CN108453258A - 单缸上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
本发明涉及一种单缸上送粉用基板尺寸调整装置，该基板尺寸调整装置包括支撑框(2)、支撑板(3)、内缸(4)、内缸底板(5)、连接杆(6)和基板(7)；所述基板尺寸调整装置设置在成型缸外缸(1)的内部且位于成型缸外缸底板(8)的上部。通过设计单缸上送粉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。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印设备，具体为一种单缸上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单缸上送粉式和双缸下送粉式。单缸上送粉式是当前激光选区熔化/烧结设备采用的主要送粉形式之一，主要结构包含成型缸和定量送料机构，单层扫描结束后成型缸下降，定量送料机构在成型缸一侧释放定量的粉末，通过刮刀或辊轮将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单缸上送粉用基板尺寸调整装置，适用于单缸上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，本发明提出了一种单缸上送粉用基板尺寸调整装置，该基板尺寸调整装置包括支撑框、支撑板、内缸、内缸底板、连接杆和基板，所述基板尺寸调整装置设置在成型缸外缸的内部且位于成型缸外缸底板的上部；所述支撑框的侧面固定和定位在所述成型缸外缸的内壁上；所述支撑板具有中间孔，所述支撑框的顶面与所述支撑板的底面四边固定连接；所述内缸具有中间孔，并且所述支撑板的中间孔的尺寸与所述内缸的中间孔的尺寸一致，所述内缸的顶部与所述支撑板的中间孔的底面四边固定连接；所述内缸底板与内缸间隙配合，可沿内缸轴向自由活动，所述内缸底板的侧面设置有密封圈；所述内缸底板通过位于其底部的连接杆连接成型缸外缸底板；所述内缸底板的上部设置有基板，所述基板直接放置内缸底板上或者所述基板与内缸底板固定连接。
进一步，所述支撑框的侧面和顶面开有螺纹孔；通过紧固螺丝实现支撑框的侧面在成型缸外缸的内壁上的固定和定位。
进一步，所述支撑板的四边和支撑板的中间孔的四边开有埋头或沉头孔；所述支撑板与所述支撑框或所述内缸的固定连接为螺栓连接。
进一步，所述支撑板的中间孔与所述内缸的中间孔的形状为圆形、方形或六边形。支撑板的中间孔和内缸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，所述基板与内缸底板固定连接为沉头螺栓或锥头螺栓。所述基板与所述内缸的间隙为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.安装基板尺寸调整装置：将成型缸外缸底板下降，将连接杆与成型缸外缸底板连接固定，然后将内缸底板与连接杆连接固定；将安装完密封圈的内缸底板套入内缸内；将基板直接放置在内缸底板上或者将基板与内缸底板连接固定；将支撑框的侧面在所述成型缸外缸的内壁上固定和定位，使得支撑框的上表面与成型缸外缸的上表面的高度差为一个支撑板的高度；最后将支撑板分别与内缸、支撑框连接固定；
S2：在基板上方铺粉进行3D打印成型。
本发明的优点在于：通过设计基板尺寸调整装置，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为本发明的支撑框的结构示意图；
附图3为本发明的支撑板的俯视图。
图中，1、成型缸外缸，2、支撑框，3、支撑板，4、内缸，5、内缸底板，6、连接杆，7、基板，8、成型缸外缸底板。
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所示，本发明的一种单缸上送粉用基板尺寸调整装置，主要结构包括：支撑框2、支撑板3、内缸4、内缸底板5、连接杆6和基板7；所述基板尺寸调整装置设置在成型缸外缸1的内部且位于成型缸外缸底板8的上部；所述支撑框2的侧面固定和定位在所述成型缸外缸1的内壁上；所述支撑板3具有中间孔，所述支撑框2的顶面与所述支撑板3的底面四边固定连接；所述内缸4具有中间孔，并且所述支撑板3的中间孔的尺寸与所述内缸4的中间孔的尺寸一致，所述内缸4的顶部与所述支撑板3的中间孔的底面四边固定连接；所述内缸底板5与内缸4间隙配合，可沿内缸4轴向自由活动，所述内缸底板5的侧面设置有密封圈；所述内缸底板5通过位于其底部的连接杆6连接成型缸外缸底板8；所述内缸底板5的上部设置有基板7，所述基板7直接放置内缸底板5上或者所述基板7与内缸底板5固定连接。
进一步，如图2所示，支撑框2的侧面和顶面开有螺纹孔，用以调整支撑框2同成型缸外缸1的顶面的距离，通过紧固螺丝实现支撑框2的侧面在成型缸外缸1的内壁上的固定和定位。
进一步，如图3所示，支撑板3的四边和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2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4的连接固定，连接固定方式例如为螺栓连接。
进一步，支撑板3的中间孔和内缸4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3中间孔和内缸4的尺寸，使得支撑板3中间孔尺寸同内缸4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。
进一步，内缸底板5的侧面开有1-3条燕尾槽，用以安装密封圈。并且内缸底板5通过位于其底部的连接杆6连接成型缸外缸底板8，能够实现内缸底板5和成型缸外缸底板8的同步升降。
进一步，基板7与内缸底板5的固定连接方式，例如使用沉头螺栓或锥头螺栓。设计相应形状和尺寸的基板7，使其外形尺寸略小于内缸4的尺寸，保留1-6mm间隙。
本发明适用于单缸上送粉式选区熔化设备，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.安装基板尺寸调整装置：将成型缸外缸底板8下降，将连接杆6与成型缸外缸底板8连接固定，例如使用螺栓；然后将内缸底板5与连接杆6连接固定，例如使用螺栓，将安装完密封圈的内缸底板5套入内缸4内；将基板7直接放置在内缸底板5上或者将基板7与内缸底板5进行连接固定，例如利用沉头螺栓或锥头螺栓；将支撑框2的侧面在成型缸外缸1的内壁上固定和定位，例如通过紧固支撑框的侧面螺栓将支撑框2在成型缸外缸1内保持定位，使得支撑框2的上表面与成型缸外缸1的上表面的高度差为一个支撑板3的高度；最后将支撑板3分别与内缸4、支撑框2连接固定，例如使用螺栓。
S2：在基板7上方铺粉进行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 (8)
1.一种单缸上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支撑框(2)、支撑板(3)、内缸(4)、内缸底板(5)、连接杆(6)和基板(7)，所述基板尺寸调整装置设置在成型缸外缸(1)的内部且位于成型缸外缸底板(8)的上部；所述支撑框(2)的侧面固定和定位在所述成型缸外缸(1)的内壁上；所述支撑板(3)具有中间孔，所述支撑框(2)的顶面与所述支撑板(3)的底面四边固定连接；所述内缸(4)具有中间孔，并且所述支撑板(3)的中间孔的尺寸与所述内缸(4)的中间孔的尺寸一致，所述内缸(4)的顶部与所述支撑板(3)的中间孔的底面四边固定连接；所述内缸底板(5)与内缸(4)间隙配合，可沿内缸(4)轴向自由活动，所述内缸底板(5)的侧面设置有密封圈；所述内缸底板(5)通过位于其底部的连接杆(6)连接成型缸外缸底板(8)；所述内缸底板(5)的上部设置有基板(7)，所述基板(7)直接放置内缸底板(5)上或者所述基板(7)与内缸底板(5)固定连接。
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(2)的侧面和顶面开有螺纹孔；通过紧固螺丝实现支撑框(2)的侧面在成型缸外缸(1)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(3)的四边和支撑板(3)的中间孔的四边开有埋头或沉头孔；所述支撑板(3)与所述支撑框(2)或所述内缸(4)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(3)的中间孔与所述内缸(4)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：所述支撑板(3)的中间孔和所述内缸(4)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。
6.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(5)的侧面开有1-3条燕尾槽，用以安装密封圈。
7.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：所述基板(7)与所述内缸(4)的间隙为1-6mm。
8.一种权利要求1-7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.安装基板尺寸调整装置：将成型缸外缸底板(8)下降，将连接杆(6)与成型缸外缸底板(8)连接固定，然后将内缸底板(5)与连接杆(6)连接固定；将安装完密封圈的内缸底板(5)套入内缸(4)内；将基板(7)直接放置在内缸底板(5)上或者将基板(7)与内缸底板(5)连接固定；将支撑框(2)的侧面在所述成型缸外缸(1)的内壁上固定和定位，使得支撑框(2)的上表面与成型缸外缸(1)的上表面的高度差为一个支撑板(3)的高度；最后将支撑板(3)分别与内缸(4)、支撑框(2)连接固定；
S2：在基板(7)上方铺粉进行3D打印成型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180828 |