CN113231653A - 用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备 - Google Patents

用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，包括成形室、成形缸、泄粉缸、成形缸驱动装置和盛粉器，成形缸能纵向升降的设于成形室下方，成形缸驱动装置驱动成形缸的缸体升降运动，成形缸的缸体上端能与成形室底板下侧表面紧密接触，成形缸内的活塞能动密封的插设于成形室底板上的进粉口内，泄粉缸上端与成形室的底板下侧面密封固定，泄粉缸侧壁上设有至少一个沿其径向贯穿的泄粉通道，泄粉缸套设于成形缸插外侧，且成形缸外侧壁与泄粉缸内侧壁紧密接触，成形缸的缸体下降能使其内的粉末与泄粉通道的进口连通，泄粉通道的出口与盛粉器进口连通，本发明实现了多种材质的金属粉末激光熔化成形，形成具有多种材质的成型件。

Description

用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备
技术领域
本发明涉及一种激光熔化技术，特别涉及一种用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备。
背景技术
SLM是当代用于工业化生产的，最成熟，最稳定，最普遍，最受制造业欢迎的增材制造方法。
目前SLM设备中都是在成型箱下方固定安装成形缸，由成形缸内活塞寸动实现逐层添加粉末，进而实现激光逐层熔覆加工成形，这导致了成形产品只能采用一种金属粉末成形，无法实现多种材质拼接，形成的产品材质单一，对于一些需要多种材质的产品无法进行成型，限制了SLM加工工艺的使用。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，该用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备能够实现由多种材质组成的产品激光熔覆成型。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，包括成形室、成形缸、泄粉缸、成形缸驱动装置和盛粉器，所述成形缸能够纵向升降的设于成形室下方，成形缸驱动装置驱动成形缸的缸体升降运动，成形缸的缸体上端能够与成形室底板下侧表面紧密接触，成形缸内的活塞能够动密封的插设于成形室底板上的进粉口内，所述泄粉缸上端与成形室的底板下侧面密封固定定位，泄粉缸侧壁上设有至少一个沿其径向贯穿的泄粉通道，泄粉缸套设于成形缸插外侧，且成形缸外侧壁与泄粉缸内侧壁紧密接触，成形缸的缸体下降能够使其内的粉末与泄粉通道的进口连通，泄粉通道的出口与盛粉器进口连通。
作为发明的进一步改进，所述泄粉缸内侧壁上设有至少一个沿纵向延伸的径向凹槽，所述径向凹槽上端贯穿泄粉缸上端面，径向凹槽下端与泄粉通道的进口连通。
作为发明的进一步改进，所述泄粉缸内侧壁上的径向凹槽沿泄粉缸圆周方向均匀间隔的设置，泄粉通道也沿泄粉缸圆周方向均匀间隔的设置，所述径向凹槽与泄粉通道一一对应连通，径向凹槽形成泄粉通道的进口。
作为发明的进一步改进，所述泄粉通道的出口还安装有出粉管道，出粉管道的出口与盛粉器正对，出粉管道上安装有泄粉阀，泄粉阀能够打开和封闭出粉管道。
作为发明的进一步改进，所述成形缸的缸体上端面上设有至少一个沿其径向延伸的泄粉横道，泄粉横道一端与成形缸内部连通，泄粉横道另一端能够随成形缸下降与泄粉缸侧壁上的泄粉通道进口一一对应的连通。
作为发明的进一步改进，所述泄粉通道为朝向泄粉缸内侧一端高度高于朝向泄粉缸外侧一端高度的倾斜结构。
作为发明的进一步改进，还设有外缸，外缸上端固定套设于泄粉缸下端外侧，外缸内形成供成形缸升降的容纳空间。
作为发明的进一步改进，所述外缸内侧壁与泄粉缸外侧壁密封连接，成形缸外侧壁与泄粉缸内侧壁动密封接触，外缸、泄粉缸和成形缸之间形成密封的空间，外侧侧壁上还设有与该密封的空间连通的油路或气路。
作为发明的进一步改进，所述成型缸的活塞上侧表面还设有成形底板，所述成形底板能够与成形室底面平齐，也能够高出成形室底面设定高度。
作为发明的进一步改进，还设有机架、激光熔化系统、供粉装置和刮粉装置，成形室固定安装于机架上，供粉装置能够给成形室内供应成形粉末，刮粉装置能够将成形室底板上的粉末刮至成形缸内形成指定厚度的粉层，激光熔化系统安装于成形室上方，激光熔化系统能够对成形缸内粉层进行激光熔化成型。
本发明的有益技术效果是：本发明在成型箱下端固定设置泄粉缸，将成形缸密封插设在泄粉缸内，并使成形缸能够升降运动，形成双层缸结构，通过成形缸下降，将泄粉缸侧壁上的泄粉通道打开，将成形缸内的金属粉末排出，该结构无需取出成形件就可以排出成形缸内的金属粉末，便于添加第二种粉末再次进行激光熔化成形，本发明通过成形缸和泄粉缸的配合，实现了多种材质的金属粉末激光熔化成形，最终形成一个由多种材质拼接而成的成型件，满足了成形件不同部位采用不同材质的需求，扩大了SLM成型使用范围。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为本发明的泄粉缸横截面示意图；
图3为采用本发明进行两种金属粉末进行激光熔化成形的成型流程示意图。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
实施例：一种用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，包括成形室、成形缸、泄粉缸1、成形缸驱动装置和盛粉器2，所述成形缸能够纵向升降的设于成形室下方，成形缸驱动装置驱动成形缸的缸体3升降运动，成形缸的缸体3上端能够与成形室底板4下侧表面紧密接触，成形缸内的活塞5能够动密封的插设于成形室底板4上的进粉口内，所述泄粉缸1上端与成形室的底板下侧面密封固定定位，泄粉缸1侧壁上设有至少一个沿其径向贯穿的泄粉通道6，泄粉缸1套设于成形缸插外侧，且成形缸外侧壁与泄粉缸1内侧壁紧密接触，成形缸的缸体3下降能够使其内的粉末与泄粉通道6的进口连通，泄粉通道6的出口与盛粉器2进口连通。
该装备进行金属粉末成形时，可以先采用第一种金属粉末7进行成型，形成产品的部分结构，然后成形缸的缸体3下降到一定的高度，将泄粉缸1的泄粉通道6打开，成形缸内的粉末就沿泄粉通道6流到盛粉器2中收集，在成形缸内金属粉末进行泄粉过程中，成形缸内的活塞5也进行高度调整，使其与成形缸的上端面平齐，最终清空成形缸内的第一种金属粉末7，然后成形缸的缸体3复位到初始状态，成形缸内的活塞5位置调整到其上工件与成形室底板4上侧表面平齐的位置，此时，向成形缸内添加第二种金属粉末8进行成型，当第二种金属粉末8成形完成后，成形缸再次下降进行泄粉，如此反复即可实现一个产品由两种或两种以上的金属粉末激光熔化成型，解决了产品只能由单一材激光熔化加工的缺陷，使得产品可以由多种材料组合而成，满足产品不同位置采用不同材料的成型要求。
所述泄粉缸1内侧壁上设有至少一个沿纵向延伸的径向凹槽9，所述径向凹槽9上端贯穿泄粉缸1上端面，径向凹槽9下端与泄粉通道6的进口连通。
在泄粉缸1内侧壁上设置纵向延伸的径向凹槽9，使得泄粉通道6的进口在纵向尺寸增大，泄粉时，成形缸的缸体3在下降过程中始终与泄粉通道6的进口连通，泄粉不受成形缸内粉末厚度限制，泄粉缸1的泄粉通道6最佳设置在泄粉缸1的下段侧壁上，实现成形缸内粉末可以充分泄粉，泄粉时，成形缸的缸体3下降到与其内活塞平齐，避免成形缸内有粉末残留。
所述泄粉缸1内侧壁上的径向凹槽9沿泄粉缸1圆周方向均匀间隔的设置，泄粉通道6也沿泄粉缸1圆周方向均匀间隔的设置，所述径向凹槽9与泄粉通道6一一对应连通，径向凹槽9形成泄粉通道6的进口。可以实现多个通道同步泄粉，泄粉效率高，泄粉均匀，可以避免成形缸内有粉末残留。
所述泄粉通道6的出口还安装有出粉管道10，出粉管道10的出口与盛粉器2正对，出粉管道10上安装有泄粉阀11，泄粉阀11能够打开和封闭出粉管道10。通过泄粉阀11实现泄粉通道6的开闭，可以有效控制泄粉。
所述成形缸的缸体3上端面上设有至少一个沿其径向延伸的泄粉横道12，泄粉横道12一端与成形缸内部连通，泄粉横道12另一端能够随成形缸下降与泄粉缸1侧壁上的泄粉通道6进口一一对应的连通。在成形缸的缸体3上端面上形成沟槽状的泄粉横道12，使得成形缸与泄粉缸1的泄粉通道6始终保持连通状态，通过泄粉阀11控制泄粉通道6的开闭，可以实现对泄粉的控制，在成形缸缸体顶端开设沟槽状的泄粉横道12，可以实现成形缸内任意厚度的粉末泄粉，同时，在泄粉时，对成形缸内粉末流动起到导向作用，使成形缸内粉末沿泄粉横道12进入泄粉缸1的泄粉通道6内进行泄粉，避免粉末残留。
所述泄粉通道6为朝向泄粉缸1内侧一端高度高于朝向泄粉缸1外侧一端高度的倾斜结构。倾斜通道可以避免有粉末残留，使得粉末完全排出。
还设有外缸13，外缸13上端固定套设于泄粉缸1下端外侧，外缸13内形成供成形缸升降的容纳空间。外缸13一方面与泄粉缸1的固定连接，实现泄粉缸1的稳定定位，同时外缸13对成形缸起到保护和容纳作用。
所述外缸13内侧壁与泄粉缸1外侧壁密封连接，成形缸外侧壁与泄粉缸1内侧壁动密封接触，外缸13、泄粉缸1和成形缸之间形成密封的空间，外侧侧壁上还设有与该密封的空间连通的油路或气路。通过将外缸13与泄粉缸1固定连接形成密封连接的一体，成形缸与泄粉缸1的泄粉通道6下段部分密封相连，使得外缸13和泄粉缸1形成一个缸体结构，成形缸形成一个活塞结构，成形缸在液压或气压作用下升降运动，此外，成形缸也可以通过其他方式驱动升降运动，如电机带动丝杆螺母机构，电机带动齿轮齿条传动机构等等，都是本领域技术人员根据本专利很容易想到的等同替换结构，属于本专利保护范围。
所述成型缸的活塞上侧表面还设有成形底板14，所述成形底板14能够与成形室底面平齐，也能够高出成形室底面设定高度。成形底板14用于托持成形件，成形底板14上还可设置插槽，便于取件时，叉车的货叉插在插槽内将成形底板14及其上的成形件取出。
还设有机架、激光熔化系统、供粉装置和刮粉装置，成形室固定安装于机架上，供粉装置能够给成形室内供应成形粉末，刮粉装置能够将成形室底板4上的粉末刮至成形缸内形成指定厚度的粉层，激光熔化系统安装于成形室上方，激光熔化系统能够对成形缸内粉层进行激光熔化成型。粉末激光熔化成形时，由供粉装置给成形室定量间歇供应粉末，刮粉装置的刮板在成形室底板4表面往复运动将粉末刮到成形缸内，在成形缸内形成设定厚度的粉末层，激光熔化系统对成形缸内粉末进行激光熔化成形。
产品熔化成形工艺流程如下：
步骤一：成形准备状态；
步骤二：采用第一种金属粉末7进行激光熔化成形，随着成形缸活塞微距下降(寸动)和供粉装置间歇供粉，成形件第一种材料部分成形完毕；
步骤三：成形缸下降，并使成形缸的缸体3上端面与活塞平齐，洩出第一种金属粉末7；
步骤四：当第一种粉末完全泄出，第一种金属粉末7洩出完毕后，将成形缸的缸体3上升到与成形室底板4贴紧状态，成形缸活塞调整到其上成型件与成形室底板4表面对齐；
步骤五：添加第二种金属粉末8到成形缸内，将粉末与成形底板14的进粉口填平；
步骤六：采用第二种金属粉末8进行激光熔覆成形，完成第二种材质的部分的成型；
步骤七：第二种金属粉末8成形完成后成形缸下降并使成形缸的缸体3上端面与活塞平齐，洩出第二种金属粉末8；
步骤八：第二种金属粉末8洩出完毕；
步骤九：成形缸先升起，然后成形缸内活塞升起，将成形缸活塞上的成形底板14及其上的成形件伸出到成形箱内，取出成型件即可。
如果还有第三种或第四中材料，可以在第二种材料泄出完成后，按照步骤四至步骤六的方法继续成形第三种、第四中金属粉末，直到所有种类技术粉末成形完成，最终成型了一个由多种材质拼接在一起的成型件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征在于：包括成形室、成形缸、泄粉缸(1)、成形缸驱动装置和盛粉器(2)，所述成形缸能够纵向升降的设于成形室下方，成形缸驱动装置驱动成形缸的缸体(3)升降运动，成形缸的缸体上端能够与成形室底板(4)下侧表面紧密接触，成形缸内的活塞(5)能够动密封的插设于成形室底板上的进粉口内，所述泄粉缸上端与成形室的底板下侧面密封固定定位，泄粉缸侧壁上设有至少一个沿其径向贯穿的泄粉通道(6)，泄粉缸套设于成形缸插外侧，且成形缸外侧壁与泄粉缸内侧壁紧密接触，成形缸的缸体下降能够使其内的粉末与泄粉通道的进口连通，泄粉通道的出口与盛粉器进口连通。
2.如权利要求1所述的用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征是：所述泄粉缸内侧壁上设有至少一个沿纵向延伸的径向凹槽(9)，所述径向凹槽上端贯穿泄粉缸上端面，径向凹槽下端与泄粉通道的进口连通。
3.如权利要求2所述的用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征是：所述泄粉缸内侧壁上的径向凹槽沿泄粉缸圆周方向均匀间隔的设置，泄粉通道也沿泄粉缸圆周方向均匀间隔的设置，所述径向凹槽与泄粉通道一一对应连通，径向凹槽形成泄粉通道的进口。
4.如权利要求1或2所述的用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征是：所述泄粉通道的出口还安装有出粉管道(10)，出粉管道的出口与盛粉器正对，出粉管道上安装有泄粉阀(11)，泄粉阀能够打开和封闭出粉管道。
5.如权利要求4所述的用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征是：所述成形缸的缸体上端面上设有至少一个沿其径向延伸的泄粉横道(12)，泄粉横道一端与成形缸内部连通，泄粉横道另一端能够随成形缸下降与泄粉缸侧壁上的泄粉通道进口一一对应的连通。
6.如权利要求1所述的用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征是：所述泄粉通道为朝向泄粉缸内侧一端高度高于朝向泄粉缸外侧一端高度的倾斜结构。
7.如权利要求1所述的用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征是：还设有外缸(13)，外缸上端固定套设于泄粉缸下端外侧，外缸内形成供成形缸升降的容纳空间。
8.如权利要求7所述的用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征是：所述外缸内侧壁与泄粉缸外侧壁密封连接，成形缸外侧壁与泄粉缸内侧壁动密封接触，外缸、泄粉缸和成形缸之间形成密封的空间，外侧侧壁上还设有与该密封的空间连通的油路或气路。
9.如权利要求1所述的用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征是：所述成型缸的活塞上侧表面还设有成形底板(14)，所述成形底板能够与成形室底面平齐，也能够高出成形室底面设定高度。
10.如权利要求1所述的用于多种金属成形的粉末床激光熔化成形技术装备，其特征是：还设有机架、激光熔化系统、供粉装置和刮粉装置，成形室固定安装于机架上，供粉装置能够给成形室内供应成形粉末，刮粉装置能够将成形室底板上的粉末刮至成形缸内形成指定厚度的粉层，激光熔化系统安装于成形室上方，激光熔化系统能够对成形缸内粉层进行激光熔化成型。
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