CN108311699B - 双缸下送粉用基板尺寸调整装置以及该装置的使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双缸下送粉用基板尺寸调整装置，包括成型缸调整装置(1)和粉缸调整装置(2)；所述成型缸调整装置(1)包括支撑框I(4)、支撑板I(5)、内缸I(6)、内缸底板I(7)、连接杆I(8)和基板(9)；所述成型缸调整装置设置在成型缸外缸(3)内部且位于成型缸外缸底板(10)上部；所述粉缸调整装置(2)包括支撑框II(12)、支撑板II(13)、内缸II(14)、内缸底板II(15)和连接杆II(16)；所述粉缸调整装置设置在粉缸外缸(11)内部且位于粉缸外缸底板(17)上部。本发明的基板尺寸调整装置提高了铺粉平面的粉末利用率，减少了粉末使用量，降低了基板费用和粉末使用成本。

Description

双缸下送粉用基板尺寸调整装置以及该装置的使用方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印设备，具体为一种双缸下送粉式选区熔化设备。
背景技术
增材制造，亦可以称之为3D打印，经过近30年的快速发展，已成为当前最受关注的先进制造技术之一。与传统通过去除材料获得零件的方式相比，增材制造技术不需要模具，从设计到成品周期较短，且不受结构及材料的限制，由于以上优点，增材制造技术被一些欧美专家誉为可引领“第三次工业革命”的颠覆性技术，并投入大量人力财力进行研究，在航空航天、汽车、医疗等行业取得了广泛应用。
现有金属增材制造技术主要分为以粉末床/电子束选区熔化技术和以同步送粉/送丝高能束(激光、电子束、电弧等)熔敷成型技术。选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术是利用高能量的束，按照预定的扫描路径，扫描预先铺覆好的金属粉末将其完全熔化，再经冷却凝固后成形的一种技术。SLM成型精度和表面质量高，成型件力学性能较高，可成型复杂多孔结构和传统方式难以成型的复杂构件，已成为当前增材制造领域中最受关注的工艺之一。
当前选区熔化设备的基本工作过程为：将基板固定在成型缸底板上，通过铺粉装置在基板顶面上铺展一定厚度的粉末，通过零部件的切面轮廓进行面扫描，扫描结束后基板下降一定高度后，设备继续铺粉-扫描过程。作为选区熔化设备采用的主要原料，球形金属或合金粉末必须满足选区熔化工艺对的严格，例如要求粉末粒度细小、流动性好、杂质元素和氧含量低、粉末球形度高，高品质造成了选区熔化用粉末的高价格。因此，粉末成本在选区熔化/烧结设备应用成本中占据较大比重。
当前主流的选区熔化设备根据设备型号不同具有一定的台面成形尺寸，小型设备成型尺寸一般在80*80mm-120*120mm，主流中型成型设备一般为
250*250mm-300*300mm，大型设备一般在300*300mm以上。铺粉方式主要可分为双缸下送粉式和单缸上送粉式。双缸下送粉式是当前主流激光选区熔化/烧结设备采用的送粉形式之一，主要结构包含成型缸和粉缸，单层扫描结束后成型缸下降、粉缸提升，通过刮刀或辊轮将成型缸粉末铺展至成型缸已成型表面。
当前选区熔化设备为了保证成型件质量和完整性，成型过程中不论零件尺寸大小，均需将粉末铺满整个成型基板台面。铺粉面积不可调节，在成型小尺寸零件或小直径纵向试样时，台面利用率低，粉末使用量大，成本增加。对于一些价格更加高昂贵重合金粉末，在进行基础研究过程中由于粉末成本因素而受到限制。另外由于一些材料的特殊性质，在成型加工大尺寸基板时候受到一定限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双缸下送粉用基板尺寸调整装置，适用于双缸下送粉式选区熔化烧结设备，解决了基板台面尺寸不可调导致粉末使用量大的问题。
作为本发明的一方面，本发明提出了一种双缸下送粉用基板尺寸调整装置，该基板尺寸调整装置包括成型缸调整装置和粉缸调整装置；
所述成型缸调整装置包括支撑框I、支撑板I、内缸I、内缸底板I、连接杆I和基板；所述成型缸调整装置设置在成型缸外缸内部且位于成型缸外缸底板上部；所述支撑框I的侧面固定和定位在所述成型缸外缸的内壁上；所述支撑板I具有中间孔，所述支撑框I的顶面与所述支撑板I的底面四边固定连接；所述内缸I具有中间孔，并且所述支撑板I的中间孔的尺寸与所述内缸I的中间孔的尺寸一致，所述内缸I的顶部与所述支撑板I的中间孔的底面四边固定连接；所述内缸底板I与所述内缸I间隙配合，可沿内缸I轴向自由活动，所述内缸底板I的侧面设置有密封圈；所述内缸底板I通过位于其底部的连接杆I连接成型缸外缸底板；所述内缸底板I的上部设置有基板，基板直接放置内缸底板I上或者基板与内缸底板I固定连接；
所述粉缸调整装置包括支撑框II、支撑板II、内缸II、内缸底板II和连接杆II；所述粉缸调整装置设置在粉缸外缸内部且位于粉缸外缸底板上部；所述支撑框II的侧面固定和定位在所述粉缸外缸的内壁上；所述支撑板II具有中间孔，所述支撑框II的顶面与所述支撑板II的底面四边固定连接；所述内缸II具有中间孔，并且所述支撑板II的中间孔的尺寸与所述内缸II的中间孔的尺寸一致，所述内缸II的顶部与所述支撑板II的中间孔的底面四边固定连接；所述内缸底板II与所述内缸II间隙配合，可沿内缸II轴向自由活动，所述内缸底板II的侧面设置有密封圈；所述内缸底板II通过位于其底部的连接杆II连接粉缸外缸底板。
进一步，所述支撑框I的侧面和顶面开有螺纹孔；通过紧固螺丝实现支撑框I的侧面在成型缸外缸的内壁上的固定和定位；所述支撑框II的侧面和顶面开有螺纹孔；通过紧固螺丝实现支撑框II的侧面在粉缸外缸的内壁上的固定和定位。
进一步，所述支撑板I的四边和支撑板I的内部中间孔的四边开有埋头或沉头孔；所述支撑板I与所述支撑框I或所述内缸I的固定连接为螺栓连接；所述支撑板II的四边和支撑板II的内部中间孔的四边开有埋头或沉头孔；所述支撑板II与所述支撑框II或所述内缸II的固定连接为螺栓连接。
进一步，所述支撑板I的中间孔与所述内缸I的中间孔的形状为圆形、方形或六边形；所述支撑板II的中间孔与所述内缸II的中间孔的形状为圆形、方形或六边形。
进一步，所述支撑板I的中间孔和所述内缸I的中间孔的尺寸超出要打印零件或试样的最大截面的边界10-30mm。
进一步，所述内缸底板I的侧面开有1-3条燕尾槽，用以安装密封圈；所述内缸底板II的侧面开有1-3条燕尾槽，用以安装密封圈。
进一步，所述基板与所述内缸I的间隙为1-6mm。
作为本发明的另外一方面，本发明提出了一种上述的基板尺寸调整装置的使用方法，该方法包括，
S1：调节成型缸调整装置：将成型缸外缸底板下降，将连接杆I与成型缸外缸底板连接固定；然后将内缸底板I与连接杆I连接固定，将安装完密封圈的内缸底板I套入内缸I内；将支撑框I的侧面在所述成型缸外缸的内壁上固定和定位，使得支撑框I的上表面与成型缸外缸的上表面的高度差为一个支撑板I的高度；最后将支撑板I分别与内缸I、支撑框I连接固定；
S2：调节粉缸调整装置：将粉缸外缸底板下降，将连接杆II与粉缸外缸底板连接固定；然后将内缸底板II与连接杆II连接固定，将安装完密封圈的内缸底板II套入内缸II内；将支撑框II的侧面在所述粉缸外缸的内壁上固定和定位，使得支撑框II的上表面与粉缸外缸的上表面的高度差为一个支撑板II的高度；最后将支撑板II分别与内缸II、支撑框II连接固定；
S3：成型缸调整装置和粉缸调整装置调节完毕后，将基板直接放置在内缸底板I上或者将基板与内缸底板I进行连接固定；将内缸底板II下降，加入原料粉末，进行3D打印成型。
本发明的优点在于：通过设计双缸下送粉式选区熔化设备用基板尺寸调整装置，在原有设备不做重大改动的情况下减小了成型面铺粉面积和所需基板的尺寸，提高了铺粉平面的粉末利用率，减少了粉末使用量，降低了基板费用和粉末使用成本，具有显著的经济效益。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1为本发明的基板尺寸调整装置整体结构示意图；
附图2为本发明的成型缸调整装置的结构示意图；
附图3为本发明的粉缸调整装置的结构示意图；
附图4为本发明的支撑框I和支撑框II的结构示意图。
附图5为本发明的支撑板I和支撑板II的俯视图。
图中，1、成型缸调整装置，2、粉缸调整装置，3、成型缸外缸，4、支撑框I，5、支撑板I，6、内缸I，7、内缸底板I，8、连接杆I，9、基板，10、成型缸外缸底板，11、粉缸外缸，12、支撑框II，13、支撑板II，14、内缸II，15、内缸底板II，16连接杆II，17、粉缸外缸底板。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1-3所示，本发明的一种双缸下送粉式选区熔化设备用基板尺寸调整装置，包括该基板尺寸调整装置包括成型缸调整装置1和粉缸调整装置2；
所述成型缸调整装置1包括支撑框I 4、支撑板I 5、内缸I 6、内缸底板I 7、连接杆I 8和基板9；所述成型缸调整装置设置在成型缸外缸3内部且位于成型缸外缸底板10上部；所述支撑框I 4的侧面固定和定位在所述成型缸外缸3的内壁上；所述支撑板I 5具有中间孔，所述支撑框I 4的顶面与所述支撑板I 5的底面四边固定连接；所述内缸I 6具有中间孔，并且所述支撑板I 5的中间孔的尺寸与所述内缸I 6的中间孔的尺寸一致，所述内缸I 6的顶部与所述支撑板I 5的中间孔的底面四边固定连接；所述内缸底板I 7与所述内缸I 6间隙配合，可沿内缸I 6轴向自由活动，所述内缸底板I 7的侧面设置有密封圈；所述内缸底板I 7通过位于其底部的连接杆I 8连接成型缸外缸底板10；所述内缸底板I 7的上部设置有基板9，基板9直接放置内缸底板I 7上或者基板9与内缸底板I 7固定连接；
所述粉缸调整装置2包括支撑框II 12、支撑板II 13、内缸II 14、内缸底板II 15和连接杆II 16；所述粉缸调整装置设置在粉缸外缸11内部且位于粉缸外缸底板17上部；所述支撑框II 12的侧面固定和定位在所述粉缸外缸11的内壁上；所述支撑板II 13具有中间孔，所述支撑框II 12的顶面与所述支撑板II 13的底面四边固定连接；所述内缸II 14具有中间孔，并且所述支撑板II 13的中间孔的尺寸与所述内缸II 14的中间孔的尺寸一致，所述内缸II 14的顶部与所述支撑板II 13的中间孔的底面四边固定连接；所述内缸底板II15与所述内缸II 14间隙配合，可沿内缸II 14轴向自由活动，所述内缸底板II 15的侧面设置有密封圈；所述内缸底板II 15通过位于其底部的连接杆II 16连接粉缸外缸底板17。
进一步，如图4所示，所述支撑框I4的侧面和顶面开有螺纹孔；通过紧固螺丝实现支撑框I4的侧面在成型缸外缸3的内壁上的固定和定位；所述支撑框II 12的侧面和顶面开有螺纹孔；通过紧固螺丝实现支撑框II 12的侧面在粉缸外缸11的内壁上的固定和定位。
进一步，如图5所示，支撑板I 5的四边和支撑板I的内部中间孔的四边开有埋头或沉头孔，四边埋头或沉头孔用于与支撑框I 4之间的连接固定，内部中间孔的四边的埋头或沉头孔用于和内缸I 6的连接固定，连接固定方式例如为螺栓连接。所述支撑板II 13的四边和支撑板II的内部中间孔的四边开有埋头或沉头孔；四边埋头或沉头孔用于与支撑框II12之间的连接固定，内部中间孔的四边的埋头或沉头孔用于和内缸II 14的连接固定，连接固定方式例如为螺栓连接。
进一步，支撑板I 5的中间孔和内缸I 6的形状相匹配，为圆形、方形或六边形等其它类型。设计支撑板I 5中间孔和内缸I 6的尺寸，使得支撑板I 5中间孔尺寸同内缸I 6中间孔尺寸一致，同时二者尺寸超出要打印零件或试样的最大截面边界10-30mm，从而达到较少铺粉平面和基板面积的目的。支撑板II 13的中间孔和内缸II 14的形状相匹配，为圆形、方形或六边形等其它类型。设计支撑板II 13的中间孔和内缸II 14的尺寸，使得支撑板II13的中间孔尺寸同内缸内缸II 14的中间孔尺寸一致。
进一步，内缸底板I 7的侧面开有1-3条燕尾槽，用以安装密封圈。并且内缸底板I7通过位于其底部的连接杆I 8连接成型缸外缸底板10，能够实现内缸底板I 7和成型缸外缸底板10的同步升降。内缸底板II 15的侧面开有1-3条燕尾槽，用以安装密封圈。并且内缸底板II 15通过位于其底部的连接杆II 16连接粉缸外缸底板17，能够实现内缸底板II 15和粉缸外缸底板17的同步升降。
进一步，内缸底板I 7与基板9的固定连接方式，例如使用沉头螺栓或锥头螺栓进行连接。设计相应形状和尺寸的基板9，使其外形尺寸略小于内缸I 6的尺寸，保留1-6mm间隙。
一种上述的基板尺寸调整装置的使用方法，该方法包括，
1)调节成型缸调整装置：将成型缸外缸底板下降，将连接杆I与成型缸外缸底板连接固定；然后将内缸底板I与连接杆I连接固定，将安装完密封圈的内缸底板I套入内缸I内；将支撑框I的侧面在所述成型缸外缸的内壁上固定和定位，使得支撑框I的上表面与成型缸外缸的上表面的高度差为一个支撑板I的高度；最后将支撑板I分别与内缸I、支撑框I连接固定；
2)调节粉缸调整装置：将粉缸外缸底板下降，将连接杆II与粉缸外缸底板连接固定；然后将内缸底板II与连接杆II连接固定，将安装完密封圈的内缸底板II套入内缸II内；将支撑框II的侧面在所述粉缸外缸的内壁上固定和定位，使得支撑框II的上表面与粉缸外缸的上表面的高度差为一个支撑板II的高度；最后将支撑板II分别与内缸II、支撑框II连接固定；
3)成型缸调整装置和粉缸调整装置调节完毕后，将基板直接放置在内缸底板I上或者将基板与内缸底板I进行连接固定；将内缸底板II下降，加入原料粉末，进行3D打印成型。
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技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种双缸下送粉用基板尺寸调整装置，其特征在于：该基板尺寸调整装置包括成型缸调整装置(1)和粉缸调整装置(2)；
所述成型缸调整装置(1)包括支撑框I(4)、支撑板I(5)、内缸I(6)、内缸底板I(7)、连接杆I(8)和基板(9)；所述成型缸调整装置设置在成型缸外缸(3)内部且位于成型缸外缸底板(10)上部；所述支撑框I(4)的侧面固定和定位在所述成型缸外缸(3)的内壁上；所述支撑板I(5)具有中间孔，所述支撑框I(4)的顶面与所述支撑板I(5)的底面四边固定连接；所述内缸I(6)具有中间孔，并且所述支撑板I(5)的中间孔的尺寸与所述内缸I(6)的中间孔的尺寸一致，所述内缸I(6)的顶部与所述支撑板I(5)的中间孔的底面四边固定连接；所述内缸底板I(7)与所述内缸I(6)间隙配合，可沿内缸I(6)轴向自由活动，所述内缸底板I(7)的侧面设置有密封圈；所述内缸底板I(7)通过位于其底部的连接杆I(8)连接成型缸外缸底板(10)；所述内缸底板I(7)的上部设置有基板(9)，基板(9)直接放置内缸底板I(7)上或者基板(9)与内缸底板I(7)固定连接；
所述粉缸调整装置(2)包括支撑框II(12)、支撑板II(13)、内缸II(14)、内缸底板II(15)和连接杆II(16)；所述粉缸调整装置设置在粉缸外缸(11)内部且位于粉缸外缸底板(17)上部；所述支撑框II(12)的侧面固定和定位在所述粉缸外缸(11)的内壁上；所述支撑板II(13)具有中间孔，所述支撑框II(12)的顶面与所述支撑板II(13)的底面四边固定连接；所述内缸II(14)具有中间孔，并且所述支撑板II(13)的中间孔的尺寸与所述内缸II(14)的中间孔的尺寸一致，所述内缸II(14)的顶部与所述支撑板II(13)的中间孔的底面四边固定连接；所述内缸底板II(15)与所述内缸II(14)间隙配合，可沿内缸II(14)轴向自由活动，所述内缸底板II(15)的侧面设置有密封圈；所述内缸底板II(15)通过位于其底部的连接杆II(16)连接粉缸外缸底板(17)；
所述支撑板I(5)的中间孔和所述内缸I(6)的中间孔的尺寸超出要打印零件或试样的最大截面的边界10-30mm；所述基板(9)与所述内缸I(6)的间隙为1-6mm。
2.根据权利要求1所述的基板尺寸调整装置，其特征在于：所述支撑框I(4)的侧面和顶面开有螺纹孔；通过紧固螺丝实现支撑框I(4)的侧面在成型缸外缸(3)的内壁上的固定和定位；所述支撑框II(12)的侧面和顶面开有螺纹孔；通过紧固螺丝实现支撑框II(12)的侧面在粉缸外缸(11)的内壁上的固定和定位。
3.根据权利要求1或2所述的基板尺寸调整装置，其特征在于：所述支撑板I(5)的四边和支撑板I的内部中间孔的四边开有埋头或沉头孔；所述支撑板I(5)与所述支撑框I(4)或所述内缸I(6)的固定连接为螺栓连接；所述支撑板II(13)的四边和支撑板II的内部中间孔的四边开有埋头或沉头孔；所述支撑板II(13)与所述支撑框II(12)或所述内缸II(14)的固定连接为螺栓连接。
4.根据权利要求1或2所述的基板尺寸调整装置，其特征在于：所述支撑板I(5)的中间孔与所述内缸I(6)的中间孔的形状为圆形、方形或六边形；所述支撑板II(13)的中间孔与所述内缸II(14)的中间孔的形状为圆形、方形或六边形。
5.根据权利要求1或2所述的基板尺寸调整装置，其特征在于：所述内缸底板I(7)的侧面开有1-3条燕尾槽，用以安装密封圈；所述内缸底板II(15)的侧面开有1-3条燕尾槽，用以安装密封圈。
6.一种权利要求1-5中任一项所述的基板尺寸调整装置的使用方法，其特征在于：该方法包括，
S1.调节成型缸调整装置：将成型缸外缸底板下降，将连接杆I与成型缸外缸底板连接固定；然后将内缸底板I与连接杆I连接固定，将安装完密封圈的内缸底板I套入内缸I内；将支撑框I的侧面在所述成型缸外缸的内壁上固定和定位，使得支撑框I的上表面与成型缸外缸的上表面的高度差为一个支撑板I的高度；最后将支撑板I分别与内缸I、支撑框I连接固定；
S2.调节粉缸调整装置：将粉缸外缸底板下降，将连接杆II与粉缸外缸底板连接固定；然后将内缸底板II与连接杆II连接固定，将安装完密封圈的内缸底板II套入内缸II内；将支撑框II的侧面在所述粉缸外缸的内壁上固定和定位，使得支撑框II的上表面与粉缸外缸的上表面的高度差为一个支撑板II的高度；最后将支撑板II分别与内缸II、支撑框II连接固定；
S3：成型缸调整装置和粉缸调整装置调节完毕后，将基板直接放置在内缸底板I上或者将基板与内缸底板I进行连接固定；将内缸底板II下降，加入原料粉末，进行3D打印成型。
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