CN105798298A - 一种粉床增材制造的磁性面铺层系统 - Google Patents

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范长超
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Abstract

一种粉床增材制造的磁性面铺层系统,包括成形工作台面,工作台面下方设有一个供粉缸和一个成形缸,工作台面上方通过连接板连接有桁架机构,桁架机构上方配置有滑轨,滑轨和滑块配合,滑块连接有导杆,导杆底部连接有磁性压粉板,磁性压粉板上连接有电磁铁,通过电磁铁控制磁性压粉板是否带有磁性,滑块由连接在滑轨端部的步进电机控制,由于采用磁性吸引力的方式,达到提高零件致密度的效果;由于在完成压粉后,磁性压粉板可以对每一层粉末及下面的成形件进行预热,避免成形过程中因温度场不均匀而造成的残余应力以及翘曲变形等现象;由于移动式的磁性面铺层可以快速的完成铺粉过程,且实现精确控制铺粉量,提高了生产效率。

Description

一种粉床増材制造的磁性面铺层系统
技术领域
[0001]本发明涉及增材制造领域,特别涉及一种粉床增材制造的磁性面铺层系统。
背景技术
[0002]粉床增材制造技术中,成形质量的好坏与铺粉质量和预热效果密切相关,目前市场上的粉床增材制造设备,有些是对成形区域的最底层进行预热,但是随着成形层数的增加,预热效果将越来越不显著;还有的设备是对供粉缸进行了预热,但是成形区域并没有特别显著的改善。而且预热时间较长,影响整个加工过程的效率,因此在成形金属零件过程中具有一定的局限性。
[0003]同时在现有技术中,铺粉装置通常采用辊筒或刮板,辊筒铺粉时,棍子相对于粉末表面有旋转运动,容易产生静电吸附而发生粘粉现象,导致铺粉工作面厚薄不一;刮板铺粉可以弥补辊筒的缺陷,但是由于粉末流动的局限性,铺粉效果并不足够致密,颗粒之间通常留有间隙,从而容易造成成形后的零件致密性差,而且在成形过程中,成形件表面有所凸起时,会对刮板有所损坏,从而影响铺粉效果,同时刮板损坏需要经常进行更换,费时费力增加成本。
发明内容
[0004]为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种粉床增材制造的磁性面铺层系统,实现均匀致密的铺粉,且同时对每层粉末进行快速高效率预热,铺粉过程快、速高效。
[0005]为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0006] —种粉床增材制造的磁性面铺层系统,包括成形工作台面I,工作台面I下方设有一个供粉缸2和一个成形缸3,工作台面I上方通过连接板4连接有桁架机构5,桁架机构5上方配置有滑轨8,滑轨8和滑块10配合,滑块10连接有导杆11,导杆11底部连接有磁性压粉板9,磁性压粉板9上连接有电磁铁12,通过电磁铁12控制磁性压粉板9是否带有磁性,滑块10由连接在滑轨8端部的步进电机7控制。
[0007]所述的磁性压粉板9的磁性压粉板金属本体9c内嵌有陶瓷板9a和电阻丝%,陶瓷板9a位于电阻丝9b的上方。
[0008]所述的一种粉床增材制造的磁性面铺层系统的快速成形方法,包括以下步骤:
[0009]步骤一:将带磁性粉末放置在供粉缸2内,使电磁铁12处于接通状态,磁性压粉板9带有磁性,使带磁性粉末能够紧紧的吸附于磁性压粉板9的下表面;
[0010]步骤二:磁性压粉板9移动至供粉缸2上方,将带磁性粉末吸附在磁性压粉板9上,然后利用滑块10和导轨11将磁性压粉板9向上移动,后通过步进电机7和滑轨8将磁性压粉板9移动至成形缸3的正上方,进而向下移动,将带磁性粉末铺放在成形件表面后,继续向下移动将带磁性粉末进行压实;
[0011]步骤三:使电磁铁12处于断开状态,给磁性压粉板9内嵌的电阻丝9b通电,对磁性压粉板9进行加热,通过热传导对压实的粉末及成形件进行预热;
[0012]步骤四:将磁性压粉板9移回起始处,热源对铺设压实好的一层粉末进行扫描熔化成形;
[0013]步骤五:供粉缸2向上移动一定层厚的距离,成形缸3向下移动一个层厚的距离;
[0014] 步骤六:重复上述步骤二到步骤五,逐层循环往复,最终成形出整个零件。
[0015]所述的一种粉床增材制造的磁性面铺层系统的快速成形方法在惰性气体环境下或真空环境下进行。
[0016] 所述的步骤三中预热后通过温度传感器进行温度测量,达到设定温度后,将预热关闭,其中温度传感器采用薄片状贴附于磁性压粉板9的下表面。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]由于采用磁性吸引力的方式,可以将带磁性粉末紧密的吸附在磁性压粉板上,从而将粉末压实于成形件表面,达到提高零件致密度的效果;由于在完成压粉后,磁性压粉板可以对每一层粉末及下面的成形件进行预热,这样能够实现对成形区域的每一层铺粉成形面及下面的成形件进行有效的预热,进而避免成形过程中因温度场不均匀而造成的残余应力以及翘曲变形等现象;由于移动式的磁性面铺层系统相较于传统的刮板或辊筒式铺粉方式速度快,移动过程不必考虑粉末的流动性,因此可以快速的完成铺粉过程,且可以实现精确控制铺粉量,提高了生产效率。
附图说明
[0019]图1是本发明系统的结构示意图。
[0020]图2是本发明系统中磁性压粉板的剖视图。
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0022]参照图1,一种粉床增材制造的磁性面铺层系统,包括成形工作台面I,工作台面I下方设有一个供粉缸2和一个成形缸3,工作台面I上方通过连接板4连接有桁架机构5,连接板4和桁架机构5之间连接有肋板6,桁架机构5上方连接有滑轨8,滑轨8和滑块10配合,滑块10连接有导杆11,导杆11底部连接有磁性压粉板9,滑块10和导杆11实现磁性压粉板9进行上下移动,磁性压粉板9上连接有电磁铁12,通过电磁铁12控制磁性压粉板9是否带有磁性,滑块10由连接在滑轨8端部的步进电机7控制,实现磁性压粉板9进行左右移动。
[0023]参照图2,所述的磁性压粉板9的磁性压粉板金属本体9c内嵌有陶瓷板9a和电阻丝%,陶瓷板9a位于电阻丝9b的上方,磁性压粉板金属本体9c以便电磁铁9可以控制使其带有磁性,陶瓷板9a防止电阻丝9b加热后热量向上传导至其他机械部分,引起损坏,电阻丝9b加热后,通过磁性压粉板9的下表面,将热量热传导至粉末与其下面的成形件。
[0024]所述的一种粉床增材制造的磁性面铺层系统的快速成形方法,包括以下步骤:
[0025]步骤一:将带磁性粉末放置在供粉缸2内,使电磁铁12处于接通状态,磁性压粉板9带有磁性,使带磁性粉末能够紧紧的吸附于磁性压粉板9的下表面;
[0026]步骤二:磁性压粉板9移动至供粉缸2上方,将带磁性粉末吸附在磁性压粉板9上,然后利用滑块10和导轨11将磁性压粉板9向上移动,后通过步进电机7和滑轨8将磁性压粉板9移动至成形缸3的正上方,进而向下移动,将带磁性粉末铺放在成形件表面后,继续向下移动将带磁性粉末进行压实;
[0027]步骤三:使电磁铁12处于断开状态,给磁性压粉板9内嵌的电阻丝9b通电,对磁性压粉板9进行加热,通过热传导对压实的粉末及成形件进行预热;
[0028]步骤四:将磁性压粉板9移回起始处,热源对铺设压实好的一层粉末进行扫描熔化成形;
[0029]步骤五:供粉缸2向上移动一定层厚的距离,成形缸3向下移动一个层厚的距离;
[0030] 步骤六:重复上述步骤二到步骤五,逐层循环往复,最终成形出整个零件。

Claims (5)

1.一种粉床增材制造的磁性面铺层系统,包括成形工作台面(I),工作台面(I)下方设有一个供粉缸(2)和一个成形缸(3),其特征在于:工作台面(I)上方通过连接板(4)连接有桁架机构(5),桁架机构(5)上方配置有滑轨(8),滑轨(8)和滑块(10)配合,滑块(10)连接有导杆(11),导杆(11)底部连接有磁性压粉板(9),磁性压粉板(9)上连接有电磁铁(12),通过电磁铁(12)控制磁性压粉板(9)是否带有磁性,滑块(10)由连接在滑轨(8)端部的步进电机(7)控制。
2.根据权利要求1所述的一种粉床增材制造的磁性面铺层系统,其特征在于:所述的磁性压粉板(9)的磁性压粉板金属本体(9c)内嵌有陶瓷板(9a)和电阻丝(9b),陶瓷板(9a)位于电阻丝(9b)的上方。
3.根据权利要求1所述的所述的一种粉床增材制造的磁性面铺层系统的快速成形方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤一:将带磁性粉末放置在供粉缸(2)内,使电磁铁(12)处于接通状态,磁性压粉板(9)带有磁性,使带磁性粉末能够紧紧的吸附于磁性压粉板(9)的下表面; 步骤二:磁性压粉板(9)移动至供粉缸(2)上方,将带磁性粉末吸附在磁性压粉板(9)上,然后利用滑块(10)和导轨(11)将磁性压粉板(9)向上移动,后通过步进电机(7)和滑轨(8)将磁性压粉板(9)移动至成形缸(3)的正上方,进而向下移动,将带磁性粉末铺放在成形件表面后,继续向下移动将带磁性粉末进行压实; 步骤三:使电磁铁(12)处于断开状态,给磁性压粉板(9)内嵌的电阻丝(9b)通电,对磁性压粉板(9)进行加热,通过热传导对压实的粉末及成形件进行预热;步骤四:将磁性压粉板(9)移回起始处,热源对铺设压实好的一层粉末进行扫描熔化成形; 步骤五:供粉缸(2)向上移动一定层厚的距离,成形缸(3)向下移动一个层厚的距离; 步骤六:重复上述步骤二到步骤五,逐层循环往复,最终成形出整个零件。
4.根据权利要求3所述的所述的一种粉床增材制造的磁性面铺层系统的快速成形方法,其特征在于:所述的一种粉床增材制造的磁性面铺层系统的快速成形方法在惰性气体环境下或真空环境下进行。
5.根据权利要求3所述的所述的一种粉床增材制造的磁性面铺层系统的快速成形方法,其特征在于:所述的步骤三中预热后通过温度传感器进行温度测量,达到设定温度后,将预热关闭,其中温度传感器采用薄片状贴附于磁性压粉板(9)的下表面。
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