CN207873127U - 一种具有振实机构的增材制造激光成型设备 - Google Patents

Abstract

一种具有振实机构的增材制造激光成型设备，其成型室中装有双导轨机构、振实机构、铺粉机构与收粉机构。工作时，成型平台每下降一层，铺粉机构从左向右铺一层粉，同时振实机构运动到成型平台上方进行粉层敲击数秒，铺粉机构从右向左再铺一层粉，如此反复2‑3次再进行当前粉层的激光成型过程。通过以上过程实现填充粉末的密质化，有利于成型件的热传导，减少热应力导致的变形与开裂，减少成型件的支撑结构，从而减少成型件后处理工作时间，提高后处理效率。

Description

一种具有振实机构的增材制造激光成型设备

技术领域

本实用新型属于增材制造设备技术领域，尤其涉及一种振实机构及具有该机构的增材制造激光成型设备。

背景技术

增材制造技术其成型原材料通常为粉末、丝料、化学液体等，而目前工业应用的主流技术都是利用激光或电子束为能量源将粉末熔化或粘结成型，例如SLM、SLS、LSF、EBM等技术，其原材料均为几十到几百微米的粉末材料。现有的激光选区熔融设备(SLM)，在成型过程中，通过供粉机构与铺粉机构将粉末均匀平摊在成型表面上，再利用激光等能量源将表面特定几何形状区域的粉末熔化，产生冶金结合，最终使零件立体成型。

目前较为先进的设备一般由成型室、成型轴、铺粉机构、送粉机构、收粉机构等组成，由于工作过程中铺粉机构仅仅是通过刮刀等片状刮板，将当前成型轴成型区域的粉层刮平，然后进行激光熔融，故层层累积的粉末被松装堆积在一起。一方面由于下层粉末的堆积无法为上层突出的外表皮成型区域进行有力支撑，故导致成型件变形较大；另一方面，松散的粉末具有较大的间隙，导致金属粉层的热导率极具降低，金属材质无法发挥其优良的导热性能，致使成型件成型过程中上下部温度梯度大，造成热应力集中导致成型件变形与开裂等问题。现有的解决办法是通过对成型件设计大量而密集的块、棒等支撑结构来解决上述问题，但同时造成了成型件复杂的去除支撑的后处理工艺，不仅降低了激光成型制件的整体效率，也提高了成型件加工失败的风险。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有振实机构的增材制造激光成型设备，以解决上述背景技术中提出现有设备成型工艺成型件支撑多而密所带来的后处理复杂等问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种具有振实机构的增材制造激光成型设备，包括成型室、成型轴，成型室中装有双导轨机构、振实机构、铺粉机构与收粉机构；成型轴装有成型平台与传动机构。工作时，成型平台每下降一层，铺粉机构从左向右铺一层粉，同时振实机构运动到成型平台上方进行粉层敲击数秒，铺粉机构从右向左再铺一层粉，如此反复2-3次再进行当前粉层的激光成型过程。

优选的，所述的双导轨机构为安装在成型室前后两侧的两对平行导轨，其中一对导轨侧向安装，并用于铺粉机构的左右运动；另一对导轨朝上安装，并用于振实机构的左右运动，且两种运动方式互不干涉。

优选的，所述的振实机构安装在成型室的右端，由两个滑动支架、四个导轨气缸、连接板与毛毡组成，滑动支架一左一右安装在导轨上，气缸安装在滑动支架上控制连接板的上下运动，毛毡安装在连接板的下方。

优选的，所述的铺粉机构为常见的双刀双向刮刀结构，中间有凹槽用于存储一定量的粉末，两侧个有一个刮刀运用铺粉机构的左右双向刮粉。

优选的，所述的收粉机构有两处，一处在成型室最左端，铺粉机构左侧；另一处在成型室最右端，振实机构的正下方。

优选的，所述的铺粉机构的左右运动是指工作时，铺粉机构从左往右与从右往左的铺粉过程，并将多余的粉末推入两侧的收粉机构中。

优选的，所述的振实机构的左右运动是指工作时，振实机构从右往左运动到成型平台上方进行粉层敲击，待激光成型前从左往右返回原位的过程。

优选的，所述的粉层敲击是指工作时，气缸带动连接板与连接板上毛毡对成型平台当前粉层的高频敲击运动。

本实用新型的上述技术方案有益技术效果如下：

1、本实用新型通过成型过程中每层的多次铺粉与振实运动，实现填充粉末的密质化，有利于成型件的热传导，减少热应力导致的变形与开裂。

2、本实用新型通过成型过程中每层的多次铺粉与振实运动，实现填充粉末的密质化，有利于减少成型件的支撑结构，从而减少成型件后处理工作时间，提高后处理效率。

附图说明

图1是本实用新型一种具有振实机构的增材制造激光成型设备俯视原理图；

图2是本实用新型一种具有振实机构的增材制造激光成型设备前视原理图；

附图标记说明：

1-成型室，2-双导轨机构，3-左收粉口，4-铺粉机构，5-成型幅面，6-右收粉口，7-滑动支架，8-振实机构，9-导轨气缸，10-落粉机构，11-收粉机构，12-成型件，13-填充粉末，14-成型轴，15-传动装置，16-成型平台，17-毛毡，18-连接板，19-激光器，20-激光，21-振镜。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本实用新型为进一步解释具体的实用新型内容而列举的一系列优化的设置方式，而这些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本实用新型明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本实用新型的保护范围的理解。

如图1、2所示，一种具有振实机构的增材制造激光成型设备，包括成型室1、成型轴14，成型室1中装有双导轨机构2、振实机构8、铺粉机构4与收粉机构11；成型轴装有成型平台16与传动机构15。工作时，成型平台16每下降一层，铺粉机构4从左向右铺一层粉，同时振实机构8运动到成型平台16上方进行粉层敲击数秒，铺粉机构4从右向左再铺一层粉，如此反复2-3次再进行当前粉层的激光成型过程。

优选的，所述的双导轨机构2为安装在成型室1前后两侧的两对平行导轨，其中一对导轨侧向安装，并用于铺粉机构4的左右运动；另一对导轨朝上安装，并用于振实机构8的左右运动，且两种运动方式互不干涉。

优选的，所述的振实机构8安装在成型室1的右端，由两个滑动支架7、四个导轨气缸9、连接板18与毛毡17组成，滑动支架7一左一右安装在导轨2上，导轨气缸9安装在滑动支架7上控制连接板18的上下运动，毛毡17安装在连接板18的下方。

优选的，所述的铺粉机构4为常见的双刀双向刮刀结构，中间有凹槽用于存储一定量的粉末，两侧各有一个刮刀用于铺粉机构4的左右双向刮粉。

优选的，所述的收粉机构11有两处，一处在成型室1最左端，铺粉机构4左侧；另一处在成型室1最右端，振实机构8的正下方。

优选的，所述的铺粉机构4的左右运动是指工作时，铺粉机构4从左往右与从右往左的铺粉过程，并将多余的粉末推入两侧的收粉机构11中。

优选的，所述的振实机构8的左右运动是指工作时，振实机构8从右往左运动到成型平台16上方进行粉层敲击，待激光成型前从左往右返回原位的过程。

优选的，所述的粉层敲击是指工作时，导轨气缸9带动连接板18与连接板上毛毡17对成型平台16当前粉层的高频敲击运动。

本实用新型的一种具有振实机构的增材制造激光成型设备，如图2，其激光成型工作流程如下：

步骤一，落粉机构将一定量的粉末落入铺粉机构4的凹槽中。

步骤二，铺粉机构4从左往右运动在成型平台16的成型区域5上铺满粉末，并将多余的粉末推入收粉机构11的右收粉口6中；

步骤三，振实机构8从右往左运动到成型区域5上方；

步骤四，导轨气缸9高频往返运动，并带动连接板18与毛毡17对成型区域5上当前粉层进行敲击并振实；

步骤五，铺粉机构4从右往左运动在成型平台16的成型区域5上，对当前粉层补充粉末，并将多余的粉末推入收粉机构11的左收粉口3中；

实施例1

步骤六，振实机构8从成型区域5上方向右运动，返回到右收粉口6上方，启动激光器19对当前粉层进行激光熔融；

循环上述步骤一到步骤六，完成成型件12的整个激光成型过程。

实施例2

步骤六，导轨气缸9高频往返运动，并带动连接板18与毛毡17对成型区域5上当前粉层进行敲击并振实；

步骤七，根据不同粉末的松装密度、球形度等不同，重复步骤一、二、四、五、六2-3次；

步骤八，振实机构8从成型区域5上方向右运动，返回到右收粉口6上方，启动激光器19对当前粉层进行激光熔融；

循环上述步骤一到步骤八，完成成型件12的整个激光成型过程。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种具有振实机构的增材制造激光成型设备，其特征在于，包括成型室、成型轴，成型室中装有双导轨机构、振实机构、铺粉机构与收粉机构；成型轴装有成型平台与传动机构；工作时，成型平台每下降一层，铺粉机构从左向右铺一层粉，同时振实机构运动到成型平台上方进行粉层敲击，铺粉机构从右向左再铺一层粉。

2.根据权利要求1所述的具有振实机构的增材制造激光成型设备，其特征在于，所述的双导轨机构为安装在成型室前后两侧的两对平行导轨，其中一对导轨侧向安装，并用于铺粉机构的左右运动；另一对导轨朝上安装，并用于振实机构的左右运动，且两种运动方式互不干涉。

3.根据权利要求2所述的具有振实机构的增材制造激光成型设备，其特征在于，所述的振实机构安装在成型室的右端，由两个滑动支架、四个导轨气缸、连接板与毛毡组成，滑动支架一左一右安装在导轨上，气缸安装在滑动支架上控制连接板的上下运动，毛毡安装在连接板的下方。

4.根据权利要求3所述的具有振实机构的增材制造激光成型设备，其特征在于，所述的铺粉机构为双刀双向刮刀结构，中间有凹槽用于存储粉末，两侧设置有一个刮刀，用于铺粉机构的左右双向刮粉。

5.根据权利要求4所述的具有振实机构的增材制造激光成型设备，其特征在于，所述的收粉机构有两处，一处在成型室的左端，且位于铺粉机构的左侧；另一处在成型室的右端，且位于振实机构的正下方。

6.根据权利要求5所述的具有振实机构的增材制造激光成型设备，其特征在于，所述的铺粉机构从左往右与从右往左运动，并具有将多余的粉末推入两侧的收粉机构中的结构。

7.根据权利要求6所述的具有振实机构的增材制造激光成型设备，其特征在于，所述的振实机构设置于成型平台上方，且从右往左运动到成型平台上方进行粉层敲击，待激光成型前从左往右返回原位。

8.根据权利要求7所述的具有振实机构的增材制造激光成型设备，其特征在于，所述的粉层敲击为气缸带动连接板与连接板上毛毡对成型平台粉层的敲击运动。