CN114559059B - 粉床电子束增材制造设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉床电子束增材制造设备及方法,该设备包括:成形室,内部具有预设的低真空度;铺粉平台,设置在成形室内部,其上方设置有刮刀,其下方设置有成形缸以及位于成形缸两侧的第一粉缸和第二粉缸;两个滤粉装置,分别设置在成形室的两个侧壁上;所述滤粉装置的一端固定在成形室的两个侧壁上,另一端位于成形室内部并以水平运动的方式伸入或伸出第一粉缸或所述第二粉缸内。本发明能够对每层打印结束后落入第一粉缸或第二粉缸中多余的金属粉末进行过滤使得经过过滤处理的金属粉末在单次打印过程中可以被重复利用,大大提高了金属粉末的重复利用率,也有效解决了打印过程中金属粉末污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及粉床增材制造设备技术领域,具体涉及一种粉床电子束增材制造设备及方法。
背景技术
粉床电子束增材制造设备是目前3D金属打印领域中的主流设备之一,可将钛、钨、钼、钽、铌等高熔点的难熔金属及合金打印成金属零件,其主要采用电子束选区熔化成形技术。
在电子束选区熔化成形技术中,粉床电子束增材制造设备通常采用刮刀单向铺粉的方式进行送粉。然而,刮刀单向铺粉的方式,金属粉末利用效率低,在铺粉过程少部分粉末用于打印过程,而大部分的金属粉末则会掉落在粉缸中,不能在单次打印过程中重复利用,大大降低了金属粉末的使用率;除此之外,铺粉后经过预烧结会形成粉末残渣和烧结块,金属部粉末受到污染,使得参杂有粉末残渣和烧结块的金属粉末也无法再次被重复利用,会造成金属粉末的浪费,铺粉过程耗时长且铺粉效果易受单次供粉量的限制。
需要注意的是,本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
发明内容
本发明实施例提供一种粉床电子束增材制造设备及方法,以解决现有技术中的粉床电子束增材制造设备采用刮刀单向铺粉时大部分的金属粉末会掉落在粉缸中以及预烧结会形成粉末残渣及烧结块,从而导致单次打印过程中金属粉末重复利用率低的问题。
第一方面,本发明实施例提供一种粉床电子束增材制造设备,包括:
成形室,内部具有预设的低真空度;
铺粉平台,设置在所述成形室内部,其上方设置有刮刀,其下方设置有成形缸以及位于所述成形缸两侧的第一粉缸和第二粉缸;
两个滤粉装置,分别设置在所述成形室的两个侧壁上;所述滤粉装置的一端固定在所述成形室的两个侧壁上,另一端位于所述成形室内部并以水平运动的方式伸入或伸出所述第一粉缸或所述第二粉缸内,以对每层打印结束后落入所述第一粉缸或所述第二粉缸中多余的金属粉末进行过滤。
作为本发明第一方面的优选方式,所述滤粉装置包括伸缩气缸、活塞杆和过滤件,所述伸缩气缸安装在所述成形室的侧壁上,其输出端连接所述活塞杆,所述活塞杆的另一端伸入所述成形室内后连接所述过滤件,所述过滤件在所述伸缩气缸的带动下以水平运动的方式伸入或伸出所述第一粉缸或所述第二粉缸内。
作为本发明第一方面的优选方式,所述滤粉装置还包括震动器,所述震动器通过震动器固定座安装在所述过滤件下方且靠近所述成形缸的侧壁的一端。
作为本发明第一方面的优选方式,所述滤粉装置还包括气缸固定座,所述伸缩气缸通过所述气缸固定座固定在所述成形缸的侧壁上;
所述滤粉装置还包括动密封座,所述活塞杆的另一端通过所述动密封座伸入所述成形室内;
所述滤粉装置还包括活塞杆连接座,所述活塞杆的另一端通过所述活塞杆连接座连接所述过滤件。
作为本发明第一方面的优选方式,所述过滤件包括滤网架、托网板和过滤网,所述滤网架为矩形框架结构,其内侧设置有凹槽,所述托网板和所述过滤网的四周边缘卡接在所述凹槽内,所述过滤网位于所述托网板上方。
作为本发明第一方面的优选方式,所述过滤件上方设置有围框,所述围框由前挡板、后挡板和两个侧挡板组成;其中,所述前挡板与所述过滤件的边缘对齐,所述后挡板与所述过滤件的边缘存在间隔。
作为本发明第一方面的优选方式,所述前挡板、所述后挡板和两个所述侧挡板均通过L型封条进行固定。
作为本发明第一方面的优选方式,所述第一粉缸底部设置有由第一粉缸升降装置驱动的第一粉缸托板,所述第一粉缸托板上方安装有第一重量检测传感器;
所述第二粉缸底部设置有由第二粉缸升降装置驱动的第二粉缸托板,所述第二粉缸托板上方安装有第二重量检测传感器。
第二方面,本发明实施例提供一种粉床电子束增材制造方法,其特征在于,该方法应用于上述第一方面及其优选方式中任意一项所述的粉床电子束增材制造设备,包括:
将位于第一粉缸一侧的滤粉装置缩回,并将位于第二粉缸一侧的滤粉装置伸出;
通过刮刀将从所述第一粉缸中取出的金属粉末刮送至成形缸内进行打印,打印后通过所述刮刀将多余的金属粉末刮送至所述第二粉缸处,金属粉末经所述滤粉装置过滤后落入所述第二粉缸中;
所述第一粉缸中的金属粉末取尽后,将位于所述第二粉缸一侧的滤粉装置缩回,并将位于所述第一粉缸一侧的滤粉装置伸出;
通过刮刀将从所述第二粉缸中取出的金属粉末刮送至成形缸内进行打印,打印后通过所述刮刀将多余的金属粉末刮送至所述第一粉缸处,金属粉末经所述滤粉装置过滤后落入所述第一粉缸中;
所述第二粉缸中的金属粉末取尽后,继续执行所述将位于第一粉缸一侧的滤粉装置缩回,并将位于第二粉缸一侧的滤粉装置伸出的步骤,直至打印结束。
作为本发明第二方面的优选方式,通过第一重量检测传感器检测所述第一粉缸中的金属粉末是否取尽;
通过所述第二重量检测传感器检测所述第二粉缸中的金属粉末是否取尽。
本发明实施例提供的粉床电子束增材制造设备及方法,通过在成形室两侧侧壁上分别设置两个滤粉装置,这两个滤粉装置的一端固定在成形室的两个侧壁上,另一端位于成形室内部并能伸入或伸出到第一粉缸或第二粉缸内,能够对每层打印结束后落入第一粉缸或第二粉缸中多余的金属粉末进行过滤,将打印结束后的金属粉末中的粉末残渣和烧结块过滤掉,使得经过过滤处理的金属粉末在单次打印过程中可以被重复利用,大大提高了金属粉末的重复利用率,也有效解决了打印过程中金属粉末污染的问题。
同时,由于在单次打印过程中有效提高了金属粉末的重复利用率,从而有效解决了在打印较大尺寸的零件时出现的金属粉末不够而打印终止的问题,足够的粉量保证了设备既可以打印小尺寸零件,也可成形大尺寸打印件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种粉床电子束增材制造设备的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种粉床电子束增材制造设备中滤粉装置的结构示意图;
图3为图2中滤粉装置的过滤件的分解组合示意图;
图4为图3中过滤件的滤网架的横截面的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种粉床电子束增材制造方法的流程示意图;
图6为本发明实施例提供的位于第一粉缸一侧的滤粉装置的工作状态示意图;
图7为本发明实施例提供的位于第二粉缸一侧的滤粉装置的工作状态示意图。
其中,10、成形室;
20、铺粉平台;
30、刮刀;
40、成形缸;
50、第一粉缸,501、第一粉缸升降装置,502、第一粉缸托板;
60、第二粉缸,601、第二粉缸升降装置,602、第二粉缸托板;
70、滤粉装置,701、伸缩气缸,702、活塞杆,703、过滤件,7031、滤网架,70311、凹槽,7032、托网板,7033、过滤网,704、震动器,705、震动器固定座,706、气缸固定座,707、动密封座,708、活塞杆连接座,709、前挡板,710、后挡板,711、L型封条;
80、第一重量检测传感器;
90、第二重量检测传感器;
100、金属粉末。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
现有技术中,粉床电子束增材制造设备通常采用刮刀单向铺粉的方式进行送粉。然而,刮刀单向铺粉的方式,金属粉末利用效率低,在铺粉过程少部分粉末用于打印过程,而大部分的金属粉末则会掉落在粉缸中,不能在单次打印过程中重复利用,大大降低了金属粉末的使用率;除此之外,铺粉后经过预烧结会形成粉末残渣和烧结块,金属部粉末受到污染,使得参杂有粉末残渣和烧结块的金属粉末也无法再次被重复利用,会造成金属粉末的浪费,铺粉过程耗时长且铺粉效果易受单次供粉量的限制。
因此,现有技术中的粉床电子束增材制造设备的金属粉末在单次打印过程中的重复利用率低,降低了金属粉末的使用率,会造成金属粉末的浪费,铺粉效果易受单次供粉量的限制。
基于此,参照图1所示,本发明实施例公开了一种粉床电子束增材制造设备,该设备主要包括:
成形室10,内部具有预设的低真空度;
铺粉平台20,设置在成形室10内部,其上方设置有刮刀30,其下方设置有成形缸40以及位于成形缸两侧的第一粉缸50和第二粉缸60;
两个滤粉装置70,分别设置在成形室10的两个侧壁上;滤粉装置70的一端固定在成形室10的两个侧壁上,另一端位于成形室10内部并以水平运动的方式伸入或伸出第一粉缸50或第二粉缸60内,以对每层打印结束后落入第一粉缸50或第二粉缸60中多余的金属粉末100进行过滤。
本实施例中,该粉床电子束增材制造设备主要包括成形室、铺粉平台和两个滤粉装置。
其中,成形室的内部为真空状态,具有预设的低真空度,具体真空度根据所加工的工艺参数进行设定,其顶部设置有电子枪。铺粉平台设置在成形室内部,铺粉平台上设置有刮刀,刮刀通过光轴、链条链接,由电机驱动运行,其高于铺粉平台2mm;铺粉平台下方设置有成形缸、第一粉缸和第二粉缸,第一粉缸和第二粉缸分别位于成形缸的两侧,成形缸的底部设置有由底板升降装置驱动的成形缸底板。
同时,为了实现在单次打印中金属粉末的重复利用率,在成形室的两个侧壁上分别安装了两个滤粉装置。该滤粉装置的一端固定在成形室的两个侧壁上,另一端则穿入成形室内部,并且能够以水平运动的方式伸入或伸出第一粉缸或第二粉缸内,从而可在每层打印结束后,刮刀继续向前运动将打印结束后多余的金属粉末推送到第一粉缸或第二粉缸中进行收集时,可利用该滤粉装置对落入第一粉缸或第二粉缸中多余的金属粉末进行过滤。
需要说明的是,为了使第一粉缸或第二粉缸中具有较多的容纳过滤后的金属粉末的空间,成形室两侧的滤粉装置应尽可能地安装在位于第一粉缸和第二粉缸侧面较高的位置处,两个滤粉装置对称安装。同时,应确保滤粉装置伸入或伸出第一粉缸和第二粉缸时的密闭性,防止第一粉缸或第二粉缸中的金属粉末漏出。
示例性地,根据打印模型计算出本次打印所需的金属粉末的重量,将位于第一粉缸一侧的滤粉装置缩回,同时将位于第二粉缸一侧的滤粉装置伸出,然后将打印所需重量的金属粉末装填到第一粉缸中。此时。刮刀先从第一粉缸中取粉后,刮刀会将从第一粉缸中取出的金属粉末刮送至成形缸内进行打印,打印结束后刮刀会继续向前运动,从而将多余的金属粉末刮送至第二粉缸处,此时伸入到第二粉缸内的滤粉装置会对打印结束后的金属粉末进行过滤,将其中的粉末残渣和烧结块过滤掉,这样最终落入第二粉缸中的金属粉末还可以在单次打印中被重复利用。刮刀再次回到第一粉缸处取粉,当第一粉缸中的金属粉末取尽后,将第二粉缸一侧的滤粉装置缩回,同时将位于第一粉缸一侧的滤粉装置伸出,刮刀从第二粉缸中取粉进行打印,而打印结束后多余的金属粉末则会刮送至第一粉缸处经滤粉装置过滤后进行收集。当第二粉缸中的金属粉末区取尽后,刮刀再次从第一粉缸中取粉,如此反复,直至打印结束。
当然,在开始打印时,也可以先将打印所需重量的金属粉末装填到第二粉缸中,打印时刮刀先从第二粉缸中取粉。
因此,在成形室的两个侧壁上分别设置了滤粉装置后,可将打印结束后的金属粉末中的粉末残渣和烧结块过滤掉,使得经过过滤处理的金属粉末在单次打印过程中可以被重复利用,大大提高了金属粉末的重复利用率,也有效解决了打印过程中金属粉末污染的问题。
在本申请提供的一种可选实施例中,具体参照图2所示,滤粉装置70包括伸缩气缸701、活塞杆702和过滤件703,伸缩气缸701安装在成形室10的侧壁上,其输出端连接活塞杆702,活塞杆702的另一端伸入成形室10内后连接过滤件703,过滤件703在伸缩气缸701的带动下以水平运动的方式伸入或伸出第一粉缸50或第二粉缸60内。
具体地,该滤粉装置主要包括伸缩气缸、活塞杆和过滤件,其中伸缩气缸安装在成形室的侧壁上,其输出端连接活塞杆,活塞杆的另一端则伸入成形室内并连接过滤件,从而过滤件在伸缩气缸的带动下能够以水平运动的方式伸入或伸出第一粉缸或第二粉缸内,以对打印结束后的金属粉末中的粉末残渣和烧结块进行过滤,使得经过过滤处理的金属粉末在单次打印过程中可以被重复利用。
同时,第一粉缸或第二粉缸上相对滤粉装置的侧壁上对应设置有可供过滤件伸入或伸出的孔槽,其相对的另一侧壁则无需设置孔槽。由于视图关系,该孔槽未在图中示出,但这并不影响本领域技术人员对本技术方案的理解和实施。
需要说明的是,图2中所示的滤粉装置为设置在成形室左侧时的结构,即设置在第一粉缸一侧时的结构,当滤粉装置设置在成形室右侧时,即设置在第二粉缸一侧时,其结构与图2中所示的结构是对称的。
示例性地,打印所需重量的金属粉末装填到第一粉缸中时,第一粉缸一侧的滤粉装置的伸缩气缸收缩,带动活塞杆使过滤件缩回,此时其过滤件与第一粉缸相对的一侧与第一粉缸的该侧侧壁重合。同时,第二粉缸一侧的滤粉装置的伸缩气缸推出,带动活塞杆使过滤件伸出,过滤件伸入到第二粉缸内部,此时其过滤件的两侧分别与第二粉缸的两侧侧壁紧贴或重合。
在本申请提供的一种可选实施例中,滤粉装置70还包括震动器704,震动器704通过震动器705固定座安装在过滤件703下方且靠近成形缸的侧壁的一端。
具体地,滤粉装置还包括震动器,该震动器通过震动器固定座安装在过滤件下方,且尽可能地位于过滤件靠近成形缸的侧壁的一端。过滤件比第一粉缸或第二粉缸稍长,这样当过滤件伸入到第一粉缸或第二粉缸中时,震动器位于第一粉缸或第二粉缸外侧。
在需要对打印结束后的金属粉末进行过滤时,震动器运行,可带动过滤件对金属粉末进行快速有效的过滤,有效缩短了单次过滤时间,防止造成金属粉末在过滤件上方的堆积。
在本申请提供的一种可选实施例中,滤粉装置70还包括气缸固定座706,伸缩气缸701通过气缸固定座706固定在成形缸10的侧壁上;滤粉装置70还包括动密封座707,活塞杆702的另一端通过动密封座707伸入成形室10内;滤粉装置70还包括活塞杆连接座708,活塞杆702的另一端通过活塞杆连接座708连接过滤件703。
具体地,滤粉装置还包括气缸固定座、动密封座和活塞杆连接座。
其中,气缸固定座设置有两个,伸缩气缸的上下两端即分别通过这两个气缸固定座固定在成形缸的侧壁上。动密封座设置在成形缸的侧壁上,活塞杆的另一端即通过该动密封座伸入成形室内。活塞杆连接座连接在活塞杆的另一端端部,活塞杆的另一端即通过该活塞杆连接座连接过滤件的一端。
在本申请提供的一种可选实施例中,过滤件703上方设置有围框,围框由前挡板709、后挡板710和两个侧挡板组成;其中,前挡板709与过滤件703的边缘对齐,后挡板710与过滤件703的边缘存在间隔。
具体地,过滤件的上方设置有围框,用于对过滤后残留在过滤件上方的粉末残渣和烧结块进行阻挡,防止其掉落,可以将整个打印过程中产生的粉末残渣和烧结块收集起来,方便后续的处理。
该围框的形状与过滤件的形状相适配,为矩形框状结构,由前挡板、后挡板和两个侧挡板组成。由于视图关系,为方便显示过滤件上方的粉末残渣和烧结块,这两个侧挡板未在图中示出,但这并不影响本领域技术人员对本技术方案的理解和实施。
同时,由于过滤件下方且靠近成形缸的侧壁的一端设置有震动器,该震动器无法伸入第一粉缸或第二粉缸内,因此为方便过滤件伸入第一粉缸或第二粉缸内,将围框的前挡板与过滤件的边缘对齐,而后挡板与过滤件的边缘存在间隔,该间隔一般根据震动器所占空间来确定。
整个围框的尺寸和大小应与第一粉缸或第二粉缸的尺寸相适配,当过滤件伸入第一粉缸或第二粉缸后,其四周可与第一粉缸或第二粉缸的内壁紧贴,防止过滤后的粉末残渣和烧结块掉落到第一粉缸或第二粉缸底部,从而避免对过滤后的金属粉末造成二次污染。
当然,第一粉缸或第二粉缸上相对滤粉装置的侧壁上对应设置的可供过滤件伸入或伸出的孔槽,其大小和尺寸也应当可供过滤件上方的围框伸入或伸出。
此外,还应注意过滤件及围框在伸入或伸出时与孔槽之间的密闭性,防止第一粉缸或第二粉缸中的金属粉末漏出。
需要说明的是,本实施中所述的前挡板指围框靠近第一粉缸或第二粉缸的挡板,后挡板则是指与前挡板相对的挡板,即靠近成形室侧壁的挡板。
示例性地,过滤件伸入第一粉缸或第二粉缸时,其围框的前挡板与第一粉缸或第二粉缸未开设孔槽的一侧侧壁紧贴,后挡板则与第一粉缸或第二粉缸开设孔槽的一侧侧壁重合。
在本申请提供的一种可选实施例中,前挡板709、后挡板710和两个侧挡板均通过L型封条711进行固定。
具体地,围框的前挡板、后挡板和两个侧挡板均通过L型封条进行固定,既可实现较为稳定的固定连接,也容易拆装。
在本申请提供的一种可选实施例中,具体参照图3和图4所示,过滤件703包括滤网架7031、托网板7032和过滤网7033,滤网架7031为矩形框架结构,其内侧设置有凹槽70311,托网板7032和过滤网7033的四周边缘卡接在凹槽70311内,过滤网7033位于托网板7032上方。
具体地,过滤件由滤网架、托网板和过滤网组成。其中,滤网架为矩形框架结构,其大小与第一粉缸或第二粉缸的尺寸相适配。滤网架的内侧设置有一圈凹槽,从而托网板和过滤网的四周边缘可通过卡接在凹槽内而实现与滤网架的连接。托网板设置在过滤网下方,可对过滤网起到较好的支撑作用,防止较重的粉末残渣和烧结块掉落。
在本申请提供的一种可选实施例中,第一粉缸50底部设置有由第一粉缸升降装置501驱动的第一粉缸托板502,第一粉缸托板502上方安装有第一重量检测传感器80;第二粉缸60底部设置有由第二粉缸升降装置601驱动的第二粉缸托板602,第二粉缸托板602上方安装有第二重量检测传感器90。
具体地,第一粉缸底部设置有由第一粉缸升降装置驱动的第一粉缸托板,可上下运动。同时,在第一粉缸托板上方安装了第一重量检测传感器,该第一重量检测传感器可对第一粉缸内的金属粉末的重量进行实时检测。
第二粉缸底部设置有由第二粉缸升降装置驱动的第二粉缸托板,可上下运动。同时,在第二粉缸托板上方安装了第二重量检测传感器,该第二重量检测传感器可对第二粉缸内的金属粉末的重量进行实时检测。
综上,本发明实施例提供的粉床电子束增材制造设备及方法,通过在成形室两侧侧壁上分别设置两个滤粉装置,这两个滤粉装置的一端固定在成形室的两个侧壁上,另一端位于成形室内部并能伸入或伸出到第一粉缸或第二粉缸内,能够对每层打印结束后落入第一粉缸或第二粉缸中多余的金属粉末进行过滤,将打印结束后的金属粉末中的粉末残渣和烧结块过滤掉,使得经过过滤处理的金属粉末在单次打印过程中可以被重复利用,大大提高了金属粉末的重复利用率,也有效解决了打印过程中金属粉末污染的问题。
同时,由于在单次打印过程中有效提高了金属粉末的重复利用率,从而有效解决了在打印较大尺寸的零件时出现的金属粉末不够而打印终止的问题,足够的粉量保证了设备既可以打印小尺寸零件,也可成形大尺寸打印件。
参照图5所示,基于同一技术构思,本发明实施例提供一种粉床电子束增材制造方法,该方法应用于上述任意一项实施例的粉床电子束增材制造设备,主要包括如下步骤:
步骤501、将位于第一粉缸一侧的滤粉装置缩回,并将位于第二粉缸一侧的滤粉装置伸出;
步骤502、通过刮刀将从第一粉缸中取出的金属粉末刮送至成形缸内进行打印,打印后通过刮刀将多余的金属粉末刮送至第二粉缸处,金属粉末经滤粉装置过滤后落入第二粉缸中;
步骤503、第一粉缸中的金属粉末取尽后,将位于第二粉缸一侧的滤粉装置缩回,并将位于第一粉缸一侧的滤粉装置伸出;
步骤504、通过刮刀将从第二粉缸中取出的金属粉末刮送至成形缸内进行打印,打印后通过刮刀将多余的金属粉末刮送至第一粉缸处,金属粉末经滤粉装置过滤后落入第一粉缸中;
步骤505、第二粉缸中的金属粉末取尽后,继续执行将位于第一粉缸一侧的滤粉装置缩回,并将位于第二粉缸一侧的滤粉装置伸出的步骤,直至打印结束。
本实施例中,该粉床电子束增材制造方法可采用上述任一项实施例中的粉床电子束增材制造装置。在下述对该方法进行详细说明时,可参照图1~4中所示的结构。
在步骤501中,根据打印模型计算出本次打印所需的金属粉末的重量,通过第一粉缸底部的第一粉缸升降装置驱动第一粉缸托板上升至所需要装金属粉末的高度处,第一粉缸一侧的滤粉装置未工作,伸缩气缸收缩,带动活塞杆使过滤件缩回,直至过滤件上方围框的前挡板与第一粉缸体开设孔槽的一侧侧壁重合,运行状态如图6中的6-1所示。
然后,通过第二粉缸底部的第二粉缸升降装置驱动第二粉缸托板下降至最低处,第二粉缸一侧的滤粉装置的伸缩气缸推出,带动活塞杆使过滤件伸出,过滤件伸入到第二粉缸内部,此时过滤件上方围框的前挡板与第二粉缸未开设孔槽的一侧侧壁紧贴,后挡板则与第二粉缸开设孔槽的一侧侧壁重合,运行状态如图7中的7-1所示。
此时,将打印所需重量的金属粉末装填到第一粉缸中。将成形缸底板放入成形缸中,并通过底板升降装置将成形缸底板调整至所需位置,然后手动调节底板下的旋片,直到成形缸底板水平,随后将金属粉末填充成形缸底板周围空隙。
在步骤502中,刮刀先从第一粉缸中取粉,运动使金属粉末铺平,从图1中的位置①出发停留在图1中的位置②处。清理成形缸底板上的金属粉末后,启动真空系统,当成形室的真空度达到预设值时,再充入惰性保护气体。随后启动控制器系统,成形缸底板预热并到达设定值时,打印开始。
刮刀将从第一粉缸中取出的金属粉末刮送至成形缸内进行打印,打印结束后成形缸升降装置带动成形缸托板下降一层打印的厚度,刮刀将多余的金属粉末刮送至第二粉缸处,该过程中刮刀从图1中的位置②运动到图1中的位置④时,运行第二粉缸一侧的滤粉装置的震动器,通过滤粉装置的过滤件将打印结束后的金属粉末中的粉末残渣和烧结块过滤掉,过滤后的金属粉末落入第二粉缸中。
在步骤503中,刮刀从图1中的位置④运动到图1中的位置①,当第一粉缸升降装置带动第一粉缸托板以及第二粉缸升降装置带动第二粉缸托板均上升一层铺粉的高度后,继续从第一粉缸中取粉打印,刮刀从图1中的位置①出发停留在图1中的位置②处。
打印结束后成型缸升降装置带动成形缸托板下降一层打印的厚度,刮刀将多余的金属粉末刮送至第二粉缸处,该过程中刮刀从图1中的位置②运动到图1中的位置④,进入重复工作。
当第一粉缸中的金属粉末取尽后,刮刀停留在图1中的位置④处,将位于第二粉缸一侧的滤粉装置缩回,运行状态如图7中的7-2所示,并通过第二粉缸底部的第二粉缸升降装置驱动第二粉缸托板上升至金属粉末与铺粉平台齐平的高度处。
同时,通过第一粉缸底部的第一粉缸升降装置驱动第一粉缸托板下降至最低处,并将位于第一粉缸一侧的滤粉装置伸出,运行状态如图6中的6-2所示。
在步骤504中,刮刀从第二粉缸中取粉,运动使金属粉末铺平,从图1中的位置④出发停留在图1中的位置③处等候。
打印开始后,将从第二粉缸中取出的金属粉末刮送至成形缸内进行打印,打印结束后成形缸升降装置带动成形缸托板下降一层打印的厚度,刮刀将多余的金属粉末刮送至第一粉缸处。该过程中刮刀从图1中的位置③运动到图1中的位置①时,运行第一粉缸一侧的滤粉装置的震动器,通过滤粉装置的过滤件将打印结束后的金属粉末中的粉末残渣和烧结块过滤掉,过滤后的金属粉末落入第一粉缸中。
在步骤505中,刮刀从图1中的位置①运动到图1中的位置④,当第二粉缸升降装置带动第二粉缸托板以及第一粉缸升降装置带动第一粉缸托板均上升一层铺粉的高度后,继续从第二粉缸中取粉打印,刮刀从图1中的位置④出发停留在图1中的位置③处。
打印结束后成型缸升降装置带动成形缸托板下降一层打印的厚度,刮刀将多余的金属粉末刮送至第一粉缸处,该过程中刮刀从图1中的位置③运动到图1中的位置①,进入重复工作。
当第二粉缸中的金属粉末也取尽后,刮刀继续从第一粉缸中取粉打印。整个打印过程中,第一粉缸升降装置带动第一粉缸托板和第二粉缸升降装置带动第二粉缸托板交替升降使用,同时成形缸两侧的滤粉装置也交替收缩或伸出,直至打印结束。
在本申请提供的一种可选实施例中,上述步骤503中,通过第一重量检测传感器检测第一粉缸中的金属粉末是否取尽;同样地,上述步骤505中,通过第二重量检测传感器检测第二粉缸中的金属粉末是否取尽。
需要说明的是,本实施例中,刮刀的取粉顺序不限于上述的第一粉缸、第二粉缸、第一粉缸、第二粉缸……的顺序,上述顺序仅为一种示例性说明,并不是对本实施例中粉床电子束增材制造方法的取粉顺序的限制,本领域技术人员还可以采用第二粉缸、第一粉缸、第二粉缸、第一粉缸……的顺序进行取粉,同样能达到本实施例所述的技术效果。
需要说明的是,为使说明更加简洁,本实施例中所述的粉床电子束增材制造方法中各步骤的具体操作过程,可进一步参照前述实施例中所述的粉床电子束增材制造设备的具体操作过程,在此不再赘述。
需要说明的是,对于上述方法的实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作并不一定是本发明所必须的。
综上所述,本发明实施例提供的粉床电子束增材制造方法,通过在成形室两侧侧壁上分别设置两个滤粉装置,这两个滤粉装置的一端固定在成形室的两个侧壁上,另一端位于成形室内部并能伸入或伸出到第一粉缸或第二粉缸内,能够对每层打印结束后落入第一粉缸或第二粉缸中多余的金属粉末进行过滤,将打印结束后的金属粉末中的粉末残渣和烧结块过滤掉,使得经过过滤处理的金属粉末在单次打印过程中可以被重复利用,大大提高了金属粉末的重复利用率,也有效解决了打印过程中金属粉末污染的问题。
同时,由于在单次打印过程中有效提高了金属粉末的重复利用率,从而有效解决了在打印较大尺寸的零件时出现的金属粉末不够而打印终止的问题,足够的粉量保证了设备既可以打印小尺寸零件,也可成形大尺寸打印件。
在本发明的描述中,需要说明的是,“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本公开实施例的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种粉床电子束增材制造方法,其特征在于,包括:
将位于第一粉缸一侧的滤粉装置缩回,并将位于第二粉缸一侧的滤粉装置伸出;
通过刮刀将从所述第一粉缸中取出的金属粉末刮送至成形缸内进行打印,打印后通过所述刮刀将多余的金属粉末刮送至所述第二粉缸处,金属粉末经所述滤粉装置过滤后落入所述第二粉缸中;
所述第一粉缸中的金属粉末取尽后,将位于所述第二粉缸一侧的滤粉装置缩回,并将位于所述第一粉缸一侧的滤粉装置伸出;
通过刮刀将从所述第二粉缸中取出的金属粉末刮送至成形缸内进行打印,打印后通过所述刮刀将多余的金属粉末刮送至所述第一粉缸处,金属粉末经所述滤粉装置过滤后落入所述第一粉缸中;
所述第二粉缸中的金属粉末取尽后,继续执行所述将位于第一粉缸一侧的滤粉装置缩回,并将位于第二粉缸一侧的滤粉装置伸出的步骤,直至打印结束;
所述方法应用于一种粉床电子束增材制造设备,所述设备包括:
成形室,内部具有预设的低真空度;
铺粉平台,设置在所述成形室内部,其上方设置有刮刀,其下方设置有成形缸以及位于所述成形缸两侧的第一粉缸和第二粉缸;
两个滤粉装置,分别设置在所述成形室的两个侧壁上;所述滤粉装置的一端固定在所述成形室的两个侧壁上,另一端位于所述成形室内部并以水平运动的方式伸入或伸出所述第一粉缸或所述第二粉缸内,以对每层打印结束后落入所述第一粉缸或所述第二粉缸中多余的金属粉末进行过滤。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述滤粉装置包括伸缩气缸、活塞杆和过滤件,所述伸缩气缸安装在所述成形室的侧壁上,其输出端连接所述活塞杆,所述活塞杆的另一端伸入所述成形室内后连接所述过滤件,所述过滤件在所述伸缩气缸的带动下以水平运动的方式伸入或伸出所述第一粉缸或所述第二粉缸内。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述滤粉装置还包括震动器,所述震动器通过震动器固定座安装在所述过滤件下方且靠近所述成形缸的侧壁的一端。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述滤粉装置还包括气缸固定座,所述伸缩气缸通过所述气缸固定座固定在所述成形缸的侧壁上;
所述滤粉装置还包括动密封座,所述活塞杆的另一端通过所述动密封座伸入所述成形室内;
所述滤粉装置还包括活塞杆连接座,所述活塞杆的另一端通过所述活塞杆连接座连接所述过滤件。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述过滤件包括滤网架、托网板和过滤网,所述滤网架为矩形框架结构,其内侧设置有凹槽,所述托网板和所述过滤网的四周边缘卡接在所述凹槽内,所述过滤网位于所述托网板上方。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述过滤件上方设置有围框,所述围框由前挡板、后挡板和两个侧挡板组成;其中,所述前挡板与所述过滤件的边缘对齐,所述后挡板与所述过滤件的边缘存在间隔。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述前挡板、所述后挡板和两个所述侧挡板均通过L型封条进行固定。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一粉缸底部设置有由第一粉缸升降装置驱动的第一粉缸托板,所述第一粉缸托板上方安装有第一重量检测传感器;
所述第二粉缸底部设置有由第二粉缸升降装置驱动的第二粉缸托板,所述第二粉缸托板上方安装有第二重量检测传感器。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过第一重量检测传感器检测所述第一粉缸中的金属粉末是否取尽;
通过第二重量检测传感器检测所述第二粉缸中的金属粉末是否取尽。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 710018 Room 303-46, Block A, Kairui, Fengcheng 12th Road, Xi'an Economic and Technological Development Zone, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Sailong Additive Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Room 303-46, building a, Kairui, Fengcheng 12th Road, Xi'an Economic and Technological Development Zone, Shaanxi 710018 Patentee before: XI'AN SAILONG METAL MATERIALS Co.,Ltd. Country or region before: China |
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CP03 | Change of name, title or address |