CN114433872B - 一种无刮刀激光选区熔化增材制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明无刮刀激光选区熔化增材制造工艺，通过无刮刀式激光选区熔化制备结构进行零件制备；无刮刀式激光选区熔化制备结构包括设置于成型舱内的成型基板，成型舱顶部对应设置有用于发出激光束的激光发生器，且成型舱还对应设置有送粉装置及压粉板；成型步骤为：1)送粉装置进行对成型基板的送成型材质粉末，后复位；2)压粉板进行成型基板上的成型材质粉末的压实，后复位；3)激光发射器发光激光束进行激光选区熔化成型，成型基板下降一个厚度；4)重复步骤1)‑3)直至零件制备完成。

Description

一种无刮刀激光选区熔化增材制造工艺

技术领域

本发明涉及精密制造技术，特别涉及精密成型技术，具体的，其展示一种无刮刀激光选区熔化增材制造工艺。

背景技术

随着航空航天、军工装备的发展，对装备制造业提出更高要求。

激光选区熔化增材制造技术是常见的精密制备技术，传统的激光选区熔化增材制造技术采用刮刀进行逐层铺粉，打印过程可分为“刮刀铺粉-激光烧结-成形缸下降-粉缸上升-铺粉”，重复上述步骤直到零件打印结束。

刮刀铺粉的过程对零件成形摆放角度有特殊要求，当成形角度低于45°且逆刮刀前进方向成形时，很容易出现零件边缘翘曲卡住刮刀的现象，最终导致零件打印失败。

因此，有必要提供一种无刮刀激光选区熔化增材制造工艺来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无刮刀激光选区熔化增材制造工艺。

技术方案如下：

一种无刮刀激光选区熔化增材制造工艺，通过无刮刀式激光选区熔化制备结构进行零件制备；

无刮刀式激光选区熔化制备结构包括设置于成型舱内的成型基板，成型舱顶部对应设置有用于发出激光束的激光发生器，且成型舱还对应设置有送粉装置及压粉板；

成型步骤为：

1)送粉装置进行对成型基板的送成型材质粉末，后复位；

2)压粉板进行成型基板上的成型材质粉末的压实，后复位；

3)激光发射器发光激光束进行激光选区熔化成型，成型基板下降一个厚度；

4)重复步骤1)-3)直至零件制备完成。

进一步的，送粉装置包括成型材质粉末暂存部和均匀落粉部，成型材质粉末暂存部储存若干层成型材质粉末用量；均匀落粉部将暂存成型材质粉末均匀下落于激光束焦平面。

进一步的，均匀落粉部包括滚轴，滚轴均匀转动成型材质粉末下落，同时均匀落粉部匀速水平移动，使全幅面均匀落粉。

进一步的，均匀落粉部底面均匀设置有若干落粉小孔，均匀落粉部移动至成形表面上方，通过控制落粉小孔打开时间以控制落粉量，且均匀落粉部对应设置振动件，有助于粉末均匀落粉。

进一步的，压粉板匹配有带振动功能，在粉末床上表面通过超声震动或机械振动实现粉末床高度差修平；压粉板可采用耐高温非金属软质材料，如聚氨酯，也可采用金属网状材料或金属板状硬质材料。

进一步的，成型舱下部设置有收粉仓，收粉仓上设置有收粉开关。

进一步的，压粉板下降工作时，未烧结区域高出的成型材质粉末压实，多余成型材质粉末通过收粉开关排出至收粉舱；压粉板上升时，收粉开关可自动闭合，阻止成型材质粉末继续下落。

进一步的，成型材质粉末为金属、非金属粉末，包括铜、铁、镍、钛、钨、钼、铝及其合金、陶瓷、尼龙、树脂材质粉末。

与现有技术相比，本发明提供无需刮刀无需添加支撑的增材制造解决方案，有效地解决了逆刮刀成形翘曲变形这一技术难题，低角度平面成形质量更高，可实现复杂形面结构难成形问题；传统打印工艺不可实现的复杂结构均可成形，甚至可以解决粉床表面悬空生长零件，无需添加支撑实现打印成形的解决方案；成形的零部件没有支撑，不需要使用其他辅助打磨工具，成形后仅需进行喷砂喷丸等表面处理即可；无需添加支撑，大大减轻了后处理人员的工作量，解决了全行业的一大痛点，可实现工程化应用，具有较高的商业价值。

附图说明

图1是本发明的步骤1)的示意图。

图2是本发明的步骤2)的示意图之一。

图3是本发明的步骤2)的示意图之二。

图4是本发明的步骤3)的示意图。

具体实施方式

实施例：

本实施例展示一种无刮刀激光选区熔化增材制造工艺，通过无刮刀式激光选区熔化制备结构进行零件制备；

参照图1，无刮刀式激光选区熔化制备结构100包括设置于成型舱5内的成型基板6，成型舱6顶部对应设置有用于发出激光束2的激光发生器21，且成型舱6还对应设置有送粉装置3及压粉板1；

成型步骤为：

1)参照图2，送粉装置3进行对成型基板6的送成型材质粉末，后复位；

2)参照图3，压粉板1进行成型基板上的成型材质粉末的压实，后复位；

3)参照图4，激光发射器21发光激光束2进行激光选区熔化成型，成型基板下降一个厚度；

4)重复步骤1)-3)直至零件制备完成。

送粉装置3包括成型材质粉末暂存部和均匀落粉部，成型材质粉末暂存部储存若干层成型材质粉末用量；均匀落粉部将暂存成型材质粉末均匀下落于激光束焦平面。

均匀落粉部的设定包括但不限定于如下两种方式，

A：均匀落粉部包括滚轴，滚轴均匀转动成型材质粉末下落，同时均匀落粉部匀速水平移动，使全幅面均匀落粉；

B:均匀落粉部底面均匀设置有若干落粉小孔，均匀落粉部移动至成形表面上方，通过控制落粉小孔打开时间以控制落粉量，且均匀落粉部对应设置振动件，有助于粉末均匀落粉。

压粉板1匹配有带振动功能，在粉末床上表面通过超声震动或机械振动实现粉末床高度差修平；压粉板1可采用耐高温非金属软质材料，如聚氨酯，也可采用金属网状材料或金属板状硬质材料。

压粉板1用于将落下的成型材质粉末压平，保证每一层的铺粉厚度相同；激光烧结区域每层熔化后，烧结表面高度会下降大约层厚的一半，未烧结区域粉末表面高度不变，随着打印层数的增加，高度差会越来越大，因此，压粉板可以将高度差修平；压粉这一步骤有利于打印零件内部质量的提高，将松装粉末变为压实粉末，致密度提高。

成型舱5下部设置有收粉仓8，收粉仓8上设置有收粉开关7。

压粉板1下降工作时，未烧结区域高出的成型材质粉末压实，多余成型材质粉末通过收粉开关排出至收粉舱；压粉板上升时，收粉开关可自动闭合，阻止成型材质粉末继续下落。

成型材质粉末为金属、非金属粉末，包括铜、铁、镍、钛、钨、钼、铝及其合金、陶瓷、尼龙、树脂材质粉末。

与现有技术相比，本发明提供无需刮刀无需添加支撑的增材制造解决方案，有效地解决了逆刮刀成形翘曲变形这一技术难题，低角度平面成形质量更高，可实现复杂形面结构难成形问题；传统打印工艺不可实现的复杂结构均可成形，甚至可以解决粉床表面悬空生长零件，无需添加支撑实现打印成形的解决方案；成形的零部件没有支撑，不需要使用其他辅助打磨工具，成形后仅需进行喷砂喷丸等表面处理即可；无需添加支撑，大大减轻了后处理人员的工作量，解决了全行业的一大痛点，可实现工程化应用，具有较高的商业价值。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种无刮刀激光选区熔化增材制造工艺，其特征在于：通过无刮刀式激光选区熔化制备结构进行零件制备；

无刮刀式激光选区熔化制备结构包括设置于成型舱内的成型基板，成型舱顶部对应设置有用于发出激光束的激光发生器，且成型舱还对应设置有送粉装置及压粉板；

送粉装置包括成型材质粉末暂存部和均匀落粉部，成型材质粉末暂存部储存若干层成型材质粉末用量；均匀落粉部将暂存成型材质粉末均匀下落于激光束焦平面；均匀落粉部底面均匀设置有若干落粉小孔，均匀落粉部移动至成形表面上方，通过控制落粉小孔打开时间以控制落粉量，且均匀落粉部对应设置振动件，有助于粉末均匀落粉；压粉板匹配有带振动功能，在粉末床上表面通过超声震动或机械振动实现粉末床高度差修平；压粉板可采用耐高温非金属软质材料；成型舱下部设置有收粉仓，收粉仓上设置有收粉开关；压粉板下降工作时，未烧结区域高出的成型材质粉末压实，多余成型材质粉末通过收粉开关排出至收粉舱；压粉板上升时，收粉开关可自动闭合，阻止成型材质粉末继续下落；成型步骤为：

1)送粉装置进行对成型基板的送成型材质粉末，后复位；

2)压粉板进行成型基板上的成型材质粉末的压实，后复位；

3)激光发射器发光激光束进行激光选区熔化成型，成型基板下降一个厚度；

4)重复步骤1)-3)直至零件制备完成。

2.根据权利要求1所述的一种无刮刀激光选区熔化增材制造工艺，其特征在于：均匀落粉部包括滚轴，滚轴均匀转动成型材质粉末下落，同时均匀落粉部匀速水平移动，使全幅面均匀落粉。