CN113828775A - 一种用于激光增材制造多层材料的铺粉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于激光增材制造多层材料的铺粉装置，包括底座，基板、活动螺栓、定位孔、定位活动板、导柱，在底座上设置基板，基板围成待加工区域；在基板的一侧设置导柱，在基板和导柱顶端之间设置定位活动片；在基板的另一侧设置定位孔，在定位孔中设置活动螺栓；活动螺栓能够沿定位孔进行移动并进行固定，定位活动片能够围绕导柱进行圆周运动，定位活动片的连接凹槽与活动螺栓进行连接。本发明能够迅速方便的置于激光增材系统设备中，在不需要对整体设备做大的改换的条件下在激光熔覆设备上实现对激光增材加工技术的应用，其结构简单，加工制作方便，造价较低。
Description
技术领域
本发明属于激光增材技术领域，更加具体地说，尤其涉及一种用于激光增材制造多层材料的铺粉装置。
背景技术
激光选区熔化(SLM)是利用高能量激光束将设计好的二维截面上的金属合金粉末熔化，由下而上逐层打印实体零件的一种金属增材制造(AM)技术,具有尺寸精度高、表面质量好、致密度高和材料浪费少的优势,已经成为AM技术在金属零件成型领域中的重要技术之一。目前针对激光增材过程中的粉末填充主要有以下两种方法：同步送粉法和预置铺粉法。同步送粉方式的缺点在于成型材料上部结构缺乏支持，所以难以成型形状较为复杂的零件，而预置铺粉法是先在机体表面铺上一定厚度的粉末，然后通过激光扫描预置好的粉末，形成致密的涂层，然后再继续铺粉，继续增材第二层直至完成工件尺寸。由于是逐层铺粉，零件埋于粉床中每一层都有下面的粉床支持，故克服了这一问题。现有的铺粉工序一般都是由人工操作，这种方法铺粉精度很难控制，铺粉厚度误差大，铺粉面不平整，铺粉效率低，粉末利用率低，工人劳动强度大，且由于激光增材的特殊材料都需要对工件进行预热，工件的温度较高，对操作人员带来不良的环境影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单且小型化的用于激光增材粉末成型加工的铺粉装置，该装置能够迅速方便的至于激光增材设备上实现结构简单，使粉末厚度控制更加精准，提高了铺粉效率，节约了成本。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。
一种用于激光增材制造多层材料的铺粉装置，包括底座、基板、活动螺栓、定位孔、定位活动板、导柱，其中：
在底座上设置基板，基板围成待加工区域，以放置激光增材零件和粉末；
在基板的一侧设置导柱，在基板和导柱顶端之间设置定位活动片；在基板的另一侧设置定位孔，在定位孔中设置活动螺栓；活动螺栓能够沿定位孔进行移动并进行固定，定位活动片能够围绕导柱进行圆周运动，定位活动片的连接凹槽与活动螺栓进行连接。
根据两者大小选择四块基板竖直设置在底座上，围成一个方形区域作为待加工区域，以容纳激光增材零件。在一个基板的两侧上分别设置导柱和定位孔，在基板和导柱顶端之间设置定位活动片，在定位孔中设置活动螺栓；在与之相互平行的另一个基板的两侧上分别设置导柱和定位孔，在定位孔中设置活动螺栓，其余两个基板垂直设置在相互平行的两个基板之间。
在实际使用中，可根据激光增材制造的设计，在基板和导柱顶端之间设置至少一个定位活动片，当设置多个定位活动片时，每一个定位活动片的厚度相同或者不同。需要注意的是，在两个基板上设置的定位活动片需要一致，以保证在待加工区域形成两侧等高的定位活动片，如实施例所述的情况，在两个基板上都设置三个定位活动片，每个定位活动片厚度为1mm。
与现有技术相比，本发明的用于激光增材制造多层材料的铺粉装置结构简单，加工方便，造价较低，底座与基板的大小可以根据零件的大小及设备的要求进行调整：单层铺粉的厚度可以根据定位活动板的厚度进行调节，铺粉的层数可以根据定位活动板的数量进行调节。
附图说明
图1是本发明铺粉装置的结构示意图(1)，其中1为基板，2-1为第一活动螺栓，2-2为第二活动螺栓，3-1为第一定位孔，3-2为第二定位孔，4-1为第一定位活动板，4-2为第二定位活动板，4-3为第三定位活动板，4-4为第四定位活动板，4-5为连接凹槽，5-1为第二导柱，5-2为第二导柱，7为待加工区域。
图2是本发明铺粉装置的结构示意图(2)，其中1为基板，2为活动螺栓，4为定位活动板，5为导柱，6为底座。
图3是本发明铺粉装置的结构示意图(3)，其中1为基板，2为活动螺栓，4为定位活动板，5为导柱，6为底座。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。如附图1—3所示，本发明的铺粉装置，包括底座、基板、活动螺栓、定位孔、定位活动板、导柱，其中：
在底座上设置基板，基板围成待加工区域，以放置激光增材零件和粉末；
在基板的一侧设置导柱，在基板和导柱顶端之间设置定位活动片；在基板的另一侧设置定位孔，在定位孔中设置活动螺栓；活动螺栓能够沿定位孔进行移动并进行固定，定位活动片能够围绕导柱进行圆周运动，定位活动片的连接凹槽与活动螺栓进行连接。
底座尺寸为70mm×80mm×10mm，激光增材零件尺寸为50mm×60mm×3mm，根据两者大小选择四块基板竖直设置在底座上，围成一个方形区域作为待加工区域，以容纳激光增材零件。在一个基板的两侧上分别设置导柱和定位孔，在基板和导柱顶端之间设置定位活动片，在定位孔中设置活动螺栓；在与之相互平行的另一个基板的两侧上分别设置导柱和定位孔，在定位孔中设置活动螺栓，其余两个基板垂直设置在相互平行的两个基板之间。
根据激光增材制造设计，在激光增材零件上进行三层增材制造，每一层为1mm，在这一情况下，选择定位活动片厚度为1mm，在基板和导柱顶端之间设置三个定位活动片，共计六个定位活动片。沿着基板到导柱顶端依次命名为低、中和高定位活动片。
将低定位活动片围绕导柱进行圆周运动，活动螺栓沿定位孔进行移动，定位活动片的连接凹槽与活动螺栓进行连接，在定位孔中固定活动螺栓，此时在待加工区域两侧形成两个1mm后的等高的定位活动片。将铺粉装置整体放置于激光成型系统中，将材料粉末平铺于待加工区域，以两侧1mm高的定位活动片为标准用刮板或玻璃棒刮平，再进行激光熔化，完成第一层增材制造。
激光熔化第一层后，将中定位活动片(即第二定位活动板、第三定位活动板)围绕导柱进行圆周运动与活动螺栓连接并固定，此时在待加工区域两侧形成两个2mm后的等高的定位活动片，以两侧2mm高的定位活动片为标准加入材料粉末并刮平，再进行激光熔化，完成第二层增材制造。同理，将高定位活动片(即第一定位活动板、第四定位活动板)围绕导柱进行圆周运动与活动螺栓连接并固定，此时在待加工区域两侧形成两个3mm后的等高的定位活动片，以两侧3mm高的定位活动片为标准加入材料粉末并刮平，再进行激光熔化，完成第三层增材制造。
在实际使用中，可根据激光增材制造的设计，在基板和导柱顶端之间设置至少一个定位活动片，当设置多个定位活动片时，每一个定位活动片的厚度相同或者不同。需要注意的是，在两个基板上设置的定位活动片需要一致，以保证在待加工区域形成两侧等高的定位活动片，如实施例所述的情况，在两个基板上都设置三个定位活动片，每个定位活动片厚度为1mm。
采用本发明的技术方案，在进行激光增材制造中，相当于利用待加工区域两侧的定位活动片进行高度确认和找平，再进行铺粉和激光熔化即可实现粉末材料的向上成型，实现高度的精确控制；由于定位活动板在成型结束前始终由导柱与活动螺栓固定于基板上方，故加工过程中不会出现粉床的坍塌，对成型材料起到了良好的支撑作用。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于激光增材制造多层材料的铺粉装置，其特征在于，包括底座、基板、活动螺栓、定位孔、定位活动板、导柱，其中：
在底座上设置基板，基板围成待加工区域，以放置激光增材零件和粉末；
在基板的一侧设置导柱，在基板和导柱顶端之间设置定位活动片；在基板的另一侧设置定位孔，在定位孔中设置活动螺栓；活动螺栓能够沿定位孔进行移动并进行固定，定位活动片能够围绕导柱进行圆周运动，定位活动片的连接凹槽与活动螺栓进行连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光增材制造多层材料的铺粉装置，其特征在于，选择四块基板竖直设置在底座上，围成一个方形区域作为待加工区域，以容纳激光增材零件；在一个基板的两侧上分别设置导柱和定位孔，在基板和导柱顶端之间设置定位活动片，在定位孔中设置活动螺栓；在与之相互平行的另一个基板的两侧上分别设置导柱和定位孔，在定位孔中设置活动螺栓，其余两个基板垂直设置在相互平行的两个基板之间。
3.根据权利要求1或者2所述的一种用于激光增材制造多层材料的铺粉装置，其特征在于，在基板和导柱顶端之间设置至少一个定位活动片。
4.根据权利要求3所述的一种用于激光增材制造多层材料的铺粉装置，其特征在于，当设置多个定位活动片时，每一个定位活动片的厚度相同或者不同。
5.根据权利要求3所述的一种用于激光增材制造多层材料的铺粉装置，其特征在于，在两个基板上设置的定位活动片需要一致，以保证在待加工区域形成两侧等高的定位活动片。
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