CN116117178B - 一种用于管状构件的打印装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于管状构件的打印装置，包括机箱，所述机箱内设置有成型台，在所述成型台正上方设置有用于将打印用粉末铺设于所述成型台上的铺粉装置，同时在所述铺粉装置上还设置有用于刮除多余的粉末；同时在所述机箱内还设置有回收装置，所述回收装置的入口端位于所述刮刀行程末端；所述机箱内还滑动设置有输气装置，以在不同高度上向所述机箱内输入保护气；本申请在铺粉完成后将多余的金属粉末刮除，同时输气装置的高度可调，以始终仅在加工区域形成惰性气体保护，并将悬浮的金属粉末带离加工区域，从而尽最大可能降低待加工区域内的悬浮金属粉末，避免其在加工过程中附着于构件内壁和外壁，提高加工质量。

Description

一种用于管状构件的打印装置
技术领域
本申请涉及3D打印设备技术领域，具体涉及一种用于管状构件的打印装置。
背景技术
管类零件在各种设备中均有广泛应用，航空燃油管路是航空设备中所需要的一种复杂精细构件，其具有空心内流道结构；钛合金具备高温力学性能好、相容性佳等特点，可以广泛应用于航空航天工业。
随着增材制造（Additive Manufacturing，简称AM）技术的不断发展，为材料工艺提供了新的制造思路。选区激光熔化（Selective Laser Melting，简称SLM）技术作为一种针对金属材料的增材制造工艺，其成形方法是在密闭工作腔内利用激光对材料进行烧结，在此过程中通入保护气体阻断空气与钛合金的反应，防止钛合金的加工硬化，该工艺的选区激光加工方式也满足钛合金燃油管路内置流道结构件加工需要的一次性成形要求。
虽然选区激光熔化成形技术拥有上述诸多优势，但是该技术直接制造出的航空燃油管路的精度及表面质量仍然有待提高，容易出现管道表面粗糙度不达标的现象。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种用于管状构件的打印装置，旨在解决现有技术中存在的成品质量差的缺陷。
本发明通过以下技术方案实现上述目的；
一种用于管状构件的打印装置，包括机箱，所述机箱内设置有成型台；
铺粉装置，所述铺粉装置滑动设置于所述机箱上，所述铺粉装置位于所述成型台上方，将粉末铺设于成型台上的铺粉装置；
刮料装置，所述刮料装置与所述铺粉装置滑动相连，将铺设的粉末刮平，并排出多余的粉末；
回收装置，所述回收装置设置于所述机箱内，其入口端位于所述刮料装置行程末端，回收刮料装置刮除的粉末；
输气装置，所述输气装置滑动设置于机箱上，在不同高度上向所述机箱内的打印工作区域输入保护气。
可选的，铺粉装置包括储粉箱，所述储粉箱与所述机箱滑动相连；所述储粉箱底部设置有出料口，储粉箱内滑动设置有漏料组件，漏料组件上设置有振动电机。
可选的，储粉箱上设置有支撑台阶，支撑台阶上设置有滑杆；所述漏料组件包括相互连接的安装板和筛网，所述安装板与滑杆滑动相连，所述滑杆上套置有缓冲弹簧和调节螺母。
可选的，储粉箱底部铰接有用于封堵所述出料口的挡板，所述储粉箱上还设置有用于控制所述挡板状态的第一调节电机。
可选的，刮料装置包括刮刀和驱动电机，所述刮刀与所述驱动电机相连，刮刀与所述储粉箱之间设置有相互配合的第一滑块和第一滑轨。
可选的，回收装置包括回收箱，所述回收箱内的上下两侧分别设置有相互贯通的第一回收室和第二回收室；所述第一回收室与所述第二回收室之间设置有用于控制其通断状态的调节阀。
可选的，第一回收室顶部设置有用于形成隔离保护气膜的进气嘴，各所述进气嘴分别与气源连通。
可选的，回收装置还包括承接盒，所述回收箱与机架固定相连；所述承接盒与所述回收箱相连，且与所述第二回收室连通，所述机箱内还设置有与所述承接盒相连的升降架。
可选的，承接盒与所述回收箱之间还设置有定位板，定位板的一侧一体连接有与所述承接盒侧壁贴合的限位板；所述定位板与所述回收箱之间设置有相互配合的定位柱和定位孔。
可选的，输气装置包括对称布置于成型台两侧的进气嘴和出气嘴，所述进气嘴和出气嘴均通过相互配合的第二滑轨和第二滑块与所述机箱滑动相连；所述机箱上还设置有用于驱动所述进气嘴和所述出气嘴滑动的直线电机。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本申请包括机箱，所述机箱内设置有成型台，在所述成型台正上方设置有用于将打印用粉末铺设于所述成型台上的铺粉装置，同时在所述铺粉装置上还设置有用于刮除多余的粉末；同时在所述机箱内还设置有回收装置，所述回收装置的入口端位于所述刮刀行程末端；所述机箱内还滑动设置有输气装置，以在不同高度上向所述机箱内输入保护气。
使用时，通过铺粉装置将打印用粉末均匀的摊铺到成型台上，同时在摊铺的过程中通过刮刀将粉末层表面刮除；最后通过回收装置将刮除的多余粉末回收；
以低速通入惰性保护气，减少因惰性气体流动而漂浮的金属粉末，随着构件的逐步打印，则调整输气装置的高度，使惰性保护气流过的区域将整个熔融加工区域覆盖即可；
现有的管状构件打印过程中，由于管状构件为空心结构，因此加工过程中，只有部分金属粉末被融化，管状构件的内部与外部有大量的粉末残留，同时加工过程中需要引入惰性气体作为保护气，不断流动的保护气将导致金属粉末飞溅，进而导致激光熔融加工区域内的飞溅粉末也被融化并附着于器件表面，导致其粗糙度增大，加工质量降低；
采用本申请所述技术方案后，首先通过刮料装置将表层疏松的金属粉末刮除，降低箱体内的粉末量，即在保证加工质量的前提下，尽量减少加工区域内的金属粉末量，由于金属粉末量的减少，其不但能够降低因惰性气体而飞溅的金属粉末的量，同时通过刮除多余金属粉末还能够降低金属粉末层的厚度，提高待熔融金属粉末表层的平整度；在激光功率一定的情况下，金属粉末的熔融效果更好，熔融率更高，进一步降低了金属粉末的飞溅，有利于提高构件的加工质量。
在熔融过程中，由于输气装置随构件高度的增加而不断上移，因此随着加工的不断进行，输气装置将远离成型台，进而远离成型台表面的金属堆积层，上述技术方案的采用不但能够随着加工的进行不断降低惰性气体对金属堆积层的影响，进一步降低漂浮的金属粉末量；同时采用本申请所述技术方案只需要保证加工区域的惰性气体环境即可，不需要对整个机箱通入惰性气体，因此不但降低了惰性气体的用量，有利于降低加工成本，同时能够降低惰性气体的流速，降低惰性气体对金属粉末的影响，降低悬浮的金属粉末量，提高加工质量。
最后，本申请通过刮料的方式将多余的金属粉末回收，在提高材料成型效果的同时还提高了原料的利用率，避免材料浪费。
附图说明
图1为本申请实施方式1提供的一种用于管状构件的打印装置的结构示意图；
图2为本申请实施方式1提供的一种用于管状构件的打印装置的俯视图；
图3为图1中A-A线剖视图；
图4为储粉箱结构示意图；
图5为回收箱与承接盒拼接示意图；
附图标记：1-机箱，2-成型台，3-储粉箱，4-振动电机，5-支撑台阶，6-滑杆，7-安装板，8-筛网，9-缓冲弹簧，10-调节螺母，11-挡板，12-第一调节电机，13-刮刀，14-驱动电机，15-第一滑块，16-第二滑轨，17-回收箱，18-第一回收室，19-第二回收室，20-调节阀，21-进气管，22-承接盒，23-升降架，24-定位板，25-定位柱，26-定位孔，27-进气嘴，28-出气嘴，29-第二滑轨，30-第二滑块，31-直线电机，32-支撑板，33-第二调节电机。
本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
具体实施方式
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的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施方式1
参照图1到图5，本实施方式作为本申请一可选的实施方式，其公开了一种用于管状构件的打印装置，包括机箱1，所述机箱1中部固定设置有成型台2，机箱1上部的两侧对称设置有支撑板32，两所述支撑板32上均设置有滑轨，所述滑轨上滑动设置有滑块；根据需要，所述滑轨和滑块为T形或燕尾形结构；
所述打印装置还包括铺粉装置，所述铺粉装置包括储粉箱3，储粉箱3的两侧分别与对应侧的滑块相连，以实现储粉箱3与机箱1的滑动连接；所述储粉箱3的一侧还设置有第二调节电机33，与所述第二调节电机33同侧的支撑板32上设置有齿条，所述第二调节电机33上设置有与所述齿条啮合的齿轮，从而实现对储粉箱3位置的调节；
同时在所述机箱1上部还设置有选区激光熔化装置，所述选区激光熔化装置为现有技术中相关打印设备，其具体选型根据实际需要在现有技术中的相关型号中确定；
所述储粉箱3为T形结构，以在其中部形成支撑台阶5，所述支撑台阶5上设置有若干滑杆6，滑杆6上套接有缓冲弹簧9，其顶部还丝扣连接有调节螺母10；所述储粉箱3底部为出料口，储粉箱3内设置有漏料组件，所述漏料组件包括连接板和筛网8，连接板中部设置有通孔，其中部通孔被筛网8隔离；所述安装板7的两侧设置有若干分别与各所述滑杆6滑动插接的连接孔；所述连接板的顶面与所述缓冲弹簧9抵靠，其底面与所述支撑台阶5抵靠；所述连接板上还设置有振动电机4；
所述储粉箱3底部铰接有用于封堵所述出料口的挡板11，所述储粉箱3上还设置有用于控制所述挡板11状态的第一调节电机12。
通过振动电机4带动筛网8抖动，从而将储粉箱3内的金属粉末抖落到成型台2上，其不但能够保持金属粉末层摊铺厚度的均匀性，同时还能够提高金属粉末粒径分布的均匀性，有助于提高加工质量；
同时通过调节螺母10可以随意调节缓冲弹簧9的压力，进而调节筛网8的振动幅度，控制铺料速度，最终实现金属粉末层厚度以及金属粒径的控制，满足各种构件不同的加工要求，且调节方式简单、可靠；
采用缓冲弹簧9还能够降低筛网8振动过程中的噪音，有利于优化设备的工作环境，同时降低振动对整套设备的影响，提高各个部件的连接稳定性和可靠性。
当装置处于非工作状态或需要增加金属粉末时通过挡板11将释放下侧的出料口完全封闭。
与现有技术相比，本申请的铺粉装置安装于机箱1上，使用时只需要增加金属粉末即可，不在需要更换整套装置，简化了设备的操作流程；同时当需要使用不同粉末时只需要更换不同的漏料组件并清洗储粉盒即可。
所述打印装置还包括刮料装置，所述刮料装置包括刮刀13和驱动电机14，沿所述储粉箱3的运动方向，在所述储粉箱3后侧设置有两条沿竖直方向相互平行的第一滑轨16，所述第一滑轨16上设置有第一滑块15，所述刮刀13的两端分别与两所述第一滑块15相连，所述驱动电机14选用直线电机，其伸缩轴与所述刮刀13相连，以控制所述刮刀13的高度；
由于所述刮刀13位于储粉箱3后侧，而在其前端则是筛网8不断将金属粉末抖落实现铺料，由于刮刀13直接设置于储粉箱3上，刮刀13的水平运动将不需要再设置额外的驱动机构，不但简化了整套装置的结构，同时简化了控制程序，有利于提高设备的稳定性和可靠性；其次，通过上述结构保证储粉箱3与刮刀13的同步联动，从而在铺粉完成后即可马上实现刮分除料，在一个运动过程中实现两个工序，大大提高了加工效率。
所述打印装置还包括回收装置，所述回收装置包括回收箱17，所述回收箱17的上部设置有第一回收室18，其下部设置有第二回收室19，所述第一回收室18与所述第二回收室19贯通，同时所述第一回收室18与所述第二回收室19的连接部还设置有调节阀20，通过所述调节阀20控制所述第一回收室18与所述第二回收室19之间的通断状态；
所述第一回收室18顶部为开口结构，其设置于所述刮刀13刮料运动轨迹的末端，且正对所述成型台2的边缘，以保证刮除的粉末直接进入到第一回收室18内；同时在所述第一回收室18上侧还设置有若干进气管21，所述进气管21通过进气管与外部惰性气体气源连通，在刮料作业完成后，通过进气管21向第一回收室18内输入惰性气体，并在其上部形成气膜，从而将第一回收室18与机箱1隔离；
通过调节阀20将第二回收室19完全封闭，从而将大部分大部分回收的金属粉末与机箱1内环境隔离，避免其在惰性气体的带动下回流到机箱1内；
同时金属粉末在进入到第一回收室18内将不可避免的与其内壁发生碰撞，部分金属粉末将附着于第一回收室18内壁，通过气膜能够将上述金属粉末隔离，降低金属粉末回流，进一步降低加工区域的悬浮粉尘数量。所述回收箱17固定与所述机箱1上。
所述回收装置还包括承接盒22，所述第二回收室19底部为开口结构，承接盒22顶面为开口结构，所述承接盒22与所述回收箱17底部相连，所述承接盒22与所述第二回收室19连通；同时在所述承接盒22与所述回收箱17之间还设置有定位板24，定位板24的一侧一体连接有与所述承接盒22侧壁贴合的限位板；所述定位板24与所述回收箱17之间设置有相互配合的定位柱25和定位孔26；所述定位柱25上套置有橡胶套；
通过定位板24能够实现承接盒22与回收箱17的快速组装，提高组装效率。
所述机箱1内底部升降架23，所述升降架23设置有伸缩电机和升降板，所述升降板上设置有限位板，通过限位板实现承接盒22的快速定位。
使用时，所述承接盒22放置于所述升降板上，最后通过伸缩电机的控制与所述回收箱17插接相连；同时在承接盒22内的金属粉末较多时将其与回收箱17即使拆除，使用方便；
所述机箱1的两侧分别设置有进气口和出气口，所述进气口和出气口均设置有结构相同的输气装置，输气装置包括进气嘴27和出气嘴28，所述进气嘴27和出气嘴28均通过相互配合的第二滑轨29和第二滑块30与所述机箱1滑动相连；所述机箱1上还设置有用于驱动所述进气嘴27和所述出气嘴28滑动的直线电机31。
通过直线电机31控制第二滑块30滑动，进而控制进气嘴27的高度，使其与加工区域保持在同一水平面内，同时通过进气和出气保持整个气流的不断流动。
使用时，通过铺粉装置将打印用粉末均匀的摊铺到成型台上，同时在摊铺的过程中通过刮刀将粉末层表面刮除；最后通过回收装置将刮除的多余粉末回收；
以低速通入惰性保护气，降低因惰性气体流动而漂浮的金属粉末，随着构件的逐步打印，则调整输气装置的高度，使惰性保护气流过的区域将整个熔融加工区域覆盖即可。
现有的管状构件打印过程中，由于管状构件为空心结构，因此加工过程中，只有部分金属粉末被融化，管状构件的内部与外部有大量的粉末残留，同时加工过程中需要引入惰性气体作为保护气，不断流动的保护气将导致金属粉末飞溅，进而导致激光熔融加工区域内的飞溅飞沫也被融化并附着于器件表面，导致其粗糙度增大，加工质量降低；
采用本申请所述技术方案后，首先通过刮料装置将表层疏松的金属粉末刮除，不但能够降低箱体内的粉末量，即在保证加工质量的前提下，尽量减少加工区域内的金属粉末量，由于金属粉末量的减少，其不但能够降低因惰性气体而飞溅的金属粉末的量，同时通过刮除多余金属粉末能够降低金属粉末层的厚度，提高待熔融金属粉末表层的平整度；在激光功率一定的情况下，金属粉末的熔融效果更好，熔融率更高，进一步降低了金属粉末的飞溅，有利于提高构件的加工质量。
在熔融过程中同时由于输气装置随构件高度的增加而不断上移，因此随着加工的不断进行，输气装置将远离成型台，进而远离成型台表面的金属堆积层，上述技术方案的采用不但能够随着加工的进行不断降低惰性气体对金属堆积层的影响，进一步降低漂浮的金属粉末量；同时采用本申请所述技术方案只需要保证加工区域的惰性气体环境即可，不需要对整个机箱通入惰性气体，因此不断降低了惰性气体的用量，有利于降低加工成本，同时能够降低惰性气体的流速，降低惰性气体对金属粉末的影响，降低悬浮的金属粉末量，提高加工质量。
最后，本申请通过刮料的方式将多余的金属粉末回收，在提高材料成型效果的同时还提高了原料的利用率，避免材料浪费。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于管状构件的打印装置，其特征在于，包括机箱(1)，所述机箱(1)内设置有成型台(2)；
铺粉装置，所述铺粉装置滑动设置于所述机箱(1)上，所述铺粉装置位于所述成型台(2)上方，将粉末铺设于成型台(2)上的铺粉装置；
刮料装置，所述刮料装置与所述铺粉装置滑动相连，将铺设的粉末刮平，并排出多余的粉末；
回收装置，所述回收装置设置于所述机箱(1)内，其入口端位于所述刮料装置的行程末端，回收刮料装置刮除的粉末；
所述回收装置包括回收箱(17)，所述回收箱(17)内的上下两侧分别设置有相互贯通的第一回收室(18)和第二回收室(19)；所述第一回收室(18)与所述第二回收室(19)之间设置有用于控制其通断状态的调节阀(20)；
所述回收装置还包括承接盒(22)，所述回收箱(17)与机架固定相连；所述承接盒(22)与所述回收箱(17)相连，且与所述第二回收室(19)连通，所述机箱(1)内还设置有与所述承接盒(22)相连的升降架(23)；
所述承接盒(22)与所述回收箱(17)之间还设置有定位板(24)，定位板(24)的一侧一体连接有与所述承接盒(22)侧壁贴合的限位板；所述定位板(24)与所述回收箱(17)之间设置有相互配合的定位柱(25)和定位孔(26)；
输气装置，所述输气装置滑动设置于机箱(1)上，在不同高度上向所述机箱(1)内的打印工作区域输入保护气；
所述机箱(1)的两侧分别设置有进气口和出气口，所述进气口和出气口均设置有结构相同的输气装置，输气装置包括进气嘴(27)和出气嘴(28)，所述进气嘴(27)和出气嘴(28)均通过相互配合的第二滑轨(29)和第二滑块(30)与所述机箱(1)滑动相连；所述机箱(1)上还设置有用于驱动所述进气嘴(27)和所述出气嘴(28)滑动的直线电机(31)，使所述进气嘴(27)与加工区域保持在同一水平面内。
2.根据权利要求1所述的一种用于管状构件的打印装置，其特征在于，所述铺粉装置包括储粉箱(3)，所述储粉箱(3)与所述机箱(1)滑动相连；所述储粉箱(3)底部设置有出料口，储粉箱(3)内滑动设置有漏料组件，漏料组件上设置有振动电机(4)。
3.根据权利要求2所述的一种用于管状构件的打印装置，其特征在于，储粉箱(3)上设置有支撑台阶(5)，支撑台阶(5)上设置有滑杆(6)；所述漏料组件包括相互连接的安装板(7)和筛网(8)，所述安装板(7)与滑杆(6)滑动相连，所述滑杆(6)上套置有缓冲弹簧(9)和调节螺母(10)。
4.根据权利要求2所述的一种用于管状构件的打印装置，其特征在于，所述储粉箱(3)底部铰接有用于封堵所述出料口的挡板(11)，所述储粉箱(3)上还设置有用于控制所述挡板(11)状态的第一调节电机(12)。
5.根据权利要求2所述的一种用于管状构件的打印装置，其特征在于，所述刮料装置包括刮刀(13)和驱动电机(14)，所述刮刀(13)与所述驱动电机(14)相连，刮刀(13)与所述储粉箱(3)之间设置有相互配合的第一滑块(15)和第一滑轨(16)。
6.根据权利要求1所述的一种用于管状构件的打印装置，其特征在于，所述第一回收室(18)顶部设置有用于形成隔离保护气膜的进气管(21)，各所述进气管(21)分别与气源连通。
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