源等配套設施的采購和安裝費用。
維護成本：主要為設備定期維護、零部件更換等費用，由于超聲波振動篩結構相對簡單，維護方便，維護成本相對較低。
（二）效益分析
提高產品質量：通過高精度篩分，確保鈦合金粉末粒度符合嚴格要求，提高產品質量，滿足應用場景需求，提升產品市場競爭力，可實現產品附加值提升。
提升生產效率：相比傳統篩分設備，超聲波振動篩篩分效率大幅提高，單位時間內可處理更多的鈦合金粉末，增加產量，滿足大規模生產需求，從而帶來更多的經濟效益。
降低生產成本：有效防止篩網堵塞，減少篩網更換頻率，降低耗材成本；同時，設備維護成本低，進一步降低了總體生產成本。

超聲波振動篩憑借其獨特的工作原理和顯著優勢，能夠有效解決鈦合金粉末篩分過程中的諸多難題，如篩網堵塞、篩分精度低、產量受限等。通過合理的應用流程設計和實際案例驗證，其在提升鈦合金粉末質量、提高生產效率、降低生產成本等方面具有巨大潛力。在當前鈦合金粉末應用日益廣泛、市場需求不斷增長的背景下，引入超聲波振動篩進行鈦合金粉末處理，將為相關企業帶來顯著的經濟效益和市場競爭優勢，值得在行業內推廣應用。