CN207607114U - 一种用于选择性激光熔化技术的预热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，该装置将电磁感应加热与红外辐射加热结合起来，加热速度快，应用材料范围广，能够大幅缩短加热时间，显著改善工件质量。工作过程中，对于初始的十几层粉末，电磁感应加热线圈接通交流电源，依靠中间的加热体散发的热量，对基板传热，并将热量通过与基板连接的底板传至表面粉末，起到底板与粉末的预热作用，随着成形高度的增加，红外辐射灯管加热每一层粉末，使粉末的预热温度高且均匀。该装置能量利用率比较高，有效降低了温度梯度，最终能获得热应力小、力学性能优异的工件。
Description
技术领域
本实用新型属于3D打印技术领域，具体涉及一种用于选择性激光熔化技术的预热装置。
背景技术
近年来，3D打印技术能够迅速制造出任意复杂形状的三维实体零件，已广泛应用于航天、机械、医学等领域。选择性激光熔化技术Selective Laser Melting,SLM作为其中的一种，利用激光束作为热源对粉末层进行有选择地加热熔化，使单层内和层间的粉末颗粒发生粘结，最终能快速成形出复杂形状的三维实体。在工件成形过程中，由于工作台底板温度较低，散热快，而激光熔化单层粉末产生的温度高，随着成形高度的增加，底部与顶部的温差逐渐增大，容易引起热应力，进而导致工件内部出现裂纹，影响力学性能。
工艺上通过添加预热装置，能有效降低温差，改善裂纹现象。工业上采用在底板位置安装加热棒，通过与底板接触传递热量到粉末层。虽然结构简单，但随着成形高度增加，底板预热对于靠近底板的初始几层成形效果比较明显，而对于后续的成形层影响不大。工业应用中的预热温度很难超过200℃，如果提高加热棒功率将发生烧坏甚至短路现象。然而，对于开始几层的成形，如果没有底板预热，热量损失会更快，无法解决温度梯度存在的问题，不能保证成形质量。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，该方法将电磁感应加热与红外辐射加热结合起来，加热速度快，应用材料范围广，能够大幅缩短加热时间，显著改善工件质量。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，该装置将两种加热方式结合起来，显著降低温度梯度，获得力学性能优异的工件。
其技术方案为：一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，包括工作箱1、保温材料2、成形缸3、基板4、底板5、红外灯座6、工作平面7、紧固螺钉8、电磁感应加热线圈9、活塞10、缸套11、冷水管12、红外灯罩13和红外辐射灯管14；所述成形缸3设置在工作箱1内部，基板4设置在成形缸3顶部，底板5置于基板4上端，和基板4通过紧固螺钉8相连接，电磁感应加热线圈9固定于基板4下部，保温材料2 涂覆于活塞10上表面，活塞10位于成形缸3内部，且处于下端，冷水管12环形缠绕于成形缸3外壁，缸套11嵌套在冷水管12上，红外灯座6设置于工作平面7上，且处于底板5两端，红外灯座6上端连接红外灯罩13，红外灯罩13内部为红外辐射灯管 14。
作为本技术方案的进一步优化，所述的基板、底板及活塞的中心位于同一轴线上，共同上下运动。
作为本技术方案的进一步优化，所述的电磁感应加热线圈与交流电源连接，缠绕于加热体外部。
作为本技术方案的进一步优化，所述的红外灯座底部及红外灯罩接头处可旋转，以调节角度扩大或缩小加热范围。
作为本技术方案的进一步优化，所述的冷水管的水流从下端流入，从上端流出，起到冷却作用。
作为本技术方案的进一步优化，所述的保温材料选用耐高温陶瓷材料，基板选用不锈钢材料，底板选用不锈钢、碳钢或钛合金材料。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、相比较于传统的电阻丝或电热棒加热底板，电磁感应加热装置升温快，加热效率高，运行成本低，确保工件底部具有热量积累，降低温度梯度。
2、红外辐射加热使加热区域固定在成形区域范围，保证每一层粉末的温度均匀，能量利用率比较高，有效降低了温度梯度。
附图说明
下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：
图1是本实用新型一种用于选择性激光熔化技术的预热装置主视图。
图2是本实用新型一种用于选择性激光熔化技术的预热装置示意图。
图3是本实用新型一种用于选择性激光熔化技术的预热装置的冷水管环形缠绕示意图。
图中：1-工作箱，2-保温材料，3-成形缸，4-基板，5-底板，6-红外灯座，7-工作平面，8-紧固螺钉，9-电磁感应加热线圈，10-活塞，11-缸套，12-冷水管，13-红外灯罩，14-红外辐射灯管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-3，本实用新型的一种用于选择性激光熔化技术预热装置，包括工作箱1、保温材料2、成形缸3、基板4、底板5、红外灯座6、工作平面7、紧固螺钉8、电磁感应加热线圈9、活塞10、缸套11、冷水管12、红外灯罩13和红外辐射灯管14；所述成形缸3设置在工作箱1内部，基板4设置在成形缸3顶部，底板5置于基板4 上端，和基板4通过紧固螺钉8相连接，电磁感应加热线圈9固定于基板4下部，保温材料2涂覆于活塞10上表面，活塞10位于成形缸3内部，且处于下端，冷水管12 环形缠绕于成形缸3外壁，缸套11嵌套在冷水管12上，红外灯座6设置于工作平面7 上，且处于底板5两端，红外灯座6上端连接红外灯罩13，红外灯罩13内部为红外辐射灯管14。
所述的基板4、底板5及活塞10的中心位于同一轴线上，共同上下运动。
所述的电磁感应加热线圈9与交流电源连接，缠绕于加热体外部。
所述的红外灯座6底部及红外灯罩13接头处可旋转，以调节角度扩大或缩小加热范围。
所述的冷水管12的水流从下端流入，从上端流出，起到冷却作用。
所述的保温材料2选用耐高温陶瓷材料，基板4选用不锈钢材料，底板5选用不锈钢、碳钢或钛合金材料。
本实用新型在工作时，在底板5上铺一层粉末，电磁感应加热线圈9接通交流电源，依靠中间的加热体散发的热量，对基板4传热，并将热量通过与基板4连接的底板5传至粉末表面，对粉末和底板5同时起到预热作用，保温材料2使温度有效传导，并对活塞10起隔热保护作用，成形缸3周围缠有冷水管12，冷水带走多余热量，保证其它零件正常工作，不受温度影响。红外灯座6置于工作平面7上，每完成一层粉末的成形，活塞10下降一个层厚的高度，随着成形高度的增加，依靠红外辐射灯管14 发出的热量对每一层粉末进行加热，使粉末的预热温度高且均匀，有效降低构件成形过程中的温度梯度。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，其特征在于：该装置包括工作箱(1)、保温材料(2)、成形缸(3)、基板(4)、底板(5)、红外灯座(6)、工作平面(7)、紧固螺钉(8)、电磁感应加热线圈(9)、活塞(10)、缸套(11)、冷水管(12)、红外灯罩(13)和红外辐射灯管(14)；所述成形缸(3)设置在工作箱(1)内部，基板(4)设置在成形缸(3)顶部，底板(5)置于基板(4)上端，和基板(4)通过紧固螺钉(8)相连接，电磁感应加热线圈(9)固定于基板(4)下部，保温材料(2)涂覆于活塞(10)上表面，活塞(10)位于成形缸(3)内部，且处于下端，冷水管(12)环形缠绕于成形缸(3)外壁，缸套(11)嵌套在冷水管(12)上，红外灯座(6)设置于工作平面(7)上，且处于底板(5)两端，红外灯座(6)上端连接红外灯罩(13)，红外灯罩(13)内部为红外辐射灯管(14)。
2.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，其特征在于：所述的基板(4)、底板(5)及活塞(10)的中心位于同一轴线上，共同上下运动。
3.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，其特征在于：所述的电磁感应加热线圈(9)与交流电源连接，缠绕于加热体外部。
4.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，其特征在于：所述的红外灯座(6)底部及红外灯罩(13)接头处可旋转，以调节角度扩大或缩小加热范围。
5.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，其特征在于：所述的冷水管(12)的水流从下端流入，从上端流出，起到冷却作用。
6.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光熔化技术的预热装置，其特征在于：所述的保温材料(2)选用耐高温陶瓷材料，基板(4)选用不锈钢材料，底板(5)选用不锈钢、碳钢或钛合金材料。
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