CN103978211B - 异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置。包括一个铺粉装置，所述铺粉装置上设置有能够沿水平固定导轨往复运动的刮板和多个铺粉槽；一个粉末回收装置，所述的粉末回收装置设置有一个吸附罩，可移动至成型缸上方进行吸附和离开成型缸上方区域避免干扰激光束熔化成型；所述的吸附罩上端连接有粉末回收管道，通过开合挡板的控制，未固化的粉末会被吸附并回收到指定的回收箱。本发明是将一种材料固化并清除干净未固化的粉末后，再铺设另一种材料进行固化和吸附，直至本层截面全部成型；通过逐层逐材固化并吸附，不断堆积叠加形成异质零件。本发明适用于异质零件的选区激光熔化成型，模型的成型材料可任意组合。
Description
技术领域
本发明涉及3D快速成型领域，尤其涉及一种异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置。
背景技术
选区激光熔化技术(SLM)是由德国Frauhofer研究所于1885年最早提出，在金属粉末选择性激光烧结(SLS)基础上发展起来的。2002年该研究所在选区激光熔化技术方面取得巨大成功，可一次性地直接制造出完全致密性的零件。
金属零件激光快速成型技术以高功率或高亮度激光为热源，逐层熔化金属粉末或丝材，直接制造出任意复杂形状的零件。以SLM为代表，粉末材料预先铺展在沉积区域，其层厚一般为9～90μm，利用高功率或高亮度激光按照预先规划的扫描路径轨迹逐层熔化金属粉末，直接成形出零件。基于粉末床的增材制造(SLM)，无需任何粘结剂，由3D模型直接成形出与锻件性能相当的任意复杂结构零件，其零件表面光整即可使用。
工程应用中，很多零件不同部位力学性能要求不一，需要应用梯度功能材料，即一个零部件的不同部位使用不同材料，这用一般的方法是难以实现的；目前的SLM用同种材料也不足以胜任。解决方案之一就是多材料的快速成型制造。这种工艺打印出的产品，无需再组装；能制造出其他方法不可能做出的新混合材料和新元件，更加适应新的设计规则。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供了一种异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置，其能有效解决普通铺粉方式下异质材料容易混合，分离回收困难的问题。
为了实现上述目的，本发明针对异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置采用如下设计方案：
异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置，该装置包括：
一个铺粉装置，所述铺粉装置上沿水平方向设置有一对固定导轨，导轨上设有能够沿导轨往复运动的刮板和多个铺粉槽，所述的多个铺粉槽，每个铺粉槽底部设有开口，并连接有控制所述开口开合的电气装置；
多个铺粉槽可移动至成型缸上方提供所需的粉末，所述成型缸内部设有支撑板，所述支撑板可在传动部件传动下沿竖直方向移动；
一个粉末回收装置，所述的粉末回收装置设置有一个吸附罩，所述的吸附罩上设有能实现水平和竖直两个方向运动的连杆机构，吸附罩上端设有开口，通过此开口连接回收管，所述的回收管另一端设有分流管，回收管和分流管交汇处设有开合挡板，每个分流管连通一个回收箱，所述的回收箱放置于固定底座上，每个回收箱侧壁设有开口，开口处设有隔离网并连接吸附管，所述吸附管另一端依次连接有电磁阀和真空泵。
为实现上述目的，本发明异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置的使用方法采用如下技术方案：
1)将模型的制造分层信息输入计算机中；
2)刮板和多个铺粉槽沿导轨移动，根据需要打开某一铺粉槽的开口进行铺粉，将材料粉末平铺在支撑板上；
3)激光按照零件的截面轮廓信息开始扫描，将材料粉末熔化，形成单层截面；
4)扫描结束后，将吸附罩移至成型缸的上方，同时开启真空泵，挡板和电磁阀调节到相应的通道位置，将未熔化的粉末通过回收管和分流管吸附到相应的回收箱中，吸附完成后，吸附罩在连杆机构的作用下移离成型缸上方区域；
5)判断单层截面是否已完成，若已完成，传动部件驱动支撑板下降一个层厚的高度，否则执行上述步骤2)～4)直到单层截面加工完成；
6)判断成型件是否已完成，若已完成，取出成型件，否则继续重复进行上述步骤2)～5)直到成型件加工完成。
本发明与现有技术相比，有如下优点和有益效果：
1、本发明成型材料不再单一，可成型材料为任意组合的模型；对于不同结构由不同材料组成或同一结构由不同材料组成的模型均可实现。
2、本发明通过逐层吸附，未固化的粉末通过吸附管道清除并回收，基本无粉末泄露和浪费问题。
3、本发明中异质粉末分别熔化，成型精度得到了保证，且粉末之间没有接触不会出现混合问题。
附图说明
图1为异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置示意图
图中：1、铺粉槽，2、刮板，3、导轨，4、成型缸，5、支撑板，6、传动部件，7、真空泵，8、电磁阀，9、固定底座，10、回收箱，11、吸附管，12、隔离网，13、连接口，14、分流管，15、开合档板，16、回收管，17、连杆机构，18、吸附罩
图2为异质材料选区激光熔化的工作流程示意图
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示是本发明较佳实施例的两种材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置示意图，本发明的装置包括：
铺粉装置上沿水平方向设置有一对固定导轨3，导轨3上设有能够沿导轨往复运动的刮板2和两个铺粉槽1，铺粉槽1底部设有狭长的开口，通过电气装置分别控制开口的开合。
铺粉槽1可移动至成型缸4上方提供所需的粉末，所述成型缸4内部设有支撑板5；所述支撑板5可在传动部件6传动下沿竖直方向移动。
粉末回收装置设置有一个吸附罩18，吸附罩18在连杆机构17的驱动下，可移动至成型缸4的上方进行吸附；吸附完成后，离开成型缸4上方区域避免干扰激光束熔化成型。
吸附罩18的上端设有开口，通过此开口连接回收管16，所述的回收管16另一端设有两个分流管14，回收管16和分流管14交汇处设有开合挡板15，通过挡板15的开合控制粉末的流向。
分流管14连通回收箱10，所述的两个回收箱10放置于固定底座9上，回收箱10的侧壁设有开口13，开口13处设有隔离网12并连接吸附管11，所述吸附管11另一端依次连接有电磁阀8和真空泵7。
真空泵7旋转，未被烧结的粉末由于吸附罩18上下的压强差，通过回收管16和分流管14进入相应的回收箱10。
如图2所示，根据本发明较佳实施例的两种材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置的使用方法，其具体加工过程如下：
1)将模型的制造分层信息输入计算机中；
2)刮板2和两个铺粉槽1沿导轨移动，根据需要打开其中一个铺粉槽1的开口进行铺粉，将材料粉末平铺在支撑板5上；
3)激光按照零件的截面轮廓信息开始扫描，将材料粉末熔化，形成第i种粉末的单层截面；
4)扫描结束后，将吸附罩18移至成型缸4的上方，同时开启真空泵7，挡板15和电磁阀8调节到相应的通道位置，将未熔化的粉末通过回收管16和分流管14吸附到相应的回收箱10中，吸附完成后，吸附罩18在连杆机构17的作用下移离成型缸4上方区域；
5)判断单层截面是否已完成，若已完成，传动部件6驱动支撑板5下降一个层厚的高度，否则执行上述步骤2)～4)直到单层截面加工完成；
6)判断成型件是否已完成，若已完成，取出成型件，否则继续重复进行上述步骤2)～5)直到成型件加工完成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置，其特征在于，该装置包括：
一个铺粉装置，所述铺粉装置上沿水平方向设置有一对固定导轨(3)，导轨(3)上设有能够沿导轨往复运动的刮板(2)和多个铺粉槽(1)，每个铺粉槽(1)底部设有开口，并连接有控制所述开口开合的电气装置；
多个铺粉槽(1)可移动至成型缸(4)上方提供所需的粉末，所述成型缸(4)内设有支撑板(5)，所述支撑板(5)可在传动部件(6)传动下沿竖直方向移动；
一个粉末回收装置，所述的粉末回收装置设置有一个吸附罩(18)，所述的吸附罩(18)上设有能实现水平和竖直两个方向运动的连杆机构(17)，吸附罩(18)上端设有开口，通过此开口连接粉末回收管(16)，所述的回收管(16)另一端设有分流管(14)，回收管(16)和分流管(14)交汇处设有开合挡板(15)，每个分流管(14)连通一个回收箱(10)，所述的回收箱(10)放置于固定底座(9)上，每个回收箱(10)侧壁设有开口(13)，开口(13)处设有隔离网(12)并连接吸附管(11)，所述吸附管(11)另一端依次连接有电磁阀(8)和真空泵(7)。
2.根据权利要求1所述的异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置，其特征在于：铺粉槽(1)有两个及以上，每个铺粉槽(1)装载的粉末材料各不相同，根据所需粉末材料种类的多少来增减铺粉槽(1)的数目。
3.根据权利要求2所述的异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置，其特征在于：每个铺粉槽(1)的底部设有开口，而控制所述开口开合的电气装置是相互独立的。
4.根据权利要求1所述的异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置，其特征在于：吸附罩(18)在连杆机构(17)的驱动下，可移动至成型缸(4)的上方进行吸附；吸附完成后，离开成型缸(4)上方区域避免干扰激光束熔化成型。
5.根据权利要求1所述的异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置，其特征在于：回收箱(10)放置于固定底座(9)上，为可拆式装置，回收箱(10)的数目与铺粉槽(1)的数目一致。
6.根据权利要求1至5所述的异质材料选区激光熔化的铺粉及粉末回收装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将模型的制造分层信息输入计算机中；
2)刮板(2)和多个铺粉槽(1)沿导轨(3)移动，根据需要打开某一铺粉槽(1)的开口进行铺粉，将材料粉末平铺在支撑板(5)上；
3)激光按照零件的截面轮廓信息开始扫描，将材料粉末熔化，形成单层截面；
4)扫描结束后，将吸附罩(18)移至成型缸(4)的上方，同时开启真空泵(7)，挡板(15)和电磁阀(8)调节到相应的通道位置，将未熔化的粉末通过回收管(16)和分流管(14)吸附到相应的回收箱(10)中，吸附完成后，吸附罩(18)在连杆机构(17)的作用下移离成型缸(4)上方区域；
5)判断单层截面是否已完成，若已完成，传动部件(6)驱动支撑板(5)下降一个层厚的高度，否则执行上述步骤2)～4)直到单层截面加工完成；
6)判断成型件是否已完成，若已完成，取出成型件，否则继续重复进行上述步骤2)～5)直到成型件加工完成。
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