CN107812945A - 金属粉末预热装置及带金属粉末预热装置的3d打印设备 - Google Patents

金属粉末预热装置及带金属粉末预热装置的3d打印设备 Download PDF

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Abstract

本发明的金属粉末预热装置,其设置于料箱,所述料箱设置在3D打印设备上,该金属粉末预热装置具有:测量传感器,该测量传感器设置在所述料箱的内部;工控机,所述工控机接收所述测量传感器的测量结果,根据该测量结果向所述温调控制器发出控制信号;以及加热器组件,该加热器组件包括:加热器,设置在所述料箱的外壁上;温度传感器,该温度传感器设置于所述加热器并对所述加热器的加热温度进行测量;温调控制器,该温调控制器根据所述工控机发出的控制信号和所述温度传感器测量的加热温度进行控制。根据本发明,可以有效缓解粉末烧结成型过程中因零件各部位温度梯度大导致热应力大、热变形大的问题。

Description

金属粉末预热装置及带金属粉末预热装置的3D打印设备
技术领域
本发明涉及金属增材制造领域,尤其涉及一种用于3D打印设备的金属粉末预热装置、以及具有该金属粉末预热装置的3D打印设备。
背景技术
在金属增材制造领域中,钛合金、铝合金及其他高温合金粉末烧结成型过程中容易因零件各部位温度梯度大导致热应力、热变形大,进而造成零件成型困难、成型形状精度差等问题,该现状是目前3D打印行业内普遍面临的技术难点之一。成型热应力、热变形大往往导致复杂形状零件3D打印成型效果不高,而通过工艺上控制热变形不仅工序繁杂而且效率低,模型约束多、材料浪费大,同时并未从根源上解决该问题。
发明要解决的问题:
为解决在3D打印领域中,钛合金、铝合金及其他高温合金粉末烧结成型过程中容易因零件各部位温度梯度大导致热应力大、热变形大,进而造成零件成型困难、成型形状精度差等问题,本发明技术人员做了深入的研究和开发。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种金属粉末预热装置及带金属粉末预热装置的3D打印设备,其可以有效降低金属粉末成型过程中零件各部位温度梯度差异,从而有效地缓解粉末烧结成型过程中因零件各部位温度梯度大导致热应力大、热变形大的问题。
本发明第一技术方案的金属粉末预热装置,其设置于料箱,所述料箱设置在3D打印设备上,该金属粉末预热装置具有:测量传感器,该测量传感器设置在所述料箱的内部;工控机,所述工控机接收所述测量传感器的测量结果,根据该测量结果向所述温调控制器发出控制信号;以及加热器组件,该加热器组件包括:加热器,设置在所述料箱的外壁上;温度传感器,该温度传感器设置于所述加热器并对所述加热器的加热温度进行测量;温调控制器,该温调控制器根据所述工控机发出的控制信号和所述温度传感器测量的加热温度进行控制。
可选的,上述金属粉末预热装置中,所述测量传感器是物位计,该物位计还包括对其所测量的结果进行处理后传输给工控机的处理模块。
可选的,上述金属粉末预热装置中,所述温调控制器的预设温度为80℃。
可选的,上述金属粉末预热装置中,所述加热器是电加热器。
可选的,上述金属粉末预热装置中,所述物位计垂直设置于所述料箱内。
本发明第二技术方案的带金属粉末预热装置的3D打印设备,该3D打印设备具有料箱,其中,所述金属粉末预热装置设置于所述料箱,其具有:测量传感器,该测量传感器设置在所述料箱的内部;工控机,所述工控机接收所述测量传感器的测量结果,根据该测量结果向所述温调控制器发出控制信号;以及加热器组件,该加热器组件包括:加热器,设置在所述料箱的外壁上;温度传感器,该温度传感器设置于所述加热器并对所述加热器的加热温度进行测量;温调控制器,该温调控制器根据所述工控机发出的控制信号和所述温度传感器测量的加热温度进行控制。
可选的,上述带金属粉末预热装置的3D打印设备中,所述测量传感器是物位计,该物位计还包括对其所测量的结果进行处理后传输给工控机的处理模块。
可选的,上述带金属粉末预热装置的3D打印设备中,所述温调控制器的预设温度为80℃。
可选的,上述带金属粉末预热装置的3D打印设备中,所述加热器是电加热器。
可选的,上述带金属粉末预热装置的3D打印设备中,所述物位计垂直设置于所述料箱内。
发明效果:
根据以上说明,本发明提出一种金属粉末预热装置及带金属粉末预热装置的3D打印设备,采用加热装置对料箱内粉末进行预热的方法,方案简易实用可靠,可以有效降低金属粉末成型过程中零件各部位温度梯度差异,从而有效地缓解粉末烧结成型过程中因零件各部位温度梯度大导致热应力大、热变形大造成的零件成型困难、成型形状精度差的缺点,实现复杂零件高精度打印成型。
附图说明
图1是本发明的金属粉末加热装置的一实施例的示意图。
图2是本发明的金属粉末加热装置的一实施例中的物位计的示意图。
图3是本发明的金属粉末加热装置的一实施例中的加热器组件的示意图。
附图符号说明:
1—料箱;2—物位计;3—加热器组件;4—工控机;201—测量传感器;202—处理模块;301—加热器;302—温度传感器;303—温调控制器。
具体实施方式
第一实施方式:
本发明的第一实施方式涉及一种金属粉末预热装置,该金属粉末预热装置设置于料箱,所述料箱设置在3D打印设备上,该金属粉末预热装置具有:测量传感器,该测量传感器设置在所述料箱的内部;工控机,所述工控机接收所述测量传感器的测量结果,根据该测量结果向所述温调控制器发出控制信号;以及加热器组件,该加热器组件包括:加热器,设置在所述料箱的外壁上;温度传感器,该温度传感器设置于所述加热器并对所述加热器的加热温度进行测量;温调控制器,该温调控制器根据所述工控机发出的控制信号和所述温度传感器测量的加热温度进行控制。
优选地,所述测量传感器是物位计,该物位计还包括对其所测量的结果进行处理后传输给工控机的处理模块。
下面,结合附图1-3,对第一实施方式涉及的金属粉末预热装置的一实施例进行详细地说明。
图1是本发明的金属粉末加热装置的一实施例的示意图。图2是本发明的金属粉末加热装置的一实施例中的物位计的示意图。图3是本发明的金属粉末加热装置的一实施例中的加热器组件的示意图。
如图1-3所示,本实施例的金属粉末预热装置包括物位计2、加热器组件3和工控机4。其中,物位计2包括测量传感器201和处理模块202。加热器组件3包括加热器301、温度传感器302、以及温调控制器303。
金属粉末预热装置设置于用于存放金属粉末的料箱1,料箱1设置在3D打印设备(图中未示出)上。
本实施例中,物位计2包括测量传感器201和处理模块202。测量传感器201,该测量传感器201设置在料箱1的内部;此外,处理模块202对测量传感器201所测量的结果进行处理后,传输给工控机4。
本实施例中,物位计2对料箱1内的金属粉末的数量等指标实施监测,同时兼做实施方式中的测量传感器,用来测量料箱1内的金属粉末的温度,这样可以减少部件数量,简化结构,降低成本,并且为操作者的各种操作和日常的保养维护提供方便。但是,这并不构成对本发明的限制,在其他实施方式中,也可以使测量传感器与物位计分体设置,即在料箱1中分别设置用来测量金属粉末温度的测量传感器和用来测量金属粉末的数量等指标的物位计。
优选地,物位计2垂直设置在料箱1内,但是这并不构成对本发明的限制,也可以设置成其他形式。
此外,物位计2可以是对金属粉末的高度进行连续检测的连续测量型物位计,也可以是只对金属粉末的高度是否到达某一位置进行检测的限位测量型物位计,其通过对料箱1内的金属粉末的高度的测量,来确定料箱1内的金属粉末的数量。
在本实施例中,处理模块202对测量传感器201的例如高度、温度等测量结果进行处理后,实时反馈给工控机4,然而这并不构成对本发明的限制,在其他实施方式中,也可以不设置处理模块202,而将测量传感器201的测量结果直接反馈给工控机4。
在本实施例中,工控机4进行信号收集,该工控机4接收物位计2发出的测量结果,依据该测量结果进行处理,所说的处理包括是否向料箱1内添加金属粉末、何时停止金属粉末的添加或者添加金属粉末的情况下添加多少数量的金属粉末。工控机4还可根据当前工况向温调控制器303发出控制信号,例如是否使加热器301进行加热。
例如在本实施例中,物位计2检测出的料箱1内的金属粉末的高度经过处理后,被反馈给工控机4,工控机4根据该反馈进行处理,例如可以处理成:当该金属粉末的高度对应的粉末量低于预设值时,向料箱1添加金属粉末;当该金属粉末的高度对应的粉末量与预设值相等时,停止金属粉末的添加。此外,还可以处理成:当该金属粉末的高度对应的粉末量低于预设值时,向料箱1添加预设数量的金属粉末。
在本实施例中,加热器301设置在料箱1的外壁上,其是一种电加热器。本实施例的加热方式是电加热方式,但是本发明并不受此限制,也可以采用其他方式加热,例如光波加热、微波加热等。加热器301在料箱1的外壁上的具体设置部位,也没有特殊要求,优选有利于均匀加热金属粉末的设置方式。
在本实施例中,温度传感器302设置于加热器301,对加热器301的加热温度进行测量。温度传感器302测量出的加热温度被反馈给温调控制器303。这里,温度传感器302只要设置成与加热器301相接触即可,从而可以准确地测量出加热器301的加热温度。
温调控制器303根据工控机4发出的控制信号和温度传感器302测量的加热温度进行控制。
例如,在本实施例中,温调控制器303的预设温度为80°,根据工控机4发出控制信号,当温度传感器302检测的加热器301的加热温度低于80°时,温调控制器303接通,加热器301通电而进行加热;当温度传感器302检测到的加热器301的加热温度高于80°时,温调控制器303断开,则加热器301不通电。此外,温调控制器303的预设温度可以在0~200℃之间连续可调。
在第一实施方式中,料箱1设置在3D打印设备上,即料箱1与3D打印设备分体设置,料箱1的出料口与3D打印设备的进料口相连,从而向3D打印设备供给金属粉末。因而,也可以说设置在料箱1的金属粉末预热装置是用于3D打印设备的。
然而,也可以构成为料箱是3D打印设备的一部分,换句话说,是3D打印设备具有料箱,这种情况下,在料箱上设置的金属粉末预热装置,也相应地属于3D打印设备的一部分。
以下,在本发明的第二实施方式中,提出一种带金属粉末预热装置的3D打印设备。与上述第一实施方式不同的是,第二实施方式中的料箱以及设置于料箱上的金属粉末预热装置都属于3D打印设备,除此之外,金属粉末预热装置本身的构成以及其在料箱上的设置均可参照第一实施方式,因此下面对第二实施方式的金属粉末预热装置的构成等不再加以赘述。
第二实施方式:
本发明的第二实施方式涉及一种带金属粉末预热装置的3D打印设备,该3D打印设备具有料箱,其中,所述金属粉末预热装置设置于所述料箱,其具有:测量传感器,该测量传感器设置在所述料箱的内部;工控机,所述工控机接收所述测量传感器的测量结果,根据该测量结果向所述温调控制器发出控制信号;以及加热器组件,该加热器组件包括:加热器,设置在所述料箱的外壁上;温度传感器,该温度传感器设置于所述加热器并对所述加热器的加热温度进行测量;温调控制器,该温调控制器根据所述工控机发出的控制信号和所述温度传感器测量的加热温度进行控制。
优选地,所述测量传感器是物位计,该物位计还包括对其所测量的结果进行处理后传输给工控机的处理模块。
以上对本发明进行了详细说明。本领域的技术人员容易理解,以上描述仅为本发明的较佳实施例而已,本发明并不局限于上述特定实施方式,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、替换和改进等,均应包含在本发明的权利要求所请求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种金属粉末预热装置,其设置于料箱,所述料箱设置在3D打印设备上,
该金属粉末预热装置的特征在于,具有:
测量传感器,该测量传感器设置在所述料箱的内部;
工控机,所述工控机接收所述测量传感器的测量结果,根据该测量结果向所述温调控制器发出控制信号;以及
加热器组件,该加热器组件包括:加热器,设置在所述料箱的外壁上;温度传感器,该温度传感器设置于所述加热器并对所述加热器的加热温度进行测量;温调控制器,该温调控制器根据所述工控机发出的控制信号和所述温度传感器测量的加热温度进行控制。
2.根据权利要求1所述的金属粉末预热装置,其特征在于,
所述测量传感器是物位计,该物位计还包括对其所测量的结果进行处理后传输给工控机的处理模块。
3.根据权利要求2所述的金属粉末预热装置,其特征在于,
所述温调控制器的预设温度为80℃。
4.根据权利要求3所述的金属粉末预热装置,其特征在于,
所述加热器是电加热器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的金属粉末预热装置,其特征在于,
所述物位计垂直设置于所述料箱内。
6.一种带金属粉末预热装置的3D打印设备,该3D打印设备具有料箱,其特征在于,
所述金属粉末预热装置设置于所述料箱,其具有:
测量传感器,该测量传感器设置在所述料箱的内部;
工控机,所述工控机接收所述测量传感器的测量结果,根据该测量结果向所述温调控制器发出控制信号;以及
加热器组件,该加热器组件包括:加热器,设置在所述料箱的外壁上;温度传感器,该温度传感器设置于所述加热器并对所述加热器的加热温度进行测量;温调控制器,该温调控制器根据所述工控机发出的控制信号和所述温度传感器测量的加热温度进行控制。
7.根据权利要求6所述的带金属粉末预热装置的3D打印设备,其特征在于,
所述测量传感器是物位计,该物位计还包括对其所测量的结果进行处理后传输给工控机的处理模块。
8.根据权利要求7所述的带金属粉末预热装置的3D打印设备,其特征在于,
所述温调控制器的预设温度为80℃。
9.根据权利要求8所述的带金属粉末预热装置的3D打印设备,其特征在于,
所述加热器是电加热器。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的带金属粉末预热装置的3D打印设备,其特征在于,
所述物位计垂直设置于所述料箱内。
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