CN110181047A - 一种选区激光熔化成形落粉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种选区激光熔化成形落粉装置，包括粉缸、落粉舱、定量落粉轴、菱形滑块和伺服电机；落粉舱内具有圆柱形空腔，落粉舱上表面和下表面分别开设有进粉口和出粉口，粉缸设置在落粉舱上表面上，并与进粉口连通，定量落粉轴设置在落粉舱的圆柱形空腔内，定量落粉轴中间部分且位于落粉舱进粉口处的周向设置有两个对称的外圆弧和圆弧凹槽，菱形滑块依靠自身重力放置在落粉舱的进粉口处，且菱形滑块下方深入到圆弧凹槽中，定量落粉轴中间部分的外圆弧与落粉舱圆柱形空腔之间留有间隙，伺服电机用于驱动定量落粉轴转动。本发明有效解决了激光选区熔化成形过程中落粉存在的漏粉和落粉轴卡死现象；实现了定量落粉从而增大了粉末利用效率。

Description

一种选区激光熔化成形落粉装置
技术领域
本发明属于增材制造领域，具体涉及一种选区激光熔化成形落粉装置。
背景技术
增材制造技术是基于数字化、分布式和流程简单的优势实现的订制化制造。通过计算机对零件进行三维CAD建模，然后对模型按一定厚度分层切片，完成了将零件的三维信息转换成一系列的二维轮廓信息，将模型分层文件导入打印机，通过计算机控制系统控制能量源(激光或电子束等)作用到粉末或丝材，对零件实现逐层堆积成形。
选区激光熔化技术(Selective Laser Melting，SLM)，也称激光粉末床熔融技术(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)，是金属增材制造中应用比较广泛的一种。其工作原理是将分层好的模型文件导入计算机，计算机控制系统控制激光器的开关，发射出的激光通过振镜的偏转使激光焦点在打印平面内移动扫描零件轮廓。每成形一层零件之后，成形缸下降一层的高度，送粉缸上升，刮刀从原位向右移动，在成形面上重新铺一层粉末。如此往复循环，逐步堆积制造出三维形状的零件。
目前在激光选区熔化技术中采用的送粉方法主要有两种：一种是活塞缸式下送粉结构，另一种是上落粉方式。活塞式下送粉机构有送粉缸和回收缸组成，在打印过程中每打印一层，送粉缸上升一定高度，铺粉刮刀移动进行铺粉。这种送粉方式单向铺粉效率低，且两个粉缸占用空间大，结构不紧凑，不能实现定量送粉。此外活塞缸式下送粉结构打印过程中不能补充粉末，粉末利用率低。上落粉方式采用较多的是电机带动送粉轴转动，送粉轴位于料斗的下方。当送粉轴转动时，利用送粉轴上的凹槽实现粉末的定量供给。这种方法优点是结构紧凑，利用落粉轴旋转的角度实现定量供给。这种方法也存在比较严重的缺点，主要是当落粉轴与落粉连接件间隙过大时，会导致粉末在重力作用下沿着间隙自动下落，无法控制落粉量。当落粉轴与落粉连接件间隙过小时，由于粉末粒度很小，会粘结在落粉轴或连接件上，金属粉末在间隙中挤压结块阻碍轴的转动，引起落粉轴卡死。这导致对粉末的材料和粒径的要求更加严格，尤其是对难熔金属粉末钨合金的落粉，会经常发生卡死现象，导致成形过程无法进行。
发明内容
为了解决上述中存在的落粉问题，本发明提供了一种选区激光熔化成形落粉装置，该装置能够实现定量送粉，有效解决了落粉轴卡死及漏粉问题。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种选区激光熔化成形落粉装置，包括粉缸、落粉舱、定量落粉轴、菱形滑块和伺服电机；其中，落粉舱内具有圆柱形空腔，落粉舱上表面和下表面分别开设有进粉口和出粉口，粉缸设置在落粉舱上表面上，并与进粉口连通，定量落粉轴设置在落粉舱的圆柱形空腔内，定量落粉轴中间部分且位于落粉舱进粉口处的周向设置有两个对称的外圆弧和两个对称的圆弧凹槽，菱形滑块依靠自身重力放置在落粉舱的进粉口处，且菱形滑块下方深入到圆弧凹槽中，定量落粉轴中间部分的外圆弧与落粉舱圆柱形空腔之间留有间隙，伺服电机用于驱动定量落粉轴转动。
本发明进一步的改进在于，粉缸通过底座与落粉舱之间采用螺栓连接。
本发明进一步的改进在于，粉缸和落粉舱接触面上开设有密封槽，并放置有O型密封圈保证落粉装置内部的气密性。
本发明进一步的改进在于，菱形滑块下方深入到圆弧凹槽10中200～300μm，定量落粉轴中间部分的外圆弧与落粉舱圆柱形空腔之间有500～1000μm的间隙。
本发明进一步的改进在于，落粉舱的进粉口两侧为45°斜面。
本发明进一步的改进在于，菱形滑块两侧均设置有圆柱凸耳，不落粉时，圆柱凸耳与进粉口两侧45°斜面保持线接触；落粉时，菱形滑块被向上顶起，粉末通过圆柱凸耳与45°斜面之间的间隙流出。
本发明进一步的改进在于，圆弧凹槽的深度为10mm、长度为120mm。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种选区激光熔化成形落粉装置，通过伺服电机驱动定量落粉轴，定量落粉轴转动过程中外圆弧段将菱形滑块顶起实现定量落粉，有效解决了激光选区熔化成形过程中落粉存在的漏粉和落粉轴卡死现象；实现了定量落粉从而增大了粉末利用效率；在打印过程中可以随时向粉缸内添加粉末，且清理方便；本发明落粉装置体积小大大减小了成形腔体积。
进一步，落粉轴的外圆圆弧在落粉处与落粉舱內圆圆弧有500～1000μm的间隙，保证粉末顺利流出，防止落粉轴卡死。
进一步，菱形滑块底部深入到落粉轴圆弧凹槽中200～300μm，保证落粉轴转动过程中外圆弧段将菱形滑块顶起实现定量落粉。
进一步，菱形滑块两侧有圆柱凸耳，圆柱凸耳与落粉舱进粉口两侧斜面线接触，防止漏粉。
附图说明
图1为本发明落粉装置的结构示意图；
图2为本发明落粉装置的结构中心剖视图；
图3为本发明落粉装置的粉缸结构示意图；
图4为本发明落粉装置的落粉舱结构示意图；
图5为本发明落粉装置的定量落粉轴结构示意图；
图6为本发明落粉装置的菱形滑块结构示意图。
附图标记说明：
1.粉缸，2.落粉舱，3.定量落粉轴，4.菱形滑块，5.伺服电机，6.出粉口，7.进粉口，8.密封槽，9.外圆弧，10.圆弧凹槽，11.圆柱凸耳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图6所示，本发明提供的一种选区激光熔化成形落粉装置，包括粉缸1、落粉舱2、定量落粉轴3、菱形滑块4以及伺服电机5。粉缸1通过底座与落粉舱2之间采用螺栓连接，粉缸1和落粉舱2接触面上开设有密封槽8，并放置有O型密封圈保证落粉装置内部的气密性。如图2所示，定量落粉轴3放置在落粉舱2中间的圆柱形空腔中，工作时定量落粉轴3跟随伺服电机5一起转动。粉缸1底部开设有出粉口与落粉舱2的进粉口7相连，进粉口7的两侧开设有45°斜面，落粉舱底部开设有出粉口6。如图2和图6所示，菱形滑块4通过自身重力放置在进粉口7的斜面上，圆柱凸耳11与进粉口7的45°斜面为线接触，有利于密封防止漏粉。如图5所示，定量落粉轴3中间部分且位于落粉舱2进粉口7处的周向设置有两个对称的外圆弧9和两个对称的圆弧凹槽10。如图2所示，外圆弧9与落粉舱2的圆柱形空腔之间存在有500～1000μm的间隙，保证粉末顺利流出。菱形滑块4底部深入到圆弧凹槽10中200～300μm，定量落粉轴3转动过程中外圆弧段将菱形滑块4顶起实现定量落粉。
不落粉时，菱形滑块4依靠自身重力和粉末的压力落在进粉口7的斜面上，菱形滑块4的底部处在圆弧凹槽10的位置。当需要落粉时，伺服电机5带动定量落粉轴3转动，当外圆弧9与菱形滑块4的底部相接触时，菱形滑块4被向上顶起。此时，圆柱凸耳11与进粉口7的45°斜面存在间隙，菱形滑块4上方的粉末顺着间隙流入到落粉舱2中，在经过定量落粉轴3与落粉舱2空腔的间隙顺利从出粉口6流出，实现落粉。
定量落粉轴3每转动一圈，实现两次落粉。因此可以通过控制定量落粉轴3的转速和转的圈数来控制落粉量。定量落粉轴3与落粉舱2圆柱形空腔的500～1000μm间隙既能保证粉末顺利流出，又能使定量落粉轴3不被卡死。
上述装置只是本发明较佳的实现方式之一，凡是通过对本发明装置的结构和原理的变形、修改、组合等均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种选区激光熔化成形落粉装置，其特征在于，包括粉缸(1)、落粉舱(2)、定量落粉轴(3)、菱形滑块(4)和伺服电机(5)；其中，
落粉舱(2)内具有圆柱形空腔，落粉舱(2)上表面和下表面分别开设有进粉口(7)和出粉口(6)，粉缸(1)设置在落粉舱(2)上表面上，并与进粉口(7)连通，定量落粉轴(3)设置在落粉舱(2)的圆柱形空腔内，定量落粉轴(3)中间部分且位于落粉舱(2)进粉口(7)处的周向设置有两个对称的外圆弧(9)和两个对称的圆弧凹槽(10)，菱形滑块(4)依靠自身重力放置在落粉舱(2)的进粉口(7)处，且菱形滑块(4)下方深入到圆弧凹槽(10)中，定量落粉轴(3)中间部分的外圆弧(9)与落粉舱(2)圆柱形空腔之间留有间隙，伺服电机(5)用于驱动定量落粉轴(3)转动。
2.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形落粉装置，其特征在于，粉缸(1)通过底座与落粉舱(2)之间采用螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形落粉装置，其特征在于，粉缸(1)和落粉舱(2)接触面上开设有密封槽(8)，并放置有O型密封圈保证落粉装置内部的气密性。
4.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形落粉装置，其特征在于，菱形滑块(4)下方深入到圆弧凹槽10中200～300μm，定量落粉轴(3)中间部分的外圆弧(9)与落粉舱(2)圆柱形空腔之间有500～1000μm的间隙。
5.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形落粉装置，其特征在于，落粉舱(2)的进粉口(7)两侧为45°斜面。
6.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形落粉装置，其特征在于，菱形滑块(4)两侧均设置有圆柱凸耳(11)，不落粉时，圆柱凸耳与进粉口(7)两侧45°斜面保持线接触；落粉时，菱形滑块(4)被向上顶起，粉末通过圆柱凸耳(11)与45°斜面之间的间隙流出。
7.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形落粉装置，其特征在于，圆弧凹槽(10)的深度为10mm、长度为120mm。
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