CN108097956B - 大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置及加工设备 - Google Patents
大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置及加工设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108097956B CN108097956B CN201810114873.3A CN201810114873A CN108097956B CN 108097956 B CN108097956 B CN 108097956B CN 201810114873 A CN201810114873 A CN 201810114873A CN 108097956 B CN108097956 B CN 108097956B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- cavity
- mixing
- premixing
- powder feeding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 394
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 95
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/58—Means for feeding of material, e.g. heads for changing the material composition, e.g. by mixing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/57—Metering means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/003—Apparatus, e.g. furnaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/52—Hoppers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Abstract
一种大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置及加工设备,属于激光直接制造领域。送粉装置包括可控比例送粉装置、多组分粉末预混装置以及双螺杆分量精混装置。可控比例送粉装置包括相互匹配的输粉器和送粉控制器,送粉控制器被构造来接受由输粉器输出的粉末并以可控量的方式释放接受至输粉器的粉末。多组分粉末预混装置被构造来接受并预混合由送粉控制器输出的粉末,且输出预混粉末料;双螺杆分量精混装置被构造来接受并精混预混粉末料。本发明提出的送粉装置能够根据实现根据需要调整和输送粉末原料,以便使多组分原料能够被更好地应用于激光直接制造。
Description
技术领域
本发明涉及激光直接制造领域,具体而言,涉及一种大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置及加工设备。
背景技术
基于梯度功能的大型、复杂结构梯度功能制件,具有内部组分、结构和物理性质都连续变化且结合界面消失的显著特性,是一种为满足在极限环境及苛刻工作环境下能反复地正常工作而发展起来的功能结构件。其被广泛应用于现代航空、航天、深海探测等领域。
梯度功能结构件的制备方法主要有三种:(1)梯度功能涂覆型,即在基体材料上形成组成渐变的涂层,主要用于结构件表面梯度功能涂层制备。(2)梯度功能连接型,即是粘接在两个基体间的接缝组成呈梯度变化,主要用于小型梯度功能结构件间的连接。(3)梯度功能整体型,即是材料的组成从一侧向另一侧呈梯度渐变的结构材料,主要用于大型梯度功能结构件整体制造。
激光直接制造技术是梯度功能整体型制备工艺的典型代表,也是近年的研究热点与重要发展方向。尤其针对大型、复杂结构的梯度功能制件,利用激光直接制造技术可直接对金属制件进行近净成形,具有其它制备技术无法比拟的技术优势。
激光直接制造(Direct Laser Fabrication,DLF)技术,是20世纪90 年代中后期发展起来的一种先进制造技术。该技术通过将快速成形技术与激光熔覆技术相结合,可用于成型复杂的近净形致密金属零件。激光直接制造具有制件性能好、制造柔性高、生产周期短、成本较低等优点,使得DLF技术一经出现就受到了高度关注及飞速发展。
DLF技术虽然对于制备匀质或普通复合金属基结构件已有较成熟的应用案例,但由于受到粉末动态实时均匀混合技术瓶颈的影响与送粉系统整体功能性的制约,对于制造构件内部合金组分、组织与性能从某一方位(一维、二维或者三维)向另一方位连续地变化的梯度功能制件,仅仅依靠目前现有的设备无法对制造过程中输送的多组分、多合金复合粉末进行精确的动态实时比例控制与均匀混合,使得利用DLF技术制备梯度功能材料难度极大,尤其是对于一些大型的、有力学物理性能要求的梯度功能制件的制造更是无从谈起。
发明内容
为改善、甚至解决现有技术中的至少一个问题,本发明提出了大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置及加工设备。
本发明是这样实现的:
在第一方面,本发明实施例的提供了一种大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置。
送粉装置包括:
可控比例送粉装置,可控比例送粉装置包括相互匹配的输粉器和送粉控制器,送粉控制器被构造来接受由输粉器输出的粉末并以可控量的方式释放接受至输粉器的粉末;
多组分粉末预混装置,多组分粉末预混装置被构造来接受并预混合由送粉控制器输出的粉末,且输出预混粉末料;
双螺杆分量精混装置,双螺杆分量精混装置被构造来接受并精混预混粉末料。
在第二方面,本发明实施例提供了加工设备。
加工设备包括激光器、大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置,激光器被构造对动态送粉装置输送的粉末进行激光加工。
有益效果:
本发明实施例提供的大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置针对现有技术的不足而被设计和提出,以满足使用 DLF技术制备梯度功能材料过程中要求不同组分、不同合金系粉末之间混合配比连续变化、动态实时控制的需求。通过多组连续可控比例送粉装置对不同粉末间送粉量进行动态实时控制。在经由多组分粉末预混装置以及双螺杆分量精混装置对送粉装置送出的多组分粉末进行分段均匀混合,最后将完成混合的粉末通过同轴或旁轴方式输送至激光加工位,可显著降低DLF技术生产梯度功能制件的难度,使得允许利用DLF技术高效、高质的完成对大型、复杂的梯度功能制件的制造。总体而言,本发明实施例提供的动态送粉装置适用于大型梯度功能、复杂结构。另外,送粉装置还能够实现对粉末(如合金粉末)的动态、实时、连续比例(或混合比例连续动态实时可调)均匀混合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1所示为本发明实施例提供的送粉装置的整体外观的结构示意图;
图2所示为图1中的送粉装置的内部结构示意图;
图3所示为本发明实施例提供的送粉装置中的可控比例送粉装置的轴测剖视图;
图4所示为图3提供的可控比例送粉装置中的送粉控制器的轴测剖视图;
图5所示为图4提供的送粉控制器中的转动体的结构示意图;
图6所示为本发明实施例提供的送粉装置中的多组分粉末预混装置内部结构示意图;
图7所示为本发明实施例提供的送粉装置中的双螺杆分量精混装置的整体轴测图;
图8所示为本发明实施例提供的双螺杆分量精混装置的第一视角的剖视图;
图9所示为本发明实施例提供的双螺杆分量精混装置的第二视角的剖视图;
图10示出了为本发明实施例提供的双螺杆分量精混装置中的导流器的结构示意图;
图11所示为本发明实施例提供的双螺杆分量精混装置中带轮张紧装置结构示意图。
图标:1000-大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置;1-可控比例送粉装置;2-多组分粉末预混装置;3-双螺杆分量精混装置;101-第一电机;102-储粉筒;104-送粉控制电机;105-下料管;106-柔性送粉轮;107-搅拌杆;1011-送粉控制器;1012-送粉槽;1013-上型腔盖板;1014-下型腔盖板;1015-出粉口; 1061-粉轮主体;1062-密封圈;1063-压块;1064-弹簧;201-混粉缸;202-下料端出口;203-预混螺杆;204-管路连接头;205-预混驱动电机;301-精混驱动电机;302-驱动带轮;303-精混装置主体; 304-气载送粉接头;305-精混螺杆;306-机架;309-导流器;4011- 第一混料腔;4012-第二混料腔;501-密封槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中,在不矛盾或冲突的情况下,本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中,常规的设备、装置、部件等,既可以商购,也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中,为了突出本发明的重点,对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略,或仅作简单描述。
参阅图1,本实施例提供了一种大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置1000。可控比例送粉装置1包括相互匹配的输粉器和送粉控制器1011。送粉控制器1011被构造来接受由输粉器输出的粉末并以可控量的方式释放接受至输粉器的粉末。多组分粉末预混装置2被构造来接受并预混合由送粉控制器1011输出的粉末,且输出预混粉末料。双螺杆分量精混装置3被构造来接受并精混预混粉末料。
送粉装置包括可控比例送粉装置1、多组分粉末预混装置2以及双螺杆分量精混装置3。可控比例送粉装置1主要通过装置内部柔性送粉轮106压块1063间间隙来移送金属粉末,通过对内部柔性送粉轮106的转速来控制送粉装置的送粉量,不同可控比例送粉装置1采用不同粉轮转速即可实现对多组分粉末间比例的控制,并可以通过在送粉过程中,改变其中某个或多个可控送粉装置粉轮转速的方式实现对不同粉末比例的动态控制。柔性送粉轮106上的压块1063采用柔性设计,可使压块1063始终紧贴送粉腔侧壁,保证压块1063间送粉间隙的精确性,使动态送粉装置的送粉量有较高的稳定性。
本实施例中,送粉装置对多组分粉末的混合主要通过预混与精混两个步骤来实现。其中,预混由多组分粉末预混装置2完成。该装置侧边设有多个进粉接口,接口与可控比例送粉装置1的送粉管相连,由不同可控比例送粉装置1送出的不同组分粉末首先将汇集于此,通过预混装置内部的搅拌螺杆对送入的粉末进行初步预混。预混后的粉末进入双螺杆分量精混装置3中进行精混。双螺杆分量精混装置3首先对粉流进行分流,分流为两股的粉流分别通过两个螺杆进行独立混合,最后重新汇流后通过气载送粉的方式输送至激光加工位,从而实现使用DLF技术制造大型、复杂梯度功能材料的目的。
进一步,作为优选的方案,送粉控制器1011具有腔体、可转动地设置于腔体内的转动体、多个压块1063。腔体的两端设置有相互匹配的进粉槽、出粉口1015。输粉器通过进粉槽向送粉控制器1011输送粉末。送粉控制器 1011通过出粉口1015输出粉末。多个压块1063间隔地设置于转动体表面。相邻两个压块1063之间构成压块1063间隙,压块1063间隙被构造来接受进粉槽输入的粉末并通过转动体的转动而转运粉末以便通过出粉口1015输出粉末。较佳地,进粉槽、出粉口1015在同一平面上的投影错开180°。
为了便于针对不同的装置使用,压块1063被构造来能够沿转动体的径向运动的方式连接于转动体。一种可选的示例中,压块1063通过弹性体连接于转动体。转动体设置有凹槽。弹性体的一端结合在凹槽的内壁,弹性体的另一端结合在压块1063,压块1063能够部分或全部地容纳于凹槽。
作为一种可替代的实施例,多组分粉末预混装置2包括混粉缸201、可转动地设置于混粉缸201内的预混螺杆203。混粉缸201被构造来接受并预混合由送粉控制器1011输出的粉末,且输出预混粉末料。为了更好地混合原料,混粉缸201具有依次连接的第一预混腔、第二预混腔以及第三预混腔。混粉缸201由第一预混腔至第三预混腔逐渐减小。第一预混腔为圆柱形,第二预混腔为圆锥台形,第三预混腔为圆柱形。预混螺杆203位于第一预混腔、第二预混腔内。在第一预混腔和第二预混腔被进行混合,并且逐步地被更好混合。进一步地,混合后的物料进入第三预混腔,直接被推动运动而未被搅动。
一种可替代的实施例,参阅图9和图10,双螺杆分量精混装置3包括受粉腔、分别与受粉腔连通的受粉孔和排粉孔、设置于受粉腔内的导流器 309。受粉腔设置于本体。导流器结合于本体,且本体在受粉腔的两端由两端的盖体盖合而被封闭,并通过设置于盖体的受粉孔和排粉孔接受和排出粉末物料。为了提高密封性,避免粉末原料的漏出,本体可以设置密封槽 501,并与盖体设置的配合结构相互配合。导流器309将受粉腔分隔为第一混料腔4011、第二混料腔4012。例如,导流器309为机加工成型曲面或是配合镶件。图9中的导流器309示出了图10中所示的导流器309的截面形状。第一混料腔4011、第二混料腔4012内分别设置有第一精混螺杆305、第二精混螺杆305。导流器309被构造来将接受至受粉孔的粉末分别导向至第一混料腔4011、第二混料腔4012,并且经过第一精混螺杆305、第二精混螺杆305精混后由排粉孔合流并排出。另外,更好地,排粉孔连接有气载送粉接头304,从而可以使排粉孔排出的物料通过气体被输送至制造工艺下游。
基于以上的送粉装置,本发明实施例中还提供了一种加工设备。加工设备包括激光器、大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置1000。激光器被构造对动态送粉装置输送的粉末进行激光加工。另外,加工设备还可以根据需要配备电柜、控制器、工作平台等等,且均可采用现有的设备,在此不再赘述。
为了使本领域技术人员更易实施本发明,以下更详细地阐述本发明实施例提供的送粉装置。
参阅图2至图11。
如图2所示为一种多组分粉末混合及输送装置主要由可以对送粉量进行动态控制的多组可控比例送粉装置1,以及对多组分粉末进行分段混合的多组分粉末预混装置2和双螺杆分量精混装置3组成。
图3所示为其中一组可控比例送粉装置1,可控比例送粉装置通过位于其上部的储粉筒102来储放用于激光直接加工的金属粉末。储粉筒102中设计有搅拌杆107由安装于筒盖上的第一电机101带动旋转。其主要作用是对粉末进行搅拌,对一些细粒度或流动性不是很好的粉末可以起到促进粉末流动性的作用,使金属粉末可以更均匀、流畅的通过储粉筒102底部的送粉槽1012,使供粉动作更为稳定可靠。并且搅拌杆107叶片底边与储粉筒102底面平齐,可对送入送粉槽 1012的粉末进行一定的压实作用,这对定量送粉将会起到一定辅助作用,后文将提到。
储放于储粉筒102内的金属粉末通过进粉槽送入如图4所示动态控制的可控比例送粉装置1的核心部分——送粉控制部分,即送粉控制器1011。
送粉控制部分(送粉控制器1011)主要由上下两块型腔盖板(上型腔盖板1013和下型腔盖板1014),柔性送粉轮106以及送粉控制电机104组成。两块型腔盖板内部设计成具有一定形状的型腔,并且上型腔盖板一侧开有进粉槽、下型腔盖板一侧开有出粉口1015,两块型腔盖板依据其进粉槽与出粉口1015的位置成180°错开安装,即构成了装置所需的送粉腔。
送粉腔中心安装有如图5所示的柔性送粉轮106,主要由粉轮主体1061、安装于粉轮主体的侧边用以隔绝金属粉末的密封圈1062、安装于粉轮主体的侧边的多个压块1063以及为压块提供压紧力的弹簧1064组成。
柔性送粉轮106顶面与底面形状与上下型腔盖板的型腔形状相契合,柔性粉轮通过侧边橡胶密封圈与型腔的配合来隔离粉末,使通过送粉槽1012的粉末只会落于柔性送粉轮106侧边各压块间的取粉腔中,不会进入装置其他部位,落入到压块间取粉腔的粉末随着粉轮的旋转被从进粉槽侧带向出粉口1015侧,通过进粉口离开可控比例送粉装置1主体经送粉管路进入下一工序。即可控比例送粉装置1 通过下料管105进入多组分粉末预混装置2。
本专利的可控比例送粉装置1对送粉量动态控制原理主要是通过:柔性送粉轮106圆周上均匀分布的m个压块,相邻两压块间的间隙与送粉腔侧壁构成一容积为v的规则取粉腔,金属粉末经进粉槽流出至送粉轮的取粉腔内,当柔性送粉轮106在送粉控制电机104 驱动下转动,粉末随着粉轮移动经出粉口流出,其送粉量可表示为: g=nmvrD。
式中n是柔性送粉轮的转速,rD为金属粉末的堆比重,通过公式可以看出送粉过程中取粉腔数量与取粉腔体积保持不变,并且可以利用搅拌杆107对粉末有一定的压实效果可获得与理论测定值较为接近的堆比重。
所以可控比例送粉装置1的单位时间送粉量大小就可以由柔性送粉轮106的转速来控制。因此只需在送粉过程中通过改变某个或多个可控比例送粉装置1中柔性送粉轮106的转速即可使不同组分粉末间比例随着时间的增加而逐渐变化,实现对不同组分或合金系粉末间比例的动态控制。如对送粉量精确度要求较高可以预先进行送粉量测试,来消除粉末未经严格振实所产生的堆比重的误差。
进一步的由于柔性送粉轮采用柔性设计,当需要实现较为精细或微量的送粉量时,可以通过减小送粉腔直径(加入一定壁厚套环或更换下部型腔板方式)使压块伸出长度发生改变,从而使取粉腔容积v 减小。根据上述公式当在相同转速下取粉腔容积v减小便可使可控比例送粉装置1在单位时间的送粉量变小,从而实现较为精细的送粉量控制。
对梯度功能构件力学与物理性能影响较大的因素之一就是用于制造构件的多组分粉末间混合的均匀程度。
本装置将粉末混合过程分为了预混与精混两部分,通过多组分粉末预混装置2与双螺杆分量精混装置3在装置送粉过程中同步完成对多组分粉末的汇集与混合。使在保证对粉末较高的混合均匀程度的基础上尽可能提高混合效率,满足了激光直接制造对送粉动作连续顺畅的要求。
首先由多组可控比例送粉装置1送出多组分金属粉末经由连接管路进入装置的粉末预混部分——多组分粉末预混装置2。多组分粉末预混装置2主体结构如图6所示,混粉缸201外侧设有管路连接头 204用以连接送粉管路,内部设有预混螺杆203,通过预混驱动电机 205带动旋转。不同组分粉末通过管路输送至多组分粉末预混装置2 内部后,多组分粉末预混装置2内部旋转的预混螺杆203首先将汇集的粉末进行初步的混合,并进行一定程度的搅拌。混合后的粉料通过设置在多组分粉末预混装置2的末端的下料端出口202。
进一步的经过初步预混的多组分粉末进入如图7所示的双螺杆分量精混装置3。其结构如图8所示,主要由精混装置主体303、精混驱动电机301、V型驱动带轮302、一对精混螺杆305以及气载送粉接头304多个部件组成。双螺杆分量精混装置3与如图11所示的机架306连接。
如图9所示通过送粉管路进入双螺杆分量精混装置3内部的单股粉流首先会被截分为两路,分别进入到两个单独的混粉腔内。每个混粉腔中都设有各自的精混螺杆305,一对精混螺杆305通过v型带和驱动带轮302与装置后部的精混驱动电机301连接,可在各自混粉腔中绕轴线转动,对进入混粉腔中的预混粉末进行进一步精混,最后经过分流精混后的粉末在双螺杆分量精混装置3底部汇流通过出粉口流出精混装置。
本专利的双螺杆分量精混装置3采用先将粉流进行分流再分别进行混合的模式,通过对大粉流进行粉流利用小粉量更易均匀混合的原理,可快速高效的完成对多组分粉末的均匀混合。
经过分步混合后的多组分粉末通过安装于出粉口的气载送粉接头304流出精混装置,如图9所示气载送粉接头304一侧接头联通压缩气体并持续向接头另一侧吹气,当粉末落入气载送粉接头304内部时气流将会带动粉末沿送粉管路一直输送至激光加工位,由高功率激光器直接对多组分金属粉末进行近净成型。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置,其特征在于,所述送粉装置包括:
可控比例送粉装置,所述可控比例送粉装置包括相互匹配的输粉器和送粉控制器,所述送粉控制器被构造来接受由所述输粉器输出的粉末并以可控量的方式释放接受至所述输粉器的粉末;所述送粉控制器具有腔体、可转动地设置于所述腔体内的转动体、多个压块,所述腔体的两端设置有相互匹配的进粉槽、出粉口,所述输粉器通过所述进粉槽向所述送粉控制器输送粉末,所述送粉控制器通过所述出粉口输出粉末,所述多个压块间隔地设置于所述转动体的表面,相邻两个所述压块之间构成压块间隙,所述压块间隙被构造来接受所述进粉槽输入的粉末并通过所述转动体的转动而转运粉末以便通过所述出粉口输出粉末;所述压块通过弹性体连接于所述转动体,所述转动体设置有凹槽,所述弹性体的一端结合在所述凹槽的内壁,所述弹性体的另一端结合在所述压块,所述压块能够部分或全部地容纳于所述凹槽;所述输粉器包括储粉筒,所述储粉筒的内部设置有搅拌杆;所述搅拌杆的叶片的底边与所述储粉筒的底面平齐;
多组分粉末预混装置,所述多组分粉末预混装置被构造来接受并预混合由所述送粉控制器输出的粉末,且输出预混粉末料;
双螺杆分量精混装置,所述双螺杆分量精混装置被构造来接受并精混所述预混粉末料。
2.根据权利要求1所述的大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置,其特征在于,所述进粉槽、所述出粉口在同一平面上的投影错开180°。
3.根据权利要求1或2所述的大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置,其特征在于,所述压块被构造来能够沿所述转动体的径向运动的方式连接于所述转动体。
4.根据权利要求1所述的大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置,其特征在于,所述多组分粉末预混装置设置有混粉缸、可转动地设置于所述混粉缸内的预混螺杆,所述混粉缸被构造来接受并预混合由所述送粉控制器输出的粉末,且输出预混粉末料。
5.根据权利要求4所述的大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置,其特征在于,所述混粉缸具有依次连接的第一预混腔、第二预混腔以及第三预混腔,所述混粉缸由所述第一预混腔至所述第三预混腔逐渐减小,所述第一预混腔为圆柱形,所述第二预混腔为圆锥台形,所述第三预混腔为圆柱形,所述预混螺杆位于所述第一预混腔、所述第二预混腔内。
6.根据权利要求1所述的大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置,其特征在于,所述双螺杆分量精混装置设置有受粉腔、分别与所述受粉腔连通的受粉孔和排粉孔、设置于所述受粉腔内的导流器,所述导流器将所述受粉腔分隔为第一混料腔、第二混料腔,所述第一混料腔、所述第二混料腔内分别设置有第一精混螺杆、第二精混螺杆,所述导流器被构造来将接受至所述受粉孔的粉末分别导向至所述第一混料腔、所述第二混料腔,并且经过所述第一精混螺杆、所述第二精混螺杆精混后由所述排粉孔合流并排出。
7.根据权利要求6所述的大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置,其特征在于,所述排粉孔连接有气载送粉接头。
8.一种加工设备,其特征在于,包括激光器、如权利要求1-7中任一项所述大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置,所述激光器被构造对所述动态送粉装置输送的粉末进行激光加工。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810114873.3A CN108097956B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置及加工设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810114873.3A CN108097956B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置及加工设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108097956A CN108097956A (zh) | 2018-06-01 |
CN108097956B true CN108097956B (zh) | 2024-02-23 |
Family
ID=62221063
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810114873.3A Active CN108097956B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置及加工设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108097956B (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108754493B (zh) * | 2018-08-17 | 2023-06-20 | 福建工程学院 | 一种用于激光熔覆的可实现粉末梯度变化的送粉装置 |
CN110756802B (zh) * | 2019-10-24 | 2020-08-18 | 中国科学院力学研究所 | 一种多组分3d打印送粉系统 |
CN110722161B (zh) * | 2019-12-10 | 2023-11-14 | 南方科技大学 | 一种基于多粉体的金属纤维高通量制备装置及利用其制备金属纤维的方法 |
CN111185597B (zh) * | 2020-02-11 | 2021-09-03 | 山东水利职业学院 | 一种电子封装材料的制备方法 |
CN111408718A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-14 | 西安增材制造国家研究院有限公司 | 一种用于粉末床熔融的多材料供粉铺粉装置及其控制方法 |
CN112893878B (zh) * | 2021-01-18 | 2022-11-29 | 韶关学院 | 一种梯度材料粉末混合装置及其方法 |
CN113828241B (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-22 | 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 | 成分调控装置、方法及金属材料高通量制备系统 |
CN115229217B (zh) * | 2022-08-30 | 2023-06-30 | 钢研纳克检测技术股份有限公司 | 一种用于制备多组分小尺寸样品的高通量3d打印系统 |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4747524A (en) * | 1985-08-16 | 1988-05-31 | Avt Anlagen-Und Verfahrenstechnik Gmbh | Device for metered handling of bulk materials |
JPH01197221A (ja) * | 1988-02-01 | 1989-08-08 | Nippon Steel Corp | 粉体切出装置 |
JPH07128121A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-19 | Kamachiyou Seiko Kk | 粉体定量供給装置 |
DE4442334A1 (de) * | 1994-11-29 | 1996-05-30 | Mageba Handels Und Dienstleist | Vorrichtung zur Entnahme von Schüttgütern aus Silos |
JPH10122384A (ja) * | 1996-10-15 | 1998-05-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ロータリバルブ |
JP2000247446A (ja) * | 1999-03-01 | 2000-09-12 | Aisin Sangyo Kk | ロータリーフィーダー |
CN1411942A (zh) * | 2002-03-21 | 2003-04-23 | 西北工业大学 | 成分及组织可控的激光立体成型方法 |
JP2006105772A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Taisei Kogyo Kk | 粉体供給量計測方法 |
JP2007153564A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd | 土質改良機の改良材供給装置 |
CN101342640A (zh) * | 2007-07-11 | 2009-01-14 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 激光快速成型制备功能梯度材料的同轴送粉系统 |
JPWO2010049985A1 (ja) * | 2008-10-27 | 2012-03-22 | 生田 一誠 | 粉体の定量供給装置 |
CN105775790A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-07-20 | 徐州天龙液压机械有限公司 | 一种定量送料器 |
CN205874541U (zh) * | 2016-08-01 | 2017-01-11 | 武汉武钢华工激光大型装备有限公司 | 一种用于激光梯度熔覆的送粉装置 |
CN107303606A (zh) * | 2016-04-22 | 2017-10-31 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种送粉式激光3d打印载气式送粉器 |
WO2017186191A1 (zh) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 北京科技大学 | 一种高通量制备多组分梯度金属材料的装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB769242A (en) * | 1955-03-22 | 1957-03-06 | Superior Separator Company | Apparatus for fluidizing and conveying granular material |
US4180188A (en) * | 1975-11-18 | 1979-12-25 | Kokkoman Shoyu Co., Ltd. | Sealing structure for rotary valves |
NL191484C (nl) * | 1983-08-12 | 1995-08-04 | Krambrock Wolfgang Dipl Ing | Inrichting voor het doseren en het pneumatisch transporteren van stortgoed. |
JP2010049985A (ja) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Sumitomo Wiring Syst Ltd | 端子金具及び端子金具付き電線 |
JP5732733B2 (ja) * | 2010-03-23 | 2015-06-10 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 | 粒状物の分配装置 |
-
2018
- 2018-02-05 CN CN201810114873.3A patent/CN108097956B/zh active Active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4747524A (en) * | 1985-08-16 | 1988-05-31 | Avt Anlagen-Und Verfahrenstechnik Gmbh | Device for metered handling of bulk materials |
JPH01197221A (ja) * | 1988-02-01 | 1989-08-08 | Nippon Steel Corp | 粉体切出装置 |
JPH07128121A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-19 | Kamachiyou Seiko Kk | 粉体定量供給装置 |
DE4442334A1 (de) * | 1994-11-29 | 1996-05-30 | Mageba Handels Und Dienstleist | Vorrichtung zur Entnahme von Schüttgütern aus Silos |
JPH10122384A (ja) * | 1996-10-15 | 1998-05-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ロータリバルブ |
JP2000247446A (ja) * | 1999-03-01 | 2000-09-12 | Aisin Sangyo Kk | ロータリーフィーダー |
CN1411942A (zh) * | 2002-03-21 | 2003-04-23 | 西北工业大学 | 成分及组织可控的激光立体成型方法 |
JP2006105772A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Taisei Kogyo Kk | 粉体供給量計測方法 |
JP2007153564A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd | 土質改良機の改良材供給装置 |
CN101342640A (zh) * | 2007-07-11 | 2009-01-14 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 激光快速成型制备功能梯度材料的同轴送粉系统 |
JPWO2010049985A1 (ja) * | 2008-10-27 | 2012-03-22 | 生田 一誠 | 粉体の定量供給装置 |
CN105775790A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-07-20 | 徐州天龙液压机械有限公司 | 一种定量送料器 |
CN107303606A (zh) * | 2016-04-22 | 2017-10-31 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种送粉式激光3d打印载气式送粉器 |
WO2017186191A1 (zh) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 北京科技大学 | 一种高通量制备多组分梯度金属材料的装置 |
CN205874541U (zh) * | 2016-08-01 | 2017-01-11 | 武汉武钢华工激光大型装备有限公司 | 一种用于激光梯度熔覆的送粉装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
功能梯度材料激光快速成形同轴送粉系统设计;田凤杰等;沈阳理工大学学报;第27卷(第06期);48-50 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108097956A (zh) | 2018-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108097956B (zh) | 大型复杂梯度功能构件激光直接制造粉末配比动态送粉装置及加工设备 | |
CN108079895A (zh) | 动态送料装置、混合装置、3d打印送铺粉系统及3d打印机 | |
CN102974252A (zh) | 双螺旋混合机 | |
KR101639875B1 (ko) | 임펠러형 피더를 갖는 정제형 제품 타정기 | |
CN109967860B (zh) | 一种搅拌摩擦连续挤出装置及方法 | |
CN112206669A (zh) | 基于多材料在位混粉的连续输送装置 | |
CN204583122U (zh) | 一种干法制粒机 | |
CN201644007U (zh) | 粉料混合预混器 | |
CN202044916U (zh) | 胶浆料连续混合机 | |
CN108689184B (zh) | 直立粉末上料机 | |
CN203236616U (zh) | 串联加一次法炼胶生产线 | |
CN103112095A (zh) | 串联加一次法炼胶生产线及炼胶方法 | |
CN112221421B (zh) | 一种高效连续化的硅酮胶着色系统 | |
CN112791625A (zh) | 一种金属粉末注塑用原料混匀装置及金属粉末注塑方法 | |
CN112221406B (zh) | 一种全品级硅酮胶连续化生产系统 | |
CN210257016U (zh) | 一种注塑机混合上料设备 | |
CN204724144U (zh) | 一种制备多尺度固相混合物的喷动流化机 | |
CN213890931U (zh) | 一种聚氨酯浇注机的混合装置 | |
CN216182262U (zh) | 汽车外壳注塑机原料连续输送系统 | |
CN218774633U (zh) | 一种具有多口进料功能的预混装置 | |
CN218924906U (zh) | 一种混凝土生产用破碎装置 | |
CN103737000B (zh) | 用于粉末冶金中压制成型机的加粉靴 | |
CN219559445U (zh) | 一种粉体连续混合装置 | |
CN207549175U (zh) | 一种搅拌装置 | |
CN216880448U (zh) | 一种旋转脱粉器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |