CN206415602U - 一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置。包括成型室、供粉装置等;供粉装置为可转动的轮盘式粉料缸,轮盘式粉料缸呈圆筒形结构,其内部通过隔板分为四个等分的粉料缸,这四个粉料缸可用于盛装不同材质的粉末;轮盘式粉料缸的转轴转动时,驱动这四个粉料缸分别交替、并对正成型室的铺粉工位,以使该粉料缸内的粉末由铺粉机构平铺至成型缸上。本装置四个粉料缸可分别盛装不同材质的粉末,灵活性大,结构简单,占用空间小,造价低廉,实现了一个零件多种粉末加工的成型要求,大大提高了成型效率及品质,由于加工过程中,无需打开成型室更换粉末,因此大大提高了零件的异种材料之间良好冶金结合性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光选区熔化成型金属零件的快速成型领域,尤其涉及一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置。
背景技术
激光选区熔化(SLM)成形技术是增材制造技术的一种,是快速成型技术的最新发展技术。该技术基于离散材料逐层堆积成型原理,依据三维设计软件设计的数字化零件的三维数据,采用高能激光束对原材料粉末逐点、逐线、逐层熔化直接制造出功能零件。与电子束选区熔化、激光选区烧结等金属增材制造技术相比,激光选区熔化成形技术具有成型精度高、致密度高以及后处理简单的特点,可以直接成型出具有复杂几何空间结构的高精度功能零部件。该技术以结构功能一体化设计、制造周期短、近终形、无模具、无刀具等技术优势成为复杂构件快速制造的先进制造手段,是金属增材制造技术最有发展前景的技术之一。
虽然激光选区熔化技术发展迅速,已开始广泛应用于工业、运输、模具、航空航天以及医疗等领域,但是目前激光选区熔化成型设备每次成型时只能选择一种材料,只能够成型出具有单材料性能的零件产品,这无法满足人们对多种材料一体化零件的直接成型要求,严重限制了激光选区熔化技术的应用范围。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置。能够根据零件的属性要求,在一次成型过程中,同时选择多种不同材质的粉末材料。
本实用新型通过下述技术方案实现:
一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,包括成型室16,设置成型室16内的成型缸12、铺粉机构、供粉装置、激光选区熔化装置、控制系统;所述成型缸12和供粉机构沿成型室16的长度方向,排列在成型室16基板平面下方;
供粉装置为可转动的轮盘式粉料缸,轮盘式粉料缸呈圆筒形结构,其内部通过隔板8分为四个等分的粉料缸,即:第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9;这四个粉料缸可用于盛装不同材质的粉末;
轮盘式粉料缸的转轴6转动时,驱动这四个粉料缸分别交替、并对正成型室16的铺粉工位13,以使该粉料缸内的粉末由铺粉机构平铺至成型缸12上。
所述铺粉机构包括铺粉导轨2及安装在其上的铺粉臂3,铺粉臂3由铺粉驱动电机4驱动其在铺粉导轨2上直线往复运动;铺粉刷19安装在铺粉臂3的下侧,铺粉臂3运动的初始位置位于转轴6的左侧、隔板8的上方;铺粉驱动电机4驱动其由初始位置运动至铺粉导轨2的末端,用于在铺粉作业过程中将该粉料缸内的粉末平铺在成型缸12上。
所述铺粉导轨2设置在成型室16一侧独立隔仓23内;所述铺粉臂3的长度方向与成型室16的中心点和转轴6轴心连成的直线彼此垂直。
所述第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9的截面形状为均等、且对称的扇面结构;扇面的圆弧边的两个端点连成的直线长度大于成型室16的直径。
所述铺粉刷19的下端与隔板8的上边缘相接触。
所述成型缸12的左侧设有粉末回收缸14,用于在铺粉过程中收集剩余的粉末。
所述轮盘式粉料缸的转轴6的转动由轮盘驱动电机22带动;
所述轮盘式粉料缸的外周壁面与成型室16基板衔接处设有柔性密封胶圈10;柔性密封胶圈10与成型室16基板衔接处保持50‐100N的预压紧力。
所述第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9均设有独立的升降机构。
本实用新型轮盘式多材料激光选区熔化成型装置的运行方法,包括如下步骤:
步骤一:根据待加工零件15的工艺要求,将不同材质的粉末分别装入相应的四个粉料缸,即:第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9;
步骤二:根据零件15的属性要求,控制系统对轮盘驱动电机22发出指令,驱动转轴6转动,带动其中一个装有所需材质粉末的粉料缸转动至铺粉工位13;控制系统控制该粉料缸的升降机构推动粉末上升一个粉层高度,铺粉驱动电机4驱动处于初始位置的铺粉臂3,从铺粉工位13的起始端将该粉料缸内的粉末沿铺粉工位13平铺在成型缸12上;完成一层铺粉作业;激光选区熔化装置的扫描振镜18根据零件15的轮廓信息,通过激光束17扫描熔化粉末,开始激光加工作业;
如此循环,根据零件15的属性要求,并由控制系统控制装有所需材质粉末的粉料缸交替、循环转动至铺粉工位13,直至完成零件15各层铺粉、激光加工作业。
上述步骤二铺粉作业过程中,多余的粉末被铺粉臂3上的铺粉刷19刮落至粉末回收缸14内。
本实用新型相对于现有技术,具有如下的优点及效果:
本实用新型粉料缸采用了圆筒形轮盘供粉模式,将轮盘均分为四个相同的粉料缸,各粉料缸之间由隔板隔离;在加工过程中,根据零件15的属性要求,控制系统对轮盘驱动电机22发出指令,驱动转轴6转动,带动其中一个装有所需材质粉末的粉料缸转动至铺粉工位13;控制系统控制该粉料缸的升降机构推动粉末上升一个粉层高度,铺粉驱动电机4驱动处于初始位置的铺粉臂3,从铺粉工位13的起始端将该粉料缸内的粉末沿铺粉工位13平铺在成型缸12上;完成一层铺粉作业;激光选区熔化装置的扫描振镜18根据零件15的轮廓信息,通过激光束17扫描熔化粉末,开始激光加工作业;如此循环,根据零件15的属性要求,并由控制系统控制装有所需材质粉末的粉料缸交替、循环转动至铺粉工位13,直至完成零件15各层铺粉、激光加工作业。进而,能够根据零件15的属性要求,在一次成型过程中,同时选择多种不同材质的粉末材料。
本实用新型在轮盘式粉料缸的外周壁面与成型室16基板衔接处设有柔性密封胶圈10;柔性密封胶圈10与成型室16基板衔接处保持50‐100N的预压紧力。柔性密封胶圈10既防止两者之间的金属刚性摩擦,又保证成型室16内密封环境以及粉末的无障碍通过。
本实用新型巧妙地采用轮盘式粉料缸,可以通过转动,可任意选择装有所需材料的粉料缸,来完整零件不同加工层的材质要求。
本实用新型轮盘式粉料缸,分为了四个等分,并且其可顺时针或者逆时针旋转,因此转动角度小,避免了多圈转动出现轮盘驱动电机接线缠绕在转轴上的问题,大大简化了机构的额复杂性,轻松安全实现多材料的激光选区熔化成型。
本实用新型四个粉料缸可分别盛装不同材质的粉末,灵活性大,结构简单,占用空间小,造价低廉,实现了一个零件多种粉末加工的成型要求,大大提高了成型效率及品质,由于加工过程中,无需打开成型室更换粉末,因此大大提高了零件的异种材料之间良好冶金结合性能。
附图说明
图1为本实用新型轮盘式多材料激光选区熔化成型装置结构示意图。
图2为图1中A-A剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
实施例
如图1和2所示。本实用新型公开了一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,包括成型室16,设置成型室16内的成型缸12、铺粉机构、供粉装置、激光选区熔化装置、控制系统;所述成型缸12和供粉机构沿成型室16的长度方向,排列在成型室16基板平面下方;
供粉装置为可转动的轮盘式粉料缸,轮盘式粉料缸呈圆筒形结构,其内部通过隔板8分为四个等分的粉料缸,即:第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9;这四个粉料缸可用于盛装不同材质的粉末;
轮盘式粉料缸的转轴6转动时,驱动这四个粉料缸分别交替、并对正成型室16的铺粉工位13,以使该粉料缸内的粉末由铺粉机构平铺至成型缸12上。
所述铺粉机构包括铺粉导轨2及安装在其上的铺粉臂3,铺粉臂3由铺粉驱动电机4驱动其在铺粉导轨2上直线往复运动;铺粉刷19安装在铺粉臂3的下侧,铺粉臂3运动的初始位置位于转轴6的左侧、隔板8的上方;铺粉驱动电机4驱动其由初始位置运动至铺粉导轨2的末端,用于在铺粉作业过程中将该粉料缸内的粉末平铺在成型缸12上。
所述铺粉导轨2设置在成型室16一侧独立隔仓23内;所述铺粉臂3的长度方向与成型室16的中心点和转轴6轴心连成的直线彼此垂直。
所述第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9的截面形状为均等、且对称的扇面结构;扇面的圆弧边的两个端点连成的直线长度大于成型室16的直径。本实用新型采用对称分布的四个粉料缸,但根据具体零件的工艺要求,数量可以增加增加后者减少。
所述铺粉刷19的下端与隔板8的上边缘相接触。防止在刮粉过程中,该粉料缸内的粉末越过隔板8进入相邻粉料缸内。
所述成型缸12的左侧设有粉末回收缸14,用于在铺粉过程中收集剩余的粉末,并定期对其进行清理。
所述轮盘式粉料缸的转轴6的转动由轮盘驱动电机22带动;
所述轮盘式粉料缸的外周壁面与成型室16基板衔接处设有柔性密封胶圈10;柔性密封胶圈10与成型室16基板衔接处保持50‐100N的预压紧力。柔性密封胶圈10既防止两者之间的金属刚性摩擦,又保证成型室16内密封环境以及粉末的无障碍通过。
所述第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9均设有独立的升降机构。
本实用新型轮盘式多材料激光选区熔化成型装置的运行方法,包括如下步骤:
步骤一:根据待加工零件15的属性要求,将不同材质的粉末分别装入相应的四个粉料缸,即:第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9;
步骤二:根据零件15的属性要求,控制系统对轮盘驱动电机22发出指令,驱动转轴6转动,带动其中一个装有所需材质粉末的粉料缸转动至铺粉工位13;控制系统控制该粉料缸的升降机构推动粉末上升一个粉层高度,铺粉驱动电机4驱动处于初始位置的铺粉臂3,从铺粉工位13的起始端将该粉料缸内的粉末沿铺粉工位13平铺在成型缸12上;完成一层铺粉作业;激光选区熔化装置的扫描振镜18根据零件15的轮廓信息,通过激光束17扫描熔化粉末,开始激光加工作业;
如此循环,根据零件15的属性要求,并由控制系统控制装有所需材质粉末的粉料缸交替、循环转动至铺粉工位13,直至完成零件15各层铺粉、激光加工作业。
上述步骤二铺粉作业过程中,多余的粉末被铺粉臂3上的铺粉刷19刮落至粉末回收缸14内。
如上所述,便可较好地实现本实用新型。
本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,包括成型室(16),设置成型室(16)内的成型缸(12)、铺粉机构、供粉装置、激光选区熔化装置、控制系统;其特征在于:
所述成型缸(12)和供粉机构沿成型室(16)的长度方向,排列在成型室(16)基板平面下方;
供粉装置为可转动的轮盘式粉料缸,轮盘式粉料缸呈圆筒形结构,其内部通过隔板(8)分为四个等分的粉料缸,即:第一粉料缸(11)、第二粉料缸(5)、第三粉料缸(7)和第四粉料缸(9);这四个粉料缸可用于盛装不同材质的粉末;
轮盘式粉料缸的转轴(6)转动时,驱动这四个粉料缸分别交替、并对正成型室(16)的铺粉工位(13),以使该粉料缸内的粉末由铺粉机构平铺至成型缸(12)上。
2.根据权利要求1所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,其特征在于:所述铺粉机构包括铺粉导轨(2)及安装在其上的铺粉臂(3),铺粉臂(3)由铺粉驱动电机(4)驱动其在铺粉导轨(2)上直线往复运动;铺粉刷(19)安装在铺粉臂(3)的下侧,铺粉臂(3)运动的初始位置位于转轴(6)的左侧、隔板(8)的上方;铺粉驱动电机(4)驱动其由初始位置运动至铺粉导轨(2)的末端,用于在铺粉作业过程中将该粉料缸内的粉末平铺在成型缸(12)上。
3.根据权利要求1所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,其特征在于:所述铺粉导轨(2)设置在成型室(16)一侧独立隔仓(23)内;所述铺粉臂(3)的长度方向与成型室(16)的中心点和转轴(6)轴心连成的直线彼此垂直。
4.根据权利要求1至3中任一项所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,其特征在于:所述第一粉料缸(11)、第二粉料缸(5)、第三粉料缸(7)和第四粉料缸(9)的截面形状为均等、且对称的扇面结构;扇面的圆弧边的两个端点连成的直线长度大于成型室(16)的直径。
5.根据权利要求2所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,其特征在于:所述铺粉刷(19)的下端与隔板(8)的上边缘相接触。
6.根据权利要求4所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,其特征在于:所述成型缸(12)的左侧设有粉末回收缸(14),用于在铺粉过程中收集剩余的粉末。
7.根据权利要求4所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,其特征在于:所述轮盘式粉料缸的转轴(6)的转动由轮盘驱动电机(22)带动;
所述轮盘式粉料缸的外周壁面与成型室(16)基板衔接处设有柔性密封胶圈(10)。
8.根据权利要求4所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置,其特征在于:所述第一粉料缸(11)、第二粉料缸(5)、第三粉料缸(7)和第四粉料缸(9)均设有独立的升降机构。
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CN201720058040.0U CN206415602U (zh) | 2017-01-17 | 2017-01-17 | 一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置 |
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2017
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WO2018133599A1 (zh) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 华南理工大学 | 一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置与方法 |
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