CN115592412A - 一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置，包括传动机构、粉渣收集盒、打磨装置、真空室、电子枪和耐高温柔性板；电子枪设于真空室的顶端且用于发出电子束至放置于真空室内的工件，耐高温柔性板在传动机构的带动下可移动地设于真空室的内部且用于沉积金属蒸汽；打磨装置设置于真空室的内壁两侧且用于将沉积物从耐高温柔性板上打磨清理，粉渣收集盒设置于打磨装置的下方。本发明还涉及一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形方法。该减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置及方法的目的是解决如何在不降低成形效率的条件下减少成分偏析缺陷的问题。

Description

一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置及方法

技术领域

本发明涉及电子束增材制造技术领域，具体涉及一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置及方法。

背景技术

电子束熔丝增材制造技术是指在真空环境中，利用电子束熔化同步送进的金属丝材，按照预先规划的路径逐层堆积，直接制造出所需零件或者毛坯的一种直接能量沉积工艺。电子束熔丝增材制造技术具有成形速度快、内部质量优等特点，适用于大型高性能金属构件的高效高质量成形。

电子束熔丝增材制造技术在制造大型金属构件的瓶颈之一就是内部缺陷控制。目前常见的缺陷主要是气孔、未熔合和成分偏析，其中成分偏析缺陷产生的主要原因是金属蒸汽沉积物掉落至熔池中产生的成分不均匀。电子束熔丝成形是在真空条件下进行的，会产生较多的金属蒸汽，金属蒸汽会沉积到真空室顶部和侧面，随着成形过程的进行金属蒸汽沉积物和真空室顶部和侧面的结合力不足以抵抗自身重力时就会脱落下来，如果沉积物掉落到熔池中就会产生成分偏析缺陷。在成形过程中金属蒸汽一直在产生，沉积物何时会掉落无法准确预判，目前只能采取定时清理的方式，如间隔2～3个小时清理一次，每次清理真空室都需要释放真空和再次抽取真空，通常需要2～3个小时后才能继续成形，大大降低了成形效率。

因此，发明人提供了一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置及方法。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置及方法，解决了如何在不降低成形效率的条件下减少成分偏析缺陷的技术问题。

（2）技术方案

本发明提供了一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置，包括传动机构、粉渣收集盒、打磨装置、真空室、电子枪和耐高温柔性板；其中，

所述电子枪设于所述真空室的顶端且用于发出电子束至放置于所述真空室内的工件，所述耐高温柔性板在所述传动机构的带动下可移动地设于所述真空室的内部且用于沉积金属蒸汽；所述打磨装置设置于所述真空室的内壁两侧且用于将沉积物从所述耐高温柔性板上打磨清理，所述粉渣收集盒设置于所述打磨装置的下方。

进一步地，所述传动机构包括第一驱动轮、第一转向轮、第二转向轮及第二驱动轮；

所述耐高温柔性板的两端分别缠绕连接于所述第一驱动轮、所述第二驱动轮且在所述第一驱动轮或所述第二驱动轮的带动下发生移动，所述第一转向轮、所述第二转向轮分别设置于所述耐高温柔性板的拐角处。

进一步地，所述传动机构还包括第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮和所述第二导向轮分别设置于所述耐高温柔性板的两侧竖直部。

进一步地，所述成形装置还包括用于放置且移动所述工件的运动机构。

进一步地，所述成形装置还包括电子束出口，所述电子束出口开设于所述真空室的顶端且对应于所述电子枪的输出端。

进一步地，所述打磨装置包括第一打磨装置和第二打磨装置，所述第一打磨装置及所述第二打磨装置分别设置于所述真空室的内壁两侧。

进一步地，所述粉渣收集盒包括第一粉渣收集盒和第二粉渣收集盒，所述第一粉渣收集盒及所述第二粉渣收集盒分别设置于对应的所述第一打磨装置及所述第二打磨装置的正下方。

本发明还提供了一种基于上述减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置的成形方法，包括以下步骤：

当开始工件制造时，电子枪发出电子束至工件上，会产生金属蒸汽逐渐沉积到真空室顶部的耐高温柔性板上；

待沉积到设定时间后，传动机构带动耐高温柔性板移动至打磨装置处；

打磨装置将沉积物从耐高温柔性板上打磨清理掉落至粉渣收集盒中；

打开真空室时将粉渣收集盒中的粉渣处理后安装回原位。

（3）有益效果

综上，本发明通过利用可移动的耐高温柔性板将金属蒸汽沉积物带到打磨装置处打磨清理，防止金属蒸汽沉积物掉落至工件上产生缺陷，在不影响工作效率的情况减少了产品缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置的结构主视图；

图2是本发明实施例提供的一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置的结构俯视图；

图3是本发明实施例提供的一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形方法的流程示意图。

图中：

1-主驱动轮；2-第一粉渣收集盒；3-第一打磨装置；4-第一导向轮；5-第一转向轮；6-真空室；7-电子枪；8-金属薄板；9-第二转向轮；10-第二导向轮；11-第二打磨装置；12-第二粉渣收集盒；13-从驱动轮；14-工件；15-运动机构；16-电子束出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”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，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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。

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”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

图1是本发明实施例提供的一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置的结构示意图，如图1-2所示，该成形装置可以包括传动机构、粉渣收集盒、打磨装置、真空室6、电子枪7和耐高温柔性板8；其中，

电子枪7设于真空室6的顶端且用于发出电子束至放置于真空室6内的工件14，耐高温柔性板8在传动机构的带动下可移动地设于真空室6的内部且用于沉积金属蒸汽；打磨装置设置于真空室6的内壁两侧且用于将沉积物从耐高温柔性板8上打磨清理，粉渣收集盒设置于打磨装置的下方。

在上述实施方式中，利用动态的耐高温柔性板8将金属蒸汽沉积物带到擦拭装置处打磨清理，防止金属蒸汽沉积物掉落至工件上产生缺陷，在不影响工作效率的情况减少了产品缺陷。

其中，耐高温柔性板8可以是耐高温的金属薄板、金属带、复合材质板等，在此不做具体限定，只要能够满足耐高温、具有柔性的特点即可。

作为一种可选的实施方式，传动机构包括第一驱动轮1、第一转向轮5、第二转向轮9及第二驱动轮13；

耐高温柔性板8的两端分别缠绕连接于第一驱动轮1、第二驱动轮13且在第一驱动轮1或第二驱动轮13的带动下发生移动，第一转向轮5、第二转向轮9分别设置于耐高温柔性板8的拐角处。

具体地，上述给出了传动机构的具体结构形式，如图1所示，通过第一驱动轮1、第二驱动轮13带动耐高温柔性板8发生正向或反向的移动，从而实现对耐高温柔性板8的重复利用；通过第一转向轮5、第二转向轮9实现耐高温柔性板8在移动过程中移动方向的变化，如图1所示，从水平方向转换为竖直方向。

作为一种可选的实施方式，传动机构还包括第一导向轮4和第二导向轮10，第一导向轮4和第二导向轮10分别设置于耐高温柔性板8的两侧竖直部。

具体地，如图1所示，通过第一导向轮4、第二导向轮10实现耐高温柔性板8移动过程中的方向引导，防止其发生偏移。

作为一种可选的实施方式，成形装置还包括用于放置且移动工件14的运动机构15。其中，如图1所示，通过运动机构15可以实现工件在真空室6内的移动以完成电子枪4对整个工件14的沉积。

作为一种可选的实施方式，成形装置还包括电子束出口16，电子束出口16开设于真空室6的顶端且对应于电子枪7的输出端。其中，如图2所示，电子枪7通过电子束出口可以直接将电子束发送至工件14。

作为一种可选的实施方式，打磨装置包括第一打磨装置3和第二打磨装置11，第一打磨装置3及第二打磨装置11分别设置于真空室6的内壁两侧。

具体地，如图1所示，通过第一打磨装置3、第二打磨装置11的设置，可以实现对耐高温柔性板8的重复利用。

作为一种可选的实施方式，粉渣收集盒包括第一粉渣收集盒2和第二粉渣收集盒12，第一粉渣收集盒2及第二粉渣收集盒12分别设置于对应的第一打磨装置3及第二打磨装置11的正下方。

具体地，如图1所示，第一粉渣收集盒2及第二粉渣收集盒12分别用于收集耐高温柔性板8在两次沉积过程中所清理掉的粉渣。

图3是本发明实施例提供的一种基于上述减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置的成形方法的流程示意图，该方法可以包括以下步骤：

S100、当开始工件制造时，电子枪发出电子束至工件上，会产生金属蒸汽逐渐沉积到真空室顶部的耐高温柔性板上；

S200、待沉积到设定时间后，传动机构带动耐高温柔性板移动至打磨装置处；

S300、打磨装置将沉积物从耐高温柔性板上打磨清理掉落至粉渣收集盒中；

S400、打开真空室时将粉渣收集盒中的粉渣处理后安装回原位。

在上述实施方式中，当完成整个工件的制造后，打开真空室，取出粉渣收集盒，将废渣进行处理后重新放回原位；当耐高温柔性板8全部被缠绕至第一驱动轮1后，启动第二驱动轮13，将耐高温柔性板8反向缠绕到第二驱动轮13上，从而实现对耐高温柔性板8的重复利用。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置，其特征在于，包括传动机构、粉渣收集盒、打磨装置、真空室（6）、电子枪（7）和耐高温柔性板（8）；其中，

所述电子枪（7）设于所述真空室（6）的顶端且用于发出电子束至放置于所述真空室（6）内的工件（14），所述耐高温柔性板（8）在所述传动机构的带动下可移动地设于所述真空室（6）的内部且用于沉积金属蒸汽；所述打磨装置设置于所述真空室（6）的内壁两侧且用于将沉积物从所述耐高温柔性板（8）上打磨清理，所述粉渣收集盒设置于所述打磨装置的下方。

2.根据权利要求1所述的减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置，其特征在于，所述传动机构包括第一驱动轮（1）、第一转向轮（5）、第二转向轮（9）及第二驱动轮（13）；

所述耐高温柔性板（8）的两端分别缠绕连接于所述第一驱动轮（1）、所述第二驱动轮（13）且在所述第一驱动轮（1）或所述第二驱动轮（13）的带动下发生移动，所述第一转向轮（5）、所述第二转向轮（9）分别设置于所述耐高温柔性板（8）的拐角处。

3.根据权利要求2所述的减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置，其特征在于，所述传动机构还包括第一导向轮（4）和第二导向轮（10），所述第一导向轮（4）和所述第二导向轮（10）分别设置于所述耐高温柔性板（8）的两侧竖直部。

4.根据权利要求1所述的减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置，其特征在于，还包括用于放置且移动所述工件（14）的运动机构（15）。

5.根据权利要求1所述的减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置，其特征在于，还包括电子束出口（16），所述电子束出口（16）开设于所述真空室（6）的顶端且对应于所述电子枪（7）的输出端。

6.根据权利要求1所述的减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置，其特征在于，所述打磨装置包括第一打磨装置（3）和第二打磨装置（11），所述第一打磨装置（3）及所述第二打磨装置（11）分别设置于所述真空室（6）的内壁两侧。

7.根据权利要求6所述的减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置，其特征在于，所述粉渣收集盒包括第一粉渣收集盒（2）和第二粉渣收集盒（12），所述第一粉渣收集盒（2）及所述第二粉渣收集盒（12）分别设置于对应的所述第一打磨装置（3）及所述第二打磨装置（11）的正下方。

8.一种基于权利要求1-7中任一项所述减少电子束熔丝成形产品缺陷的成形装置的成形方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

当开始工件制造时，电子枪发出电子束至工件上，会产生金属蒸汽逐渐沉积到真空室顶部的耐高温柔性板上；

待沉积到设定时间后，传动机构带动耐高温柔性板移动至打磨装置处；

打磨装置将沉积物从耐高温柔性板上打磨清理掉落至粉渣收集盒中；

打开真空室时将粉渣收集盒中的粉渣处理后安装回原位。

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